Microsoft ha un piano per aggiungere un sistema di memoria su DNA al suo Cloud.

Le compagnie del Tech guardano alla biologia per risolvere l’imminente problema delle memorie di dati.

Basandosi su un recente studio che ha coinvolto la memorizzazione di film e documenti su DNA, Microsoft sta sviluppando un apparato che utilizza la biologia per rimpiazzare i dispositivi a nastro.

Gli architetti dei computer di Microsoft Research hanno affermato che la compagnia si sia formalmente posta l’obiettivo di mettere in funzione un sistema di memoria operativo basato sul DNA verso la fine di questa decade. Lo scopo è avere “un sistema proto-commerciale in tre anni, capace di memorizzare alcune quantità di dati su DNA in uno dei nostri data center, almeno per un’applicazione di boutique”, come detto da Doug Carmean, architetto partner presso Microsoft Research. Ha descritto le dimensioni del futuro dispositivo come quelle di una larga stampante Xerox degli anni ‘70.

Internamente, Microsoft culla l’ancor più ambizioso traguardo di rimpiazzare i dispositivi a nastro, il formato comune per archiviare informazioni. “Noi speriamo di brandizzarlo come “il Tuo Storage con DNA””, ha confessato Carmean.

Il piano fa capire quanto seriamente alcune compagnie del Tech stiano prendendo in considerazione l’idea apparentemente stravagante di salvare video, foto, o documenti di valore nelle stesse molecole di cui sono fatti i nostri geni. La ragione, ha spiegato Victor Zhirnov, scienziato capo della Semiconductor Research Corporation, è che gli sforzi di rimpicciolire la memoria dei computer stanno scontrandosi con limiti fisici, mentre il DNA potrebbe contenere dati in densità incredibili.

Formattati nel DNA, tutti i film mai fatti starebbero dentro un volume più piccolo di quello di una zolletta di zucchero.

“Il DNA è il mezzo di memorizzazione più denso conosciuto nell’universo, per le leggi della fisica. Perciò le persone stanno buttando un occhio ad esso,” ha aggiunto Zhirnov. “E il problema che stiamo così risolvendo è quello della crescita esponenziale delle informazioni archiviate”.

Lo scorso luglio, Microsoft ha annunciato pubblicamente di aver immagazzinato 200 megabyte di dati in filamenti di DNA, compresi video musicali, stabilendo un record. Il lavoro, descritto in un paper pubblicato in marzo sul server di pre-print Biorxiv, è stato condotto da Karin Strauss, di Microsoft Research, e dal laboratorio dello scienziato dei computer Luis Ceze dell’Università di Washington.

Restano grossi ostacoli per un sistema di memoria pratico. Convertire bit digitali in codice DNA (fatto da catene di nucleotidi indicati come A, G, C e T) resta laborioso e costoso per via dei processi chimici necessari a produrre filamenti di DNA. Nel suo progetto dimostrativo, Microsoft ha usato 13,448,372 pezzi unici di DNA. Gli esperti dicono che comprare tutto quel materiale sul libero mercato costerebbe $800,000.

“La principale questione con i sistemi di memoria su DNA è il costo,” ha detto Yaniv Erlich, professore della Columbia University che precedentemente quest’anno ha proposto un nuovo approccio a questo tipo di sistema. “Quindi la grande domanda è se Microsoft abbia risolto tale problema.” Basandosi sulla loro pubblicazione, Erlich ha condiviso di non “aver visto alcun progresso verso questo traguardo, ma magari loro hanno qualcosa in fase di sviluppo.”

I sistemi su DNA si dimostreranno commercialmente sostenibili?

Secondo Microsoft, il costo della memoria su DNA necessita di ridursi di un fattore 10,000 prima che possa essere adottata largamente. Mentre molti esperti dicono che ciò sia improbabile, Microsoft crede che tale avanzamento potrebbe avvenire se fosse l’industria del computer a richiederlo.

