Microsoft ha un piano per aggiungere l'archiviazione dei dati del DNA al proprio cloud

yoshi sodeoka

Sulla base delle prime ricerche che coinvolgono l'archiviazione di filmati e documenti nel DNA, Microsoft sta sviluppando un apparato che utilizza la biologia per sostituire le unità a nastro, affermano i ricercatori dell'azienda.

Gli architetti informatici di Microsoft Research affermano che l'azienda ha formalizzato l'obiettivo di avere un sistema di storage operativo basato sul DNA funzionante all'interno di un data center verso la fine di questo decennio. L'obiettivo è creare un sistema proto-commerciale in tre anni per archiviare una certa quantità di dati sul DNA in uno dei nostri data center, almeno per un'applicazione boutique, afferma Doug Carmean, architetto partner di Microsoft Research. Descrive l'eventuale dispositivo come le dimensioni di una grande fotocopiatrice Xerox degli anni '70.

Internamente, Microsoft ha l'obiettivo ancora più ambizioso di sostituire le unità a nastro, un formato comune utilizzato per l'archiviazione delle informazioni. Ci auguriamo che venga etichettato come 'Il tuo spazio di archiviazione con il DNA', afferma Carmean.

I piani segnalano quanto seriamente alcune aziende tecnologiche stiano prendendo l'idea apparentemente strana di salvare video, foto o documenti preziosi nella stessa molecola di cui sono fatti i nostri geni. Il motivo, dice Victor Zhirnov, capo scienziato del Società di ricerca sui semiconduttori , è che gli sforzi per ridurre la memoria del computer stanno raggiungendo limiti fisici, ma il DNA può archiviare dati a densità incredibili.

Formattato nel DNA, ogni film mai realizzato entrerebbe in un volume più piccolo di una zolletta di zucchero.

Il DNA è il mezzo di memorizzazione più denso conosciuto nell'universo, basato solo sulle leggi della fisica. Questo è il motivo per cui le persone stanno esaminando questo, afferma Zhirnov. E il problema che stiamo risolvendo è la crescita esponenziale delle informazioni memorizzate.

Lo scorso luglio, Microsoft ha annunciato pubblicamente di aver archiviato 200 megabyte di dati in filamenti di DNA, incluso un video musicale, stabilendo un record. L'opera, descritta in un documento pubblicato a marzo sul server di pre-stampa Biorxiv, è stato guidato da Karin Strauss, di Microsoft Research, e dal laboratorio dell'informatico Luis Ceze dell'Università di Washington.

Permangono importanti ostacoli a un pratico sistema di archiviazione. La conversione di bit digitali in codice DNA (costituito da catene di nucleotidi etichettati A, G, C e T) rimane laboriosa e costosa a causa del processo chimico utilizzato per produrre i filamenti di DNA. Nel suo progetto dimostrativo, Microsoft ha utilizzato 13.448.372 pezzi unici di DNA. Gli esperti affermano che l'acquisto di così tanto materiale sul mercato aperto costerebbe $ 800.000.

Il problema principale con la conservazione del DNA è il costo, afferma Yaniv Erlich, professore alla Columbia University che all'inizio di quest'anno riportato un nuovo approccio alla memorizzazione dei dati del DNA . Quindi la domanda principale è se Microsoft ha risolto questo problema. Sulla base della loro pubblicazione, dice Erlich, non ho visto alcun progresso verso questo obiettivo, ma forse hanno qualcosa in cantiere.

Secondo Microsoft, il costo dell'archiviazione del DNA deve diminuire di un fattore 10.000 prima di essere ampiamente adottato. Sebbene molti esperti affermino che è improbabile, Microsoft ritiene che tali progressi potrebbero verificarsi se l'industria dei computer li richiedesse.

Anche l'automazione del processo di scrittura dei dati digitali nel DNA sarà fondamentale. Sulla base delle diverse settimane necessarie per condurre l'esperimento, Carmean stima che la velocità di spostamento dei dati nel DNA fosse di soli 400 byte al secondo. Microsoft afferma che deve aumentare a 100 megabyte al secondo.

