Dati di archiviazione del DNA: la soluzione dati illimitata di cui il mondo ha bisogno

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Dati di archiviazione del DNA: la soluzione dati illimitata di cui il mondo ha bisogno

Dati di archiviazione del DNA: la soluzione dati illimitata di cui il mondo ha bisogno

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Le aziende stanno investendo nella ricerca che consentirebbe alle molecole di DNA di archiviare grandi quantità di dati utilizzando meno energia e spazio.
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    • Ottobre 21, 2022

    Riepilogo approfondimenti

    Esplorando i limiti dell’attuale archiviazione dei dati, i ricercatori si stanno rivolgendo al DNA, un metodo che offre maggiore densità e durata per archiviare enormi quantità di dati. Questo spostamento verso l’archiviazione del DNA è guidato dalla necessità di soluzioni dati più compatte, durature e sicure mentre la generazione di dati digitali sale alle stelle. Questi progressi nella tecnologia del DNA potrebbero portare a cambiamenti significativi in ​​vari settori, dai giganti della tecnologia alle piccole imprese, migliorando la sicurezza e riducendo i costi.

    Contesto dei dati di memorizzazione del DNA

    Internet ha cambiato per sempre il mondo fornendo un accesso globale a informazioni, comunicazioni e prodotti. La crescita di Internet e dei sistemi digitali ha anche stimolato la creazione e la raccolta esponenziale di dati in tutte le sue forme. Di conseguenza, l'archiviazione sicura dei dati è diventata essenziale, il tutto mentre i sistemi di archiviazione dati globali si stanno avvicinando ai limiti di capacità. I ricercatori stanno esplorando attivamente le molecole di DNA come una possibile soluzione a lungo termine per archiviare i dati.

    I settori pubblico e privato stanno guidando la domanda sempre crescente di produzione e archiviazione di set di dati su scala Exabyte (EB) (un miliardo di gigabyte). Tuttavia, lo storage EB è proibitivamente costoso, richiede spazio e richiede sistemi di alimentazione e raffreddamento. Ad esempio, Facebook ha annunciato l’espansione della sua struttura di conservazione dei dati a freddo a Forth Worth, in Texas, che si estende su 150 acri (oltre 600,000 metri quadrati). Si prevede che questo progetto terminerà nel 2022 e costerà 1.5 miliardi di dollari. 

    Tuttavia, nel 2018, i ricercatori dell'Università di Washington e Microsoft Research hanno fatto una scoperta significativa: il processo di codifica di grandi quantità di dati sul DNA. I ricercatori potrebbero memorizzare 200 megabyte (MB) di informazioni, inclusi 35 file video, immagine, audio e di testo di dimensioni comprese tra 29 kilobyte (KB) e 44 MB, sul DNA umano. Nel dicembre 2021, il team ha creato un controller molecolare e un chip in grado di scrivere sul DNA con connessione PCIe (Peripheral Component Interconnect Express). PCIe collega la scheda madre di un computer a endpoint come schede grafiche e audio. Questi sviluppi segnalano una potenziale soluzione che consente alle organizzazioni di accedere a capacità di archiviazione dati illimitate.

    Impatto dirompente

    L'ufficio statunitense del direttore dell'Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA) della National Intelligence sta esaminando la possibilità di archiviare un EB di informazioni in un blob di DNA. Questa tecnologia può aiutare a risolvere futuri problemi di archiviazione dei dati perché il DNA è durevole. 

    Nel frattempo, in Cina, gli scienziati dell'Università di Tianjin hanno intrappolato 445 KB di dati in una cellula per creare una conservazione del DNA iperdensa e di lunga durata. La società di DNA Twist Bioscience ha scoperto come farlo utilizzando i robot per creare un milione di brevi filamenti di DNA al giorno su chip di silicio. Il prodotto finito sarà un contenitore delle dimensioni di una pillola con centinaia di terabyte di capacità di archiviazione.

    E nel 2021, un gruppo di ricerca ad Atlanta, negli Stati Uniti, ha sviluppato un chip che potrebbe migliorare le forme esistenti di conservazione del DNA fino al 100%. Il processo inizia con la creazione di filamenti unici di DNA, una base alla volta. Le strutture di DNA coltivate sono chiamate micropozzetti e sono più sottili di un foglio di carta.

    Nel frattempo, nel 2023, i ricercatori dell’Università di Tecnologia di Eindhoven stavano lavorando su data center sul DNA che dovrebbero essere operativi entro cinque o dieci anni. Un'innovazione chiave qui è l'uso di microcapsule, dove ogni capsula contiene un file. Questo approccio, chiamato "PCR termoconfinata", ha consentito la lettura simultanea di più file con un errore minimo.

    Implicazioni della memorizzazione dei dati del DNA

    Implicazioni più ampie della memorizzazione dei dati del DNA possono includere: 

    • Le molecole di DNA vengono commercializzate come il miglior sistema di archiviazione dei dati ecologici con un consumo energetico inferiore. Questo vantaggio può incentivare Big Tech a investire in questo spazio.
    • Dispositivi elettronici che scrivono e archiviano i dati più velocemente, con informazioni che sopravvivono per migliaia di anni.
    • Più partenariati tra istituti di ricerca e aziende biotecnologiche per creare tecnologie basate sul DNA, inclusi archiviazione dati e biochip.
    • Organizzazioni militari che finanziano la ricerca sull'archiviazione del DNA per supportare l'uso dell'intelligenza artificiale nella guerra e nella sorveglianza moderne, compresi i droni autonomi.
    • Sistemi di archiviazione del DNA che supportano tecnologie emergenti, come l'edge computing, applicazioni quasi in tempo reale e il metaverso.
    • Le aziende più piccole che adottano soluzioni di archiviazione dei dati DNA, con conseguente riduzione dei costi nella gestione dei dati e maggiore accessibilità per le startup.
    • I consumatori sperimentano una maggiore sicurezza digitale poiché l’archiviazione del DNA offre funzionalità uniche di crittografia e protezione dei dati.
    • I governi aggiornano le politiche di regolamentazione dei dati per affrontare le preoccupazioni etiche e di privacy derivanti dall’uso della conservazione dei dati biologici.

    Domande da considerare

    • In che modo le soluzioni di archiviazione dati illimitate possono trasformare il tuo lavoro o la tua vita personale?
    • Quali sono gli altri potenziali vantaggi delle soluzioni di archiviazione dati sostenibili?

    Riferimenti di approfondimento

    I seguenti collegamenti popolari e istituzionali sono stati referenziati per questa intuizione:

    Laboratorio nazionale di Los Alamos DNA: È lì che memorizzeremo i dati dopo?