Anche automatizzare il processo di scrittura dei dati digitali nel DNA sarà critico. Durante le numerose settimane richieste per condurre il loro esperimento, Carmean ha stimato che il tasso di trasferimento dei dati sul DNA fosse solo 400 byte per secondo. Microsoft afferma di dover aumentarlo a ben 100 megabyte al secondo.

Leggere i dati, invece, è più facile. Ciò è stato fatto attraverso una macchina di sequenziamento ad alta velocità che richiama parti specifiche dei file, analoga alla RAM di un computer. Microsoft pensa che anche un simultaneo miglioramento nella lettura del DNA renderebbe questo aspetto del sistema abbastanza efficiente per un uso commerciale.

Perché scrivere e recuperare dati nel DNA è lento, e qualsiasi primo uso della tecnologia sarebbe relegato a situazioni speciali — per esempio, dati che necessitano di essere archiviati per ragioni legali o normative, quali i video delle body-cam della polizia o i report medici.

Microsoft sta lavorando attualmente con Twist Bioscience, un produttore di DNA con sede a San Francisco. Twist è una di alcune neo-formate compagnie che stanno tentando di migliorare la produzione di DNA, una lista che ora include le startup DNAScript, Nuclera Nucleics, Evonetix, Molecular Assemblies, Catalog DNA, Helixworks, e una spin-off di Oxford Nanopore chiamata Genome Foundry.

Una delle promettenti possibilità che alcune di queste startup stanno tentando è quella di sostituire il processo chimico usato da ormai 40 anni per la produzione di DNA con uno che includa enzimi, proprio come fa il nostro corpo. Jean Bolot, direttore scientifico di Technicolor Research, a Los Altos, starebbe finanziando tale progetto presso l’università di Harvard, nel laboratorio di George Church, l’esperto di genomica.

“Sono sicuro che avremo dei risultati di cui parlare già quest’anno,” ha dichiarato Bolot, che aggiunge che la sua compagnia starebbe discutendo dei possibili usi della memoria su DNA con gli studios cinematografici. Bolot ha spiegato che metà dei film prodotti prima del 1951 sono già andati perduti perché conservati sulla celluloide. Ora i nuovi formati come i video ad alta definizione e la realtà virtuale stanno stiracchiando la capacità degli studios di conservare le opere.

Zhirnov spiega che i produttori dei chip dei computer stanno dando grande attenzione al DNA per ovviare ai limiti fisici su quanti dati possono essere immagazzinati nei sistemi tradizionali, come i nastri o gli hard drive.

La sua organizzazione, finanziata da Microsoft, Intel e altri per fare ricerca applicata, ha iniziato ad esaminare il DNA già dal 2013. Ha raccontato che gli esperti di semiconduttori che credevano il DNA fosse troppo “debole” si siano stupiti di apprendere che esso può durare dalle cento alle mille volte più a lungo di un dispositivo in silicone. La molecola è così stabile che spesso viene recuperata dalle ossa di mammut e antichi resti umani.

Ma la sua più grande caratteristica è la densità. Il DNA può trattenere 1,000,000,000,000,000,000 (un quintillione) di byte di informazione in un millimetro cubo. “La densità guida ogni cosa,” dice Zhirnov.

Un portavoce per Microsoft Research ha annunciato che la compagnia non sia in grado di confermare “specifiche sul piano di produzione” a questo punto. Internamente all’azienda, l’idea della memoria su DNA starebbe ottenendo favori ma non è ancora universalmente accettata. “La nostra gente crede in noi, ma non quelli dei sistemi a nastro” ha raccontato Carmean, che precedentemente è stato capo chip designer presso Intel.

In aggiunta all’essere denso e durevole, il DNA ha l’ulteriore vantaggio che non sempre viene menzionato — la sua enorme importanza per la specie umana. Pensate a quei vecchi floppy disk che non potete più leggere o alle tavolette di argilla con incisi geroglifici indecifrabili. A differenza di questi sistemi, il DNA probabilmente non andrà mai fuori moda.

“Non smetteremo mai di leggere DNA fintanto che resteremo umani,” chiude Carmean.

Tradotto in Italiano. Articolo originale: MIT Technology Review

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