Il mondo sta sperimentando una carenza di spazio libero per la memorizzazione dei dati digitali. Questo problema esiste da diversi anni, ma la gente comune non ci pensa quasi mai. Non molto tempo fa, c'era un tempo in cui lo spazio libero per la registrazione dei dati digitali era limitato dalle dimensioni del disco rigido del computer. Quando è stato raggiunto il limite, abbiamo scelto un nuovo disco rigido o registrato tutto su supporto ottico. Quando sono terminati, abbiamo semplicemente cancellato i vecchi dati e registrato quelli nuovi. Ma c'è chi non cancella mai i dati.
Ad esempio, molte aziende non lo fanno, soprattutto quelle il cui campo di attività e valore dipende dalle informazioni digitali in loro possesso. I tempi cambiano. La tecnologia sta avanzando. Ora le informazioni non vengono cancellate, vengono trasferite nel "cloud". A proposito, il termine stesso "nuvola" è molto effimero e non riflette affatto un vero fenomeno fisico naturale. Sembrava molto a suo agio e bello, e lo hanno lasciato. Dove vengono archiviati i dati? Non importa affatto, almeno finché possiamo rivolgerci a loro in qualsiasi momento. È probabile che alla fine finiremo lo spazio di archiviazione nel cloud? Nessuno ci pensa. Finché paghi l'abbonamento, va tutto bene. Poco spazio? Scegli un nuovo piano tariffario e ottieni ancora più spazio per le tue informazioni.
Questo disordine ha reso difficile alle persone persino immaginare che un giorno potremmo esaurire lo spazio libero per archiviare dati digitali. Come era difficile immaginare che prima o poi l'acqua dolce possa esaurirsi sulla Terra, le cui riserve vengono reintegrate grazie alla sua circolazione in natura. Ma ecco la realtà. Nel 2018, l'approvvigionamento idrico a Città del Capo, in Sudafrica, si stava rapidamente avvicinando al completo esaurimento. E noi, persone che non ci pensano, ci stiamo rapidamente avvicinando alla mancanza di spazio libero per l'archiviazione dei dati digitali.
Dati, dati, dati in giro
La ragione principale di questo esaurimento dello spazio libero è, ovviamente, correlata alla velocità con cui stiamo producendo nuovi dati. Ogni giorno in tutto il mondo, grazie a 3,7 miliardi di utenti Internet, vengono generati circa 2,5 quintilioni di byte di informazioni. Di tutti i dati digitali disponibili oggi, il 90% è stato creato solo negli ultimi due anni. E con la crescita del numero di dispositivi intelligenti utilizzati che si connettono al World Wide Web (lo stesso "Internet of Things"), questi numeri cresceranno ancora di più nel prossimo futuro.
"Quando le persone parlano di archiviazione cloud, spesso intendono che esiste una sorta di spazio libero infinito per archiviare le informazioni", commenta Hyun Jun Park, capo e co-fondatore di Catalog, una società di archiviazione dati, a Digital Trends.
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"Tuttavia, il cloud è lo stesso computer che archivia i tuoi dati. Le persone semplicemente non si rendono conto che nel mondo vengono generati così tanti dati digitali che il ritmo con cui vengono prodotti è significativamente più avanti della nostra capacità di archiviarli tutti. In un futuro molto prossimo, vedremo un enorme divario tra la quantità di dati utili e la nostra capacità di archiviarli utilizzando i media tradizionali ".
Poiché le aziende di cloud storage sono costantemente impegnate a costruire nuovi data center o ad espandere quelli esistenti, è molto difficile prevedere quando perderemo effettivamente tutto lo spazio libero. Tuttavia, secondo lo stesso Parco, entro il 2025 l'umanità in totale potrà generare più di 160 zettabyte di informazioni digitali (zettabyte, per chi non lo sapesse, si tratta di un trilione di gigabyte). Quanto di questo volume possiamo davvero risparmiare? Circa il 12,5 percento, dice Park.
Questo problema deve essere decisamente risolto.
Il DNA è la risposta?
