Che cos'è l'archiviazione dei dati del DNA? È il futuro dello storage?

Nel corso dei decenni, la tecnologia di archiviazione si è evoluta e migliorata. È passato da CD e floppy disk a unità disco rigido ea stato solido. Tuttavia, abbiamo un problema: la quantità di spazio di archiviazione disponibile e prodotta non può far fronte ai dati che continuiamo a produrre.

Quindi, la conservazione del DNA risolverebbe il problema? I dati possono essere memorizzati nel DNA?

Che cos'è l'archiviazione dei dati del DNA?

La memorizzazione dei dati del DNA è il processo di utilizzo delle molecole di DNA come supporto di memorizzazione. A differenza delle forme ottiche e magnetiche delle tecnologie di archiviazione presenti oggi, i dati del DNA non verranno archiviati in cifre binarie (cioè 1 e 0). Invece, sarebbero codificati in basi nucleotidiche del DNA (A, C, G, T) e conservati. Questi filamenti vengono quindi convertiti in cifre binarie quando necessario.

Al momento, esistono oltre 11 trilioni di gigabyte di dati, con almeno 2,5 milioni di gigabyte in più aggiunti ogni giorno. I supporti di archiviazione dati disponibili nel mondo non possono tenere il passo con questo enorme aumento. La conservazione del DNA è una soluzione a questo problema di conservazione.

Come funziona l'archiviazione dei dati del DNA?

DNA sta per acido desossiribonucleico. È una molecola organica complessa che trasporta le informazioni genetiche di un essere vivente. Si trova in tutti gli esseri umani e memorizza informazioni come colore della pelle, colore degli occhi, altezza e altri tratti fisici e biologici.

Una spirale del DNA ha coppie multiple e alternate di quattro basi uniche. Sono adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). Queste basi sono attaccate alla spirale del DNA a coppie, chiamate coppie di basi. Le due coppie di basi sono adenina-timina e guanina-citosina.

I dati vengono archiviati in cifre binarie (1s e 0s) nell'informatica tradizionale. Nella memorizzazione dei dati del DNA, le quattro basi nucleotidiche (A, C, G, T) memorizzano e codificano i dati. Le informazioni sono memorizzate in permutazioni di tre basi nucleotidiche, chiamate codoni.

La conservazione del DNA comprende tre processi: codificare i dati, sintetizzarli e archiviarli e decodificarli. I codici binari che contengono informazioni vengono tradotti in codici o codoni del DNA utilizzando un algoritmo. Vengono quindi depositati in un contenitore in un ambiente fresco e regolamentato. Le informazioni che trasportano il DNA possono essere congelate in soluzione, conservate come goccioline o conservate su chip di silicio.

Gli scienziati stanno lavorando per rendere la lettura della memoria del DNA più veloce e meno costosa. A partire da ora, i dati archiviati nel DNA devono essere portati in laboratorio per essere decodificati in informazioni binarie prive di errori e richiede molto tempo.

Pertanto, potrebbe volerci del tempo prima che i dispositivi di archiviazione dei dati del DNA diventino dispositivi economici prontamente disponibili che il pubblico utilizzerà.

Sono in corso ulteriori ricerche sulla tecnologia di archiviazione del DNA e non rovescerà ancora prontamente i metodi di archiviazione esistenti. Ma nel giro di pochi anni, man mano che verranno fatte più ricerche e scoperte tecnologiche, i dati verranno archiviati nel DNA, risolvendo i problemi di spazio, sicurezza e degrado.

Qual è la capacità di archiviazione dell'archiviazione dei dati del DNA?

L'archiviazione dei dati del DNA è la soluzione preferita per il problema della carenza di memoria perché può archiviare grandi quantità di dati in pochissimo spazio. Un grammo di DNA può memorizzare 215 petabyte di dati. Un petabyte è 1.024 terabyte. Quindi un grammo di DNA può immagazzinare circa 220.160 terabyte.

Confrontalo con la tecnologia attuale: un disco rigido da un terabyte pesa circa 400 grammi. Quindi, per archiviare la quantità equivalente di dati conservata da un grammo di DNA, sono necessari più di 88 milioni di grammi di dischi rigidi.

Con queste informazioni, i ricercatori affermano che tutti i dati del mondo in questo momento possono stare in una scatola da scarpe utilizzando l'archiviazione dei dati del DNA.

Quali sono i vantaggi dell'archiviazione dei dati del DNA?

L'uso dell'archiviazione del DNA come supporto di archiviazione comporta molti vantaggi rispetto all'archiviazione digitale. Fornisce un'elevata capacità di archiviazione dei dati, una durata notevolmente più lunga rispetto ad altre forme di archiviazione, compattezza, bassa suscettibilità a guasti tecnici ed elettrici e replicabilità.

Densità di memoria

Il vantaggio principale dell'archiviazione del DNA rispetto ad altri supporti di archiviazione è la densità di archiviazione. Anche se tu archivia i tuoi dati in remoto sul cloud o sul NAS, sono ancora archiviati in grandi server e data center. Questi data center sono grandi quanto gli stadi di calcio e la loro costruzione e manutenzione costano miliardi di dollari. Non è lo stesso con l'archiviazione dei dati del DNA.

L'archiviazione dei dati del DNA consente di archiviare enormi quantità di dati in uno spazio molto compatto. Quindi, riducendo i problemi di spazio, le spese di manutenzione e la carenza di attrezzature di stoccaggio.

Durabilità

Le apparecchiature di archiviazione digitale disponibili oggi sono tutt'altro che durevoli. Sono tutti soggetti a decadimento e degrado. Il decadimento digitale è la decomposizione graduale dei dati memorizzati su un computer, che colpisce milioni di persone ogni anno.

Il DNA ha un'emivita di 500 anni. Se archiviati in un ambiente ottimale e regolamentato, i dati archiviati nel DNA possono essere disponibili per centinaia di anni.

Replicabilità

A causa del degrado dei dati, i dati nei data center devono essere copiati e trasferiti su altro hardware dopo periodi di tempo per preservare le informazioni archiviate. Questo processo è spesso macchinoso.

I dati memorizzati nel DNA possono essere facilmente replicati. Un metodo che gli scienziati hanno testato è inserire il DNA con le informazioni memorizzate in un batterio. Questo batterio poi si riproduce—da solo—altra generazione di batteri che possiedono le stesse informazioni memorizzate nel primo DNA senza errori o perdite.

L'archiviazione dei dati del DNA è il futuro dell'archiviazione?

Francamente, sì. L'archiviazione dei dati del DNA soddisfa sicuramente tutte le soluzioni per i problemi di archiviazione di oggi. È già utilizzato oggi dalle aziende che desiderano conservare ampi archivi di informazioni a cui non è necessario accedere regolarmente.

Sfortunatamente, passerà del tempo prima che l'archiviazione del DNA diventi un'opzione di archiviazione comune e conveniente disponibile al pubblico. Nel frattempo, dobbiamo scegliere con attenzione il miglior formato di archiviazione per l'archiviazione dei dati a lungo termine.

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