O que é armazenamento de dados de DNA? É o futuro do armazenamento?

Ao longo das décadas, a tecnologia de armazenamento evoluiu e ficou melhor. Ele mudou de CDs e disquetes para discos rígidos e de estado sólido. Mas ainda assim, temos um problema: a quantidade de armazenamento disponível e sendo produzida não dá conta dos dados que continuamos produzindo.

Então, o armazenamento de DNA resolveria o problema? Os dados podem ser armazenados no DNA?

O que é armazenamento de dados de DNA?

O armazenamento de dados de DNA é o processo de usar moléculas de DNA como meio de armazenamento. Ao contrário das formas ópticas e magnéticas das tecnologias de armazenamento atuais, os dados de DNA não serão armazenados em dígitos binários (ou seja, 1s e 0s). Em vez disso, eles seriam codificados em bases de nucleotídeos de DNA (A, C, G, T) e armazenados. Esses filamentos são então convertidos em dígitos binários quando necessário.

No momento, existem mais de 11 trilhões de gigabytes de dados, com pelo menos 2,5 milhões de gigabytes a mais adicionados a cada dia. As mídias de armazenamento de dados disponíveis no mundo não conseguem acompanhar esse aumento maciço. O armazenamento de DNA é uma solução para esse problema de armazenamento.

Como funciona o armazenamento de dados de DNA?

DNA significa ácido desoxirribonucleico. É uma molécula orgânica complexa que carrega a informação genética de um ser vivo. É encontrado em todos os seres humanos e armazena informações como cor da pele, cor dos olhos, altura e outras características físicas e biológicas.

Uma espiral de DNA tem pares múltiplos e alternados de quatro bases únicas. Eles são adenina (A), guanina (G), citosina (C) e timina (T). Essas bases estão ligadas à espiral de DNA em pares, chamados pares de bases. Os dois pares de bases são adenina-timina e guanina-citosina.

Os dados são armazenados em dígitos binários (1s e 0s) na computação tradicional. No armazenamento de dados de DNA, as quatro bases de nucleotídeos (A, C, G, T) armazenam e codificam os dados. As informações são armazenadas em permutações de três bases nucleotídicas, chamadas códons.

O armazenamento de DNA compreende três processos: codificar os dados, sintetizar e armazená-los e decodificá-los. Os códigos binários que contêm informações são traduzidos em códigos ou códons de DNA usando um algoritmo. Eles são então depositados em um recipiente em um ambiente fresco e regulado. O DNA que carrega informações pode ser congelado em solução, armazenado como gotículas ou armazenado em chips de silício.

Os cientistas estão trabalhando para tornar a leitura do armazenamento de DNA mais rápida e menos dispendiosa. A partir de agora, os dados armazenados no DNA precisam ser levados ao laboratório para serem decodificados em informações binárias sem erros, e isso leva muito tempo.

Como tal, pode levar algum tempo até que os dispositivos de armazenamento de dados de DNA se tornem dispositivos baratos prontamente disponíveis que o público usará.

Mais pesquisas estão sendo feitas na tecnologia de armazenamento de DNA, e isso ainda não derrubará prontamente os métodos de armazenamento existentes. Mas em alguns anos, à medida que mais pesquisas e avanços tecnológicos forem feitos, os dados serão armazenados no DNA, resolvendo os problemas de espaço, segurança e degradação.

Qual é a capacidade de armazenamento de armazenamento de dados de DNA?

O armazenamento de dados de DNA é a solução preferida para o problema de falta de armazenamento porque pode armazenar grandes quantidades de dados em muito pouco espaço. Um grama de DNA pode armazenar 215 petabytes de dados. Um petabyte é 1.024 terabytes. Assim, um grama de DNA pode armazenar aproximadamente 220.160 terabytes.

Compare isso com a tecnologia atual: uma unidade de disco rígido de um terabyte pesa aproximadamente 400 gramas. Portanto, para armazenar a quantidade equivalente de dados que um grama de DNA mantém, você precisa de mais de 88 milhões de gramas de discos rígidos.

Com essas informações, os pesquisadores dizem que todos os dados do mundo agora podem caber em uma caixa de sapatos usando o armazenamento de dados de DNA.

Quais são as vantagens do armazenamento de dados de DNA?

O uso do armazenamento de DNA como meio de armazenamento traz muitos benefícios em relação ao armazenamento digital. Ele oferece alta capacidade de armazenamento de dados, vida útil consideravelmente maior do que outras formas de armazenamento, compactação, baixa suscetibilidade a falhas técnicas e elétricas e replicabilidade.

Densidade de armazenamento

A principal vantagem do armazenamento de DNA sobre outros meios de armazenamento é a densidade de armazenamento. Mesmo que você armazene seus dados remotamente na nuvem ou NAS, eles ainda são armazenados em grandes servidores e data centers. Esses data centers são tão grandes quanto estádios de futebol e custam bilhões de dólares para serem construídos e mantidos. Não é o mesmo com o armazenamento de dados de DNA.

O armazenamento de dados de DNA permite armazenar grandes quantidades de dados em um espaço muito compacto. Assim, reduzindo os problemas de espaço, despesas de manutenção e escassez de equipamentos de armazenamento.

Durabilidade

Os equipamentos de armazenamento digital disponíveis hoje estão longe de serem duráveis. Todos eles são propensos a decadência e degradação. Decaimento digital é a decomposição gradual de dados armazenados em um computador, afetando milhões de pessoas todos os anos.

O DNA tem uma meia-vida de 500 anos. Quando armazenados em um ambiente otimizado e regulamentado, os dados armazenados no DNA podem ficar disponíveis por centenas de anos.

Replicabilidade

Devido à degradação dos dados, os dados nos data centers precisam ser copiados e transferidos para outro hardware após períodos de tempo para preservar as informações armazenadas. Este processo é frequentemente complicado.

Os dados armazenados no DNA podem ser facilmente replicados. Um método que os cientistas testaram é inserir o DNA com informações armazenadas em uma bactéria. Essa bactéria se reproduz—sozinho—outra geração de bactérias que possuem as mesmas informações armazenadas no primeiro DNA sem nenhum erro ou perda.

O armazenamento de dados de DNA é o futuro do armazenamento?

Francamente, sim. O armazenamento de dados de DNA certamente preenche todas as caixas de solução para os problemas de armazenamento atuais. Ele já é utilizado hoje por empresas que desejam preservar extensos arquivos de informações que não precisam ser acessados ​​regularmente.

Infelizmente, levará algum tempo até que o armazenamento de DNA seja uma opção de armazenamento comum e acessível disponível ao público. Enquanto isso, temos que escolher cuidadosamente o melhor formato de armazenamento para armazenamento de dados de longo prazo.

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