Così dicono Park, Nathaniel Rocket e i loro colleghi del Massachusetts Institute of Technology. Insieme hanno fondato Catalog, all'interno delle cui mura è stata sviluppata una tecnologia che, secondo i suoi creatori, potrebbe cambiare il modo in cui pensiamo a come verranno archiviati tutti i nostri dati digitali nel prossimo futuro. Secondo loro, o meglio un'affermazione, presto i dati digitali di tutto il mondo potranno rientrare in un'area non più grande di un guardaroba.
Il catalogo offre la codifica del DNA come soluzione adeguata. Sembra tutto come una delle storie dello scrittore di fantascienza americano Michael Crichton, ma la soluzione scalabile e conveniente che offrono è abbastanza realistica e ha persino attratto 9 milioni di dollari in finanziamenti di rischio, oltre al sostegno dei principali professori delle università di Stanford e Harvard.
“Mi viene spesso posta la domanda: quale DNA stiamo usando? È come se la gente pensasse che stiamo prendendo il DNA da una persona e trasformandola in mutanti o qualcosa del genere , ride Park.
Ma questo non è affatto ciò che fa Catalog. Il DNA che Catalog utilizza per codificare i dati è un polimero sintetico. Non è di origine biologica e non è creato su coppie di basi azotate in cui sono registrate le informazioni. Anche una serie di zeri e uno che è scritto nel polimero non può essere il codice di qualcosa di vivo. Tuttavia, il prodotto risultante è biologicamente praticamente indistinguibile da ciò che siamo abituati a incontrare in una cellula vivente.
L'idea che il DNA possa essere visto come un mezzo alternativo per memorizzare le informazioni digitali risale a diversi decenni fa. Infatti, quando James Watson e Francis Crick inventarono per la prima volta il modello della struttura del DNA nel 1953. Tuttavia, fino ad ora, una serie di limitazioni significative non consentivano di vedere l'enorme potenziale dell'utilizzo del DNA come mezzo per archiviare informazioni digitali, per non parlare di come tradurre tutto ciò in realtà.
Nella sua visione abituale, il metodo di immagazzinare informazioni attraverso il DNA è incentrato sulla sintesi di nuove molecole di DNA; abbinare sequenze di bit di informazioni a sequenze di quattro coppie di DNA e produrre molecole sufficienti per rappresentare tutti i numeri che si desidera memorizzare. Il problema con questo metodo è che il processo è costoso e lento. Inoltre, ci sono molte restrizioni associate all'effettiva memorizzazione dei dati stessi.
L'approccio di Catalog suggerisce di disconnettere la sintesi delle molecole dalla loro codifica. Fondamentalmente, l'azienda produce prima un'enorme quantità di solo determinate molecole (che riduce significativamente i costi di produzione), quindi codifica le informazioni in esse utilizzando una varietà di molecole già pronte.
Per analogia, Catalog confronta il precedente approccio alla produzione di dischi rigidi personalizzati con informazioni già preregistrate su di esso. La registrazione di nuove informazioni in questo caso implica la necessità di creare un nuovo disco rigido da zero. Il nuovo approccio di Catalog può essere paragonato alla produzione di massa di dischi rigidi vuoti e alla scrittura di nuove informazioni codificate su di essi secondo necessità.
È tutta una questione di archiviazione
Il bello di questo è l'enorme quantità di dati che possono essere archiviati in uno spazio molto compatto. Come dimostrazione, Catalog ha utilizzato la sua tecnologia per codificare vari libri di fantascienza nel DNA. Ad esempio, l'intero ciclo di romanzi The Hitchhiker's Guide to the Galaxy. Ma queste sono tutte sciocchezze prima delle possibilità di apertura.
“Confrontando numeri comparabili, il numero di bit che è possibile memorizzare con il DNA è un milione di volte superiore a quello offerto dalle stesse unità a stato solido. Ad esempio, prendiamo le dimensioni di una normale unità flash. Utilizzando il metodo DNA per memorizzare le informazioni, è possibile scrivere un milione di volte più informazioni su un dispositivo delle dimensioni di questa unità flash rispetto a una normale unità flash.