Leggere i dati è più facile. Ciò è stato fatto utilizzando una macchina di sequenziamento ad alta velocità, incluso il richiamo di parti specifiche dei file, analogo alla memoria ad accesso casuale su un computer. Anche un duplice miglioramento nella lettura del DNA renderebbe quell'aspetto del sistema sufficientemente efficiente per l'uso commerciale, pensa Microsoft.

Poiché la scrittura e il recupero dei dati nel DNA sono lenti, qualsiasi utilizzo precoce della tecnologia sarà limitato a situazioni speciali. Ciò potrebbe includere dati che devono essere archiviati per motivi legali o normativi, come video della telecamera del corpo della polizia o cartelle cliniche.

Microsoft attualmente lavora con Twist Bioscienza , un produttore di DNA con sede a San Francisco. Twist è una delle numerose società di nuova costituzione che cercano di migliorare la produzione di DNA, un elenco che ora include le startup DNAScript, Nuclera Nucleics, Evonetix, Molecular Assemblies, Catalog DNA, Helixworks e uno spin-off di Oxford Nanopore chiamato Genome Foundry.

Un'interessante possibilità perseguita da alcune startup è quella di sostituire il processo chimico di 40 anni utilizzato per produrre il DNA con uno che impiega enzimi, come fanno i nostri stessi corpi. Jean Bolot, direttore scientifico della Technicolor Research, a Los Altos, afferma che sta finanziando tale lavoro all'Università di Harvard, nel laboratorio di George Church, l'esperto di genomica.

Sono fiducioso che avremo risultati di cui parlare quest'anno, afferma Bolot, che aggiunge che la sua azienda ha discusso con gli studi cinematografici su come potrebbero utilizzare l'archiviazione del DNA. Dice che la metà di tutti i film realizzati prima del 1951 sono già andati perduti perché erano stati archiviati su celluloide. Ora i nuovi formati, come il video ad alta definizione e la realtà virtuale, stanno ampliando la capacità degli studi di preservare il proprio lavoro, afferma.

Zhirnov afferma che i produttori di chip per computer stanno prendendo sul serio il DNA perché ci sono limiti fisici alla quantità di dati che possono essere archiviati in supporti convenzionali, come nastri o dischi rigidi. La sua organizzazione, che è finanziata da Microsoft, Intel e altri per svolgere ricerca applicata, ha iniziato a dare un'occhiata più da vicino al DNA a partire dal 2013. Dice che gli esperti di semiconduttori che credevano che il DNA fosse troppo morbido sono rimasti sorpresi nell'apprendere che dura da cento a un mille volte più lungo di un dispositivo al silicio. La molecola è così stabile che viene spesso recuperata da ossa di mammut e antichi resti umani.

Ma la sua caratteristica più importante è la densità. Il DNA può contenere 1.000.000.000.000.000.000 (ovvero un quintilione) di byte di informazioni in un millimetro cubo. La densità sta guidando tutto, dice Zhirnov.

Un portavoce di Microsoft Research ha affermato che la società non può confermare le specifiche su un piano di prodotto in questo momento. All'interno dell'azienda, l'idea di archiviazione del DNA sta guadagnando aderenti ma non è ancora universalmente accettata. Il nostro personale interno ci crede, ma non il personale dell'archiviazione su nastro, afferma Carmean, in precedenza uno dei migliori designer di chip di Intel.

Oltre ad essere denso e durevole, il DNA ha un ulteriore vantaggio che non viene spesso menzionato: la sua estrema rilevanza per la specie umana. Pensa a quei vecchi floppy disk che non sai più leggere o alle tavolette di argilla con geroglifici indecifrabili. A differenza di tali media, il DNA probabilmente non passerà mai di moda.

Leggeremo sempre il DNA finché saremo umani, dice Carmen.

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