Utilizzare il DNA per archiviare dati: 1 grammo può contenere 215 milioni di gigabyte! - (Credit: www.geopop.it)
Un grammo di DNA è capace di contenere una quantità sorprendente di informazioni, fino a 215 petabyte, rendendolo una potenziale alternativa agli hard disk tradizionali. Questa scoperta, resa nota nel 2017 da alcuni ricercatori della Columbia University, ha suscitato molto interesse nel campo della tecnologia e della conservazione dei dati. Tuttavia, ci sono diverse sfide da affrontare, come i costi e la lentezza della tecnologia, che attualmente ne limitano l’utilizzo.
L’archiviazione di dati nel DNA si basa sulla complessa struttura molecolare di questo acido nucleico. È composto da quattro basi azotate, vale a dire adenina , timina , citosina e guanina , che fungono da codice, un po’ come gli 0 e 1 che utilizziamo nei computer. La bellezza di questa struttura sta nel fatto che ogni nucleotide ha la possibilità di rappresentare, bene o male, fino a 1,8 bit di informazione. È interessante notare che nel 2017, Yaniv Erlich e Dina Zielinski, i ricercatori della Columbia, sono riusciti a codificare 1,6 bit per nucleotide. Questo è davvero un traguardo significativo e senza precedenti.
Dunque, tutto ciò significa che la quantità di dati prodotta a livello globale potrebbe mantenere una forma di archivio senza dover necessariamente ricorrere a metodi di memorizzazione più tradizionali, come hard disk meccanici o SSD. Secondo la rivista Science, si parla di un sistema in grado di “immagazzinare ogni singolo bit mai registrato dall’umanità” in un contenitore incredibilmente piccolo, delle dimensioni e del peso di un paio di pick-up. Un concetto affascinante che fa riflettere sull’evoluzione della tecnologia.
Per mettere in pratica questa tecnologia, Erlich e Zielinski si sono avvalsi di algoritmi previamente utilizzati da altri scienziati. Hanno iniziato con sei file, tra cui un sistema operativo, un film storico e persino un virus. Dopo aver convertito tutto in stringhe binarie, hanno sviluppato un algoritmo innovativo di nome “DNA fountain”. Questo ha permesso di imballare le informazioni in goccioline con tag per facilitare il riordino. Infine, hanno creato una lista digitale che comprendeva 72.000 filamenti di DNA, ognuno delle dimensioni di 200 basi.
L’esperimento del DNA: il futuro della memoria?
Compiuto il passo più critico, i ricercatori hanno inviato i dati alla startup Twist Bioscience, dove i filamenti di DNA sono stati sintetizzati. Dopo un paio di settimane, hanno ricevuto una fiala con il DNA che conteneva i file codificati. Utilizzando tecnologie avanzate di sequenziamento, Erlich e Zielinski sono stati in grado di decodificare le informazioni, trasformando il codice genetico di nuovo in codice binario senza errori. Come descritto dalla rivista Science, la loro metodologia ha mostrato un eccellente tasso di riuscita.
Questa scoperta ha aperto la strada a molte domande intriganti: sarà possibile, un giorno, utilizzare il DNA come un hard disk ordinario? Certamente, il potenziale è lì, ma ci sono anche molte incognite e imperfezioni da considerare. La tecnologia può essere efficace per conservare dati in modo compatto, ma rimane alcuni costosi. Ad esempio, per sintetizzare solo 2 megabyte di dati, i ricercatori hanno speso circa 7.000 dollari, più 2.000 per la lettura, il che ci porta ad un totale di 9.000 dollari.
Costi e limitazioni della tecnologia DNA
In aggiunta ai costi elevati, la tecnologia attuale per la lettura e scrittura di dati nel DNA è relativamente lenta nel confronto ad altre soluzioni di archiviazione. Questo potrebbe limitare la sua applicabilità come standard per l’utente medio. In effetti, si prospetta che saranno le grandi aziende e le società tech a beneficiare maggiormente di queste innovazioni, utilizzandole per gestire e conservare enormi volumi di dati.
Pertanto, se l’idea di utilizzare il DNA come supporto di archiviazione può sembrare affascinante e futuristica, la realtà è che ci troviamo ancora in una fase sperimentale. Rimane da vedere se questa tecnologia evolverà in modo tale da diventare economicamente accessibile e sufficientemente veloce per soddisfare le esigenze di archiviazione nel mondo moderno. Con il costante aumento della produzione di dati a livello globale, il DNA potrebbe anche diventare una risorsa fondamentale nel prossimo futuro.