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quinta-feira, 1 de março de 2018

DNA poderia armazenar todos os dados do mundo em uma sala

DNA poderia armazenar todos os dados do mundo em uma sala

E essa torrente de informações pode superar rapidamente a capacidade dos discos rígidos para captura-lo. Agora, os pesquisadores relatam que eles encontraram uma nova maneira de codificar dados digitais no DNA para criar o esquema de armazenamento de dados de grande escala de maior densidade já inventado. Capaz de armazenar 215 petabytes (215 milhões de gigabytes) em um único grama de DNA, o sistema poderia, em princípio, armazenar cada bit de datum já registrado por humanos em um recipiente sobre o tamanho e o peso de um número de caminhões. Mas se a tecnologia decola pode depender do seu custo.

Alem de ser ultra compacto e a informação pode durar centenas de milhares de anos, se bem conservado

Esta técnica possui muitas vantagens para armazenar dados digitais. É ultracompacto, e pode durar centenas de milhares de anos se mantido em um local fresco e seco. E enquanto as sociedades humanas estão lendo e escrevendo DNA, elas serão capazes de decodificar. "O DNA não se degradará ao longo do tempo, como cassetes e CDs, e não se tornará obsoleto", diz Yaniv Erlich, cientista de informática da Universidade de Columbia. E ao contrário de outras abordagens de alta densidade, como a manipulação de átomos individuais em uma superfície, as novas tecnologias podem escrever e ler grandes quantidades de DNA ao mesmo tempo, permitindo que ele seja ampliado.

Os cientistas têm armazenado dados digitais em DNA desde 2012.

Os geneticistas da Universidade de Harvard, George Church, Sri Kosuri e colegas, codificaram um livro de 52.000 palavras em milhares de trechos de DNA, usando fios de alfabeto de quatro letras de DNA de A, G , T e C para codificar os 0s e 1s do arquivo digitalizado. Seu esquema de codificação particular era relativamente ineficiente, no entanto, e poderia armazenar apenas 1,28 petabytes por grama de DNA. Outras abordagens melhoraram. Mas nenhum foi capaz de armazenar mais da metade do que os pesquisadores pensam que o DNA pode realmente lidar, cerca de 1,8 bit de dados por nucleótido de DNA. (O número não é de 2 bits devido a erros raros, mas inevitáveis, de escrita e leitura de DNA).

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Continuando...

Erlich pensou que ele poderia se aproximar desse limite. Então ele e Dina Zielinski, cientista associado do New York Genome Center, analisaram os algoritmos que estavam sendo usados ​​para codificar e decodificar os dados. Começaram com seis arquivos, incluindo um sistema operacional de computador completo, um vírus informático, um filme francês de 1895 intitulado Chegada de um trem em La Ciotat e um estudo de 1948 pelo teórico da informação Claude Shannon.
Os cientistas converteram os arquivos em sequências binárias de 1s e 0s, os comprimiram em um arquivo mestre e, em seguida, dividiam os dados em cadeias curtas de código binário. Eles criaram um algoritmo chamado de fonte de DNA, que embalou aleatoriamente as cordas para as chamadas gotículas, para as quais adicionaram tags extras para ajudar a remontá-las na ordem correta mais tarde. Ao todo, os pesquisadores geraram uma lista digital de 72 mil fios de DNA, cada 200 bases de comprimento.

Para ler as informações os cientistas utilizam uma técnica chamada por sequenciamento de DNA

Eles enviaram estes como arquivos de texto para a Twist Bioscience, uma inicialização baseada em San Francisco, Califórnia, que então sintetizou as cadeias de DNA. Duas semanas depois, Erlich e Zielinski receberam por correio um frasco com uma mancha de DNA que codificava seus arquivos. Para decodificá-los, o par usou a moderna tecnologia de sequenciamento de DNA. As sequências foram alimentadas em um computador, o que traduziu o código genético de volta para o binário e usou as tags para remontar os seis arquivos originais.
A experiencia deu tão certo que os novos arquivos não continham erros, eles relatam hoje em Ciência. Eles também conseguiram fazer um número praticamente ilimitado de cópias sem erros de seus arquivos através da reação em cadeia da polimerase, uma técnica padrão de cópia de DNA. Além disso, diz Erlich, eles conseguiram codificar 1,6 bits de dados por nucleotídeo, 60% melhor do que qualquer grupo tinha feito antes e 85% o limite teórico.
"Eu amo o trabalho. Eu acho que este é essencialmente o estudo definitivo que mostra que você pode [armazenar dados no DNA] em escala". diz Kosuri, que agora é bioquímico na Universidade da Califórnia, Los Angeles.

Atualmente a utilização comercial ainda não é viável pois custa $2000 dólares para gravar 2Mb e outros $2000 dólares para ler a informação

No entanto, Kosuri e Erlich observam que a nova abordagem ainda não está pronta para uso em grande escala. Custa US $7000 para sintetizar os 2 megabytes de dados nos arquivos e outros $ 2000 para lê-lo. É provável que o custo diminua ao longo do tempo, mas ainda tem um longo caminho a percorrer, diz Erlich. E comparado com outras formas de armazenamento de dados, escrever e ler para o DNA é relativamente lento. Portanto, a nova abordagem não é provável que voe se os dados forem necessários instantaneamente, mas seria mais adequado para aplicativos de arquivamento. Então, novamente, quem sabe? Talvez esses centros gigantes de dados do Facebook e da Amazônia sejam substituídos um dia por um número de caminhões de recolhimento de DNA.



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