Il confronto con le unità a stato solido, notano gli sviluppatori, non è ancora del tutto accurato. DNA consente di memorizzare molte più informazioni in un volume comparabile, ma la tecnologia non consente di fornirle un accesso immediato, come, ad esempio, nel caso delle stesse unità USB. La tecnologia del catalogo trasforma le informazioni in un solido pellet fisico (granulo) da un polimero sintetico.
Per accedere a queste informazioni, è necessario prendere un pellet di polimero sintetico codificato, reidratarlo con acqua e quindi "leggerlo" utilizzando un sequenziatore di DNA. Come parte del processo, sarà possibile isolare le coppie di basi del DNA, che possono quindi essere utilizzate per calcolare il numero di zeri e quelli che formano l'informazione. Dall'inizio alla fine, questo processo può richiedere almeno alcune ore.
Per questo motivo, questa tecnologia è destinata principalmente al mercato dell'archiviazione, dove non è richiesto un rapido accesso alle informazioni. Di solito, questo significa dati che non vengono utilizzati o vengono utilizzati molto raramente dopo la registrazione, ma sono estremamente importanti per la conservazione. Diciamo, come la garanzia del tuo frigorifero, solo su scala aziendale.
In che modo tutto ciò gioverà agli utenti ordinari? All'inizio dell'articolo abbiamo parlato del fatto che la maggior parte di noi non pensa a cosa sta succedendo e dove sono archiviate le nostre informazioni. Su supporti a stato solido? Sì, anche se solo su nastro magnetico. Non siamo interessati a questo finché abbiamo accesso ad esso in qualsiasi momento.
A causa della lunghezza del processo di recupero delle informazioni, è improbabile che raggiungiamo mai il livello in cui alcuni Google Cloud o Yandex. Disk memorizzeranno le nostre informazioni in enormi vasche di DNA. Se la stessa tecnologia del catalogo dimostra la sua efficacia, allora, molto probabilmente, troverà la sua nicchia in aree in cui viene applicato l'approccio dell'archiviazione di informazioni a lungo termine. Per quanto riguarda il metodo di archiviazione a breve termine, dove attualmente vengono utilizzati sia dischi rigidi che unità a stato solido, dovremo fare affidamento su altri metodi.
Presentazione di prospettive
Questa provetta contiene milioni di copie di dati codificati nel DNA.
Tuttavia, qui puoi vedere possibilità quasi fantascientifiche.
"Immagina che un granulo impiantato sotto la tua pelle contenga tutte le informazioni sulla tua salute: i dati della tua angiografia con risonanza magnetica, le informazioni sul tuo gruppo sanguigno, una radiografia per il tuo dentista", afferma Park.
"Probabilmente vuoi che tutti questi dati siano sempre disponibili, ma non vuoi archiviarli da qualche parte nel" cloud "o su qualche server ospedaliero non protetto. Avendo sempre con te questi dati sotto forma di DNA, potrai controllarli fisicamente, accedervi se necessario, limitarli a tutti gli altri e aprirli direttamente ai tuoi medici ".
“Quasi tutti gli ospedali moderni hanno un sequencer del DNA. Non sto dicendo che attualmente stiamo perseguendo esattamente questo obiettivo di utilizzare questa tecnologia, ma in futuro tutto ciò potrebbe diventare del tutto possibile , afferma lo sviluppatore.
Il Catalogo è attualmente impegnato in progetti sperimentali volti a dimostrare l'efficacia della tecnologia sviluppata.
"Non stiamo affrontando difficoltà scientifiche irrisolvibili, ora stiamo parlando più dei compiti di ottimizzazione dei processi meccanici", ha detto Park.
Per sua stessa ammissione, Park, ha deciso di essere coinvolto nella ricerca di modi per archiviare dati utilizzando il DNA semplicemente perché pensava che fosse un approccio tecnologico molto interessante e innovativo per risolvere il grosso problema esistente. Ora, secondo l'esperto, questa tecnologia può diventare una delle tecnologie più importanti del nostro tempo.
Nikolay Khizhnyak
