Cos’è DNA Data Storage? È il futuro dello storage?

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

Quindi, l’archiviazione del DNA risolverebbe il problema? I dati possono essere memorizzati nel DNA?

Cos’è DNA Data Storage?

L’archiviazione dei dati del DNA è il processo di utilizzo delle molecole di DNA come mezzo di memorizzazione. A differenza delle forme ottiche e magnetiche delle tecnologie di archiviazione presenti oggi, i dati del DNA non saranno memorizzati in cifre binarie (cioè 1 e 0). Invece, sarebbero codificati in basi nucleotidiche del DNA (A, C, G, T) e memorizzati. Questi filamenti vengono quindi convertiti in cifre binarie quando necessario.

In questo momento, esistono oltre 11 trilioni di gigabyte di dati, con almeno 2,5 milioni di gigabyte in più aggiunti ogni giorno. I supporti di memorizzazione dei dati disponibili nel mondo non possono tenere il passo con questo massiccio 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 il colore della pelle, il colore degli occhi, l’altezza e altri tratti fisici e biologici.

Una spirale di 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 in coppie, chiamate coppie di basi. Le due coppie di basi sono adenina-timina e guanina-citosina.

I dati sono memorizzati in cifre binarie (1 e 0) 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.

L’archiviazione del DNA comprende tre processi: codificare i dati, sintetizzarli e memorizzarli e decodificarli. I codici binari che contengono informazioni sono tradotti in codici di DNA o codoni utilizzando un algoritmo. Vengono quindi depositati in un contenitore in un ambiente fresco e regolato. Il DNA che trasporta le informazioni può essere congelato in soluzione, conservato come goccioline o immagazzinato su chip di silicio.

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

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

Ulteriori ricerche sono in corso nella tecnologia di conservazione del DNA e non rovescerà ancora prontamente i metodi di archiviazione esistenti. Ma in pochi anni, man mano che vengono fatte più ricerche e scoperte tecnologiche, i dati saranno memorizzati 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 archiviazione 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 memorizzare la quantità equivalente di dati conservati da un grammo di DNA, sono necessari più di 88 milioni di grammi di dischi rigidi.

Con queste informazioni, i ricercatori dicono che tutti i dati del mondo in questo momento possono essere inseriti in una scatola da scarpe utilizzando l’archiviazione dei dati del DNA.

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

L’utilizzo dell’archiviazione del DNA come supporto di memorizzazione 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 stoccaggio

Il principale vantaggio della conservazione del DNA rispetto ad altri supporti di memorizzazione è la densità di stoccaggio. Anche se si archiviano i dati in remoto sul cloud o sul NAS, sono ancora archiviati in grandi server e data center. Questi data center sono grandi come stadi di calcio e costano miliardi di dollari per costruire e mantenere. 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 inclini al decadimento e al degrado. Il decadimento digitale è la graduale decomposizione dei dati memorizzati su un computer, che colpisce milioni di persone ogni anno.

Il DNA ha un’emivita di 500 anni. Se conservati in un ambiente ottimale e regolato, i dati memorizzati 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 memorizzate. Questo processo è spesso ingombrante.

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

L’archiviazione dei dati del DNA è il futuro dello storage?

Francamente, sì. L’archiviazione dei dati del DNA soddisfa sicuramente tutte le caselle di soluzione per i problemi di archiviazione di oggi. È già in uso oggi dalle aziende che vogliono conservare ampi archivi di informazioni a cui non è necessario accedere regolarmente.

Sfortunatamente, ci vorrà un po ‘di tempo prima che la conservazione del DNA sia 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.