Armazenamento de dados em DNA - A nova invenção da ciência
 

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A nova maneira de Armazenar dados: o DNA

DNA

Sim, cientistas começam a desenvolver um método de inserir informações no DNA.

Ao redor do mundo, galpões do tamanho de estádios de futebol armazenam milhões de dólares em informação na forma de discos rígidos.

Toda vez que enviamos um email, fazemos uma busca, subimos uma foto nas redes sociais ou acessamos um serviço de vídeo, esses discos rígidos estão consumindo energia.

As grandes empresas do ramo de tecnologia têm construído mais destes galpões de armazenamento para adequar-se ao aumento exponencial na quantidade de dados guardados.

Todavia, apenas estas construções não irão conseguir suportar o volume.

Os data centers de larga escala do governo estadunidense já custam centenas de milhões para manutenção.

Além de consumirem quase 2% de toda a energia gasta no país e, já tendo em vista, um aumento nesses números.

“Esse é um problema onde nós teremos mais dados do que podemos armazenar. ”

Diz Nicholas Guise, Cientista de cibersegurança no Instituto de pesquisa de Georgia Tech nos EUA.

“Para resolver isso, ” ele diz “ precisamos encontrar uma maneira de guardar mais informações em menos espaço; ”

O governo estadunidense, que também tem um sério problema de depósito de dados, acabou de investir mais de 48 milhões de dólares em uma das soluções que consideraram viáveis: Guardar dados no DNA.

Um projeto extremamente inovador da Atividade de projetos de Pesquisas avançadas em Inteligência (IARPA em inglês).

Que almeja reduzir um galpão de data center dentro de um tablet capaz de acumular 1 exabyte de dados. Equivalente a 1 milhão de terabytes.

Um número irreal.

“A dimensão e complexidade do problema mundial do ‘big data’ vem crescendo. Nós estamos entrando em uma era. Onde a solução será guardar e conseguir acesso em qualquer momento de, ao menos, 1 exabyte de dados”.

Disse David Markowitz, gerente do programa.

“Diante deste crescimento exponencial, consumidores em larga escala enfrentaram uma escolha. Entre investir, aos poucos, em mais recursos no armazenamento. Ou ir descartando cada vez mais uma pequena fração destes dados”

Em janeiro, a IARPA forneceu a Nicholas Guise, sua equipe e a alguns colaboradores uma quantia de 25 milhões de dólares para iniciarem a empreitada. Junto com eles estão mais outros parceiros,

  • Companhia de sintetizador de DNA de São Francisco.
  • Startup de biotecnologia de São Diego.
  • Equipe da universidade de Washington que colabora com a Microsoft a desenvolver um sistema totalmente automatizado de armazenamento de dados.

Esses custos são relativamente baixos se compararmos a outros investimentos realizados com esse propósito.

Instituto de Tecnologia de Massachusetts, Harvard e uma companhia francesa de transcrição de DNA receberam, separadamente, 23 milhões de dólares.

Da mesma forma que grandes empresas de tecnologia precisam desta inovação de capacidade de retenção de dados.

O mesmo vale para os governos que precisam guardar diferentes informações de todos os cidadãos.

 O DNA, neste contexto, oferece uma forma extremamente compacta de armazenamento em larga escala.

Um galpão de armazenamento do tamanho de um maracanã reduzido à um cubo de açúcar.

Transformar informação em DNA é um processo similar a codificação tradicional, embora haja mais alguns procedimentos.

Nos computadores as informações são codificadas em sequencias de zeros e uns, comumente conhecido como código binário.

Enquanto o DNA pode armazenar as mesmas informações utilizando um código quaternário, A, C, G e T, adenina, citosina, guanina e timina.

Tendo cada uma destas letras tendo o mesmo valor de depósito de um algoritmo.

Pequenas quantidades de dados podem ser codificadas no DNA através de máquinas que imprimem DNA sintético para refletir a sequência desejada, gerando a informação.

 Avanços nas tecnologias de procedimentos de manipulação do DNA estão tornado este processo cada vez mais rápido. Contudo ainda  devagar de acordo com o tamanho de dados a serem codificados.

Guise nos conta que a codificação ainda demora alguns minutos, mas esse time espera poder realizar essa tarefa em menos tempo.

“ O grande limitador é o tempo que leva para sintetizar quimicamente o DNA, que é muito mais devagar que o tempo que nosso corpo leva”

Para retomar ou “ler” a informação, os cientistas usam de uma máquina sequenciadora de DNA.

Que é o processo de traduzir a sequência exata da ordem das letras A, C, G e T.

Extrair apenas um filamento destes em um DNA é amplamente desafiador devido a seu minúsculo tamanho. Tornado a retirada de um filamento específico trabalhoso.

O grupo da Universidade de Washington do projeto da ARPA desenvolveu um agente químico permitindo encontrar e discriminar uma peça da informação a ser extraída e lida.

Em 2016 os mesmos pesquisadores reportaram o sucesso na codificação de quatro imagens digitais no DNA e recuperá-las sem nenhuma perda.

Desde então, a Universidade, juntamente com a Microsoft, vem depositando todo tipo de arquivo dentro do DNA.

Vantagens do DNA

Uma das principais vantagens do DNA é sua capacidade de preservação de centenas de anos.

Enquanto os discos rígidos e servidores que são utilizados atualmente se degradam ao longo das décadas.

Além disso, o DNA pode ser guardado em estado líquido ou desidratado em pó, tornando-o ainda mais duradouro.

Uma vez criada suficiente DNA sintético, os cientistas precisarão achar uma solução para armazenar essas pequenas quantidades de líquidos e pós.

“Uma das alternativas é desidrata-lo (o DNA) para ser possível organiza-lo em pequenos frascos, dependendo do tipo de informação lá codificada”.

Disse Adam Meier, Pesquisador Científico Sênior da universidade de Georgia Tech que encabeça o projeto com Guise.

“ Dependendo dos dados que quiser ler, você irá procurar uma diferente porção de pó e colocá-lo ao dispositivo de leitor de DNA”. Diz Meier.

Meier também comenta sobre a possibilidade de encaminhar o DNA líquido na superfície de pequenos chips.

“ Quando começarmos a produzir mais e mais destes, precisaremos encontrar uma solução. ”

Guise destaca a segurança do DNA em relação aos sistemas tradicionais de depósitos. Já que precisam de uma máquina sequenciadora de DNA. Que custa centenas de milhares de dólares, para ler as informações codificadas.

Em futuro próximo, pessoas da sociedade civil provavelmente não irão comprar DNA como fazem com um HD externo.

Todavia irão acabar usando através das empresas de telefone e redes sociais que podem começar a estocar nossas informações em DNA sintético.

“A grande parte das empresas de tecnologia que utilizam destes data centers do tamanho de estádios são justamente as de redes sociais e aparelhos de telefone. Sendo mais provável que estes passem a usar o método de armazenamento em DNA. ” Afirma Guise.

Matheus Mello

Estudante de jornalismo, entusiasta e amante de coisas simples.

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