El almacenamiento de datos de ADN puede parecer futurista, pero está en el horizonte inmediato

A medida que la cantidad de datos que se generan en todo el mundo sigue creciendo a un ritmo agresivo, los investigadores buscan tecnologías de almacenamiento ultradensas y ultraduraderas que puedan alojarlo todo.

Por ejemplo, Microsoft está examinando la posibilidad de utilizar láseres para grabar datos en vidrio de cuarzo o almacenar información como un holograma dentro de cristales. Los nuevos desarrollos en almacenamiento en cinta, la primera opción actual para casos de uso de archivos, también son prometedores.

Sin embargo, un nuevo medio de almacenamiento en particular parece tener todos los atributos necesarios: ácido desoxirribonucleico o ADN. Los investigadores han descubierto que un solo gramo de ADN es capaz de almacenar 215 PB (220 000 TB) de datos.

Para obtener más información sobre el trabajo para hacer del almacenamiento de ADN una realidad comercial, LaComparacion Pro habló con DNA Data Storage Alliance, fundada el año pasado por Microsoft, Western Digital, Twist Bioscience e Ilumina.

La Alianza se lanzó con el objetivo de crear conciencia sobre la tecnología de almacenamiento emergente y establecer un conjunto de estándares y especificaciones sobre los que la industria puede basarse.

¿Qué es el almacenamiento de ADN y qué desafíos enfrenta?

El almacenamiento de datos de ADN es el proceso de codificar y decodificar datos binarios en y a partir de cadenas de ADN sintetizadas (ácido desoxirribonucleico). El ADN tiene varias propiedades únicas, incluida la densidad, es esencialmente de copia gratuita, el código seguirá siendo legible y el costo de propiedad con el tiempo será menor debido a la longevidad. Además, ahorra considerablemente en costos de energía en comparación con el almacenamiento digital actual.

Las soluciones de almacenamiento heredadas han evolucionado considerablemente a lo largo de los años, pero la densidad de superficie de los medios magnéticos (disco duro y cinta), que en la actualidad habilita las soluciones de almacenamiento de archivos para el consumidor, se está ralentizando y el tamaño de las bibliotecas es cada vez mayor. En resumen, el crecimiento de los datos supera la escalabilidad de las soluciones de almacenamiento actuales. La industria necesita un medio de almacenamiento nuevo, más denso, más duradero, duradero y rentable para hacer frente al crecimiento futuro esperado de los datos de archivo.

¿Cómo es posible traducir la información digital a un formato orgánico (y viceversa)?

¿Qué tipo de complicaciones pueden surgir aquí?

Para almacenar datos en ADN, los datos digitales (binarios) originales se codifican (asignados 1 y 0 a secuencias de bases de ADN, ACGT), luego se escriben (se sintetizan mediante procesos químicos). / Orgánicos) y se almacenan. Cuando los datos almacenados se necesitan nuevamente, las moléculas de ADN se leen (secuencian para revelar cada ACG o T individual en orden) y se decodifican (reasignadas a partir de las bases de ADN en 1 y 0).

Existen algunas preocupaciones sobre la precisión de los datos potencialmente introducidos por errores en la síntesis y secuenciación de oligonucleótidos (fragmentos cortos de ADN). Sin embargo, a diferencia de la síntesis de oligonucleótidos para el cuidado de la salud, que debe ser perfecta, el almacenamiento de ADN puede tolerar errores debido a los algoritmos de corrección de errores que se utilizan generalmente en el almacenamiento en la actualidad. Los pioneros en el almacenamiento de datos de ADN ya están trabajando para mejorar el algoritmo de codificación / corrección de errores que mitigará este riesgo y recuperará los datos con precisión. Además, el costo, la velocidad, la logística y otros desafíos siguen siendo barreras para que los centros de datos adopten esta tecnología.

La Alianza de almacenamiento de datos de ADN fue formada por Illumina, Microsoft Research, Twist Bioscience y Western Digital. Nuestra misión es crear y promover un ecosistema de almacenamiento interoperable basado en ADN fabricado como medio de almacenamiento de datos. Nuestro objetivo inicial es educar al público y hacerlos conscientes de esta tecnología emergente. Además, a medida que los métodos y herramientas de almacenamiento de datos de ADN comercialmente viables se comprendan mejor y estén más disponibles, la Alianza considerará la creación de especificaciones y estándares (por ejemplo, codificación, interfaces físicas, preservación, sistemas de datos) para promover la aparición de Soluciones interoperables basadas en el almacenamiento de datos de ADN que complementan las jerarquías de almacenamiento existentes.

¿Cuál podría ser el impacto del almacenamiento de ADN en la industria de los centros de datos?

El ADN es un medio inherentemente respetuoso con el medio ambiente en términos de potencia, espacio y durabilidad, además de reducir drásticamente la necesidad de migrar datos cada pocos años. Cuando se utiliza como medio de almacenamiento de archivos principal en un centro de datos, tiene el potencial de alterar el tamaño del centro de datos, así como el costo total de propiedad y, alternativamente, imponer cargos significativamente más bajos. recursos.

¿Cuáles son los principales obstáculos que deberá superar el almacenamiento de ADN?

Los costos de la síntesis y secuenciación de ADN siguen siendo relativamente altos en comparación con los medios de almacenamiento de archivos utilizados actualmente, como discos duros o cintas, y se requiere una reducción significativa de costos para que el almacenamiento de datos de ADN sea exitoso. Además, la educación y el fomento de la confianza para preparar el mercado para este nuevo medio de almacenamiento también serán esenciales, razón por la cual se formó la Alianza de almacenamiento de datos de ADN.

¿Cuáles son las últimas innovaciones en I + D que acercan el almacenamiento de ADN a la realidad?

Los costos continúan cayendo debido a la miniaturización del proceso de síntesis de ADN por Twist Bioscience. Otras empresas están buscando métodos alternativos de síntesis de ADN, ambos enfoques permiten una síntesis masiva en paralelo y reducciones de costos. El costo y el rendimiento de NGS también mejoran constantemente, lo que hace que la recuperación de datos de ADN sea más prometedora. Además, el desarrollo de algoritmos de codificación y decodificación ha demostrado su eficacia.

¿Con qué tipo de horario estamos lidiando?

El almacenamiento de datos de ADN estará disponible a medio plazo. Todavía queda trabajo por hacer y mucho impulso para que esto sea una realidad. Es probable que los primeros en adoptar el almacenamiento de datos de ADN sean aplicaciones en las que tengan datos de escritura única, lectura nunca (WORN) o escritura única, lectura rara vez (PIRE). A medida que la tecnología evoluciona y se acepta dentro de la comunidad, el mercado se expandirá y evolucionará.

¿Con qué tecnologías de almacenamiento históricas es más probable que compita el ADN?

La demanda de almacenamiento de datos a largo plazo en la nube está alcanzando niveles sin precedentes. Las tecnologías de almacenamiento existentes no ofrecen una solución rentable para almacenar datos a largo plazo. Operar a tales escalas en la nube requiere una revisión fundamental de cómo construimos sistemas de almacenamiento a gran escala y las tecnologías de almacenamiento subyacentes que los sustentan.

¿Hay otras tecnologías de almacenamiento emergentes en desarrollo que podrían ser igualmente prometedoras?

Los investigadores están explorando varias tecnologías para respaldar esta evolución, incluido el almacenamiento de datos en ADN sintético, vidrio de cuarzo y otros sistemas ópticos evolutivos. El almacenamiento de datos de ADN es único en sus características y propiedades; se puede argumentar que permitirá un nuevo nivel de almacenamiento.