CODIGO GENETICO NUEVA FORMA DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACION DIGITAL

>>  viernes, 17 de agosto de 2012

Pronto estarás copias de seguridad de su disco duro utilizando el ADN
http://io9.com/ 17/08/2012

Piensa en la tarjeta de memoria en su cámara es de alta capacidad? No tiene nada en el ADN. Con los datos que se acumula en un ritmo más rápido que cualquier otro punto en la historia humana, los científicos e ingenieros están mirando al código genético como una forma de próxima generación de almacenamiento de información digital.

Ahora, un equipo de la Universidad de Harvard y los genetistas de Johns Hopkins ha desarrollado un nuevo método de codificación de ADN que permite almacenar más información digital que nunca. Hablamos con el investigador principal, Sriram Kosuri para saber por qué el futuro del almacenamiento de datos de archivos es en el código genético, y por qué esquema de su equipo de la novela de codificación representa un paso tan importante hacia el potencial de aprovechamiento de ADN de almacenamiento enorme.
El problema de la

La humanidad tiene un problema de almacenamiento. Encuestas recientes llevadas a cabo porIDC Universo Digital sugieren que la perfusión de la tecnología en toda la sociedad ha provocado una explosión en el volumen de información que nosotros, como una especie producen sobre una base diaria. Entre fotos, videos, textos, tweets, actualizaciones de Facebook, no solicitados solicitudes FarmVille, puestos de Instagram y varias otras formas de producción digital de datos, la información del mundo se duplica cada dos años, y que plantea algunas cuestiones importantes, siendo el principal de ellos: cuando el el infierno no ponemos todo esto?

"En 2011 teníamos 1,8 * 10 21 bytes de información almacenados y replicados ", explica Sriram Kosuri, un genetista de la Universidad de Harvard y miembro de la plataforma de la biología sintética del Instituto Wyss , en un correo electrónico a io9. "Para el año 2020 será 50 veces más que eso es un número asombroso;. Y no incluye un conjunto mucho mayor de datos que se tiran (por ejemplo, video feeds)."

Como Kosuri señala, no toda esta información debe ser almacenada, pero - de ser los acaparadores diligentes pequeños que somos - una buena parte de ella se almacenan en caché en algún lugar para la posteridad, y al ritmo que está generando información, tendrá que encontrar nuevas soluciones de almacenamiento, si queremos tener alguna esperanza de mantenerse al día con nuestra demanda de espacio. "Nuestra capacidad para almacenar, administrar y archivar la información como está siendo constantemente tensas", señala Kosuri."Almacenamiento de los archivos también es un gran problema."

La solución (teórica): Las ventajas de almacenamiento de ADN

Almacenamiento de los archivos es donde entra en juego el ADN como medio de almacenamiento ir, es difícil competir con los bloques de construcción universales de la vida. En un artículo publicado en la edición de hoy de la Ciencia , Kosuri - en co-autoría con el genetista de Gao Yuan y el pionero de la biología sintética George Church - describe una nueva técnica para el uso de ADN para codificar la información digital en cantidades sin precedentes.Vamos a llegar a su método de almacenamiento de la novela en la siguiente sección, pero por ahora vamos a ver algunos números que ayudan a contextualizar lo que Kosuri identifica como los dos principales ventajas de almacenamiento de ADN: la densidad de la información y la estabilidad.

En el máximo teórico, un gramo de un solo código genético hebra puede codificar 455 exabytes de información. Eso es casi medio billón de terabytes, o 4.9 * 10 11 GB. (Como punto de referencia, la última iPad alcanza un máximo de 64 GB de espacio de almacenamiento.) Hebras de ADN también le gusta doblarse sobre sí mismos en la parte superior, lo que significa que, a diferencia de la mayoría de los otros medios de almacenamiento digital, los datos no tiene por qué limitarse a dos dimensiones, y ser capaz de almacenar datos en tres espacios se traduce a más de espacio libre.
Pronto estarás copias de seguridad de su disco duro utilizando el ADNEl ADN es también increíblemente robusto, y con frecuencia es legible, incluso después de haber sido expuesto a condiciones desfavorables durante miles de años. Cada vez que los investigadores recuperan la información genética de un ejemplar de mamut lanudo , o la secuencia del genoma de un 5.300 años de edad, momia humana , que es un testamento a la durabilidad del ADN y la vida de los datos. Solo trata de recuperar archivos de un CD de 5.000 años de antigüedad o DVD. El infierno, lo intente con un disco de 20 años de edad, las probabilidades son simplemente no va a suceder.

Dicho esto, el ADN tiene sus defectos. "No se trata de re-escritura, no es de acceso aleatorio, y es una latencia muy alta", explica Kosuri ", así que realmente las aplicaciones son para el almacenamiento de archivos (no minimiza la importancia de los archivos)."
La solución (práctica)

Para demostrar el enorme potencial de almacenamiento de ADN, Kosuri y su equipo utilizaron apenas por debajo de 55.000 de 159 nucleótidos de fragmentos de un solo código genético de cadena para codificar un libro de 5,27 megabits, que contiene 53,426 palabras, 11 imágenes jpg y un programa JavaScript. A continuación, procedió a utilizar la próxima generación de técnicas de secuenciación de ADN para leerlo de nuevo. (Para aquellos que necesitan restauración, los nucleótidos son los bloques de construcción individuales que, cuando se unen, forman los filamentos de ADN.)

5,27 megabits probablemente no te parece mucho (que sale a unos 660 kilobytes de información, acerca de lo que encontrarías en un disquete de 3,5 "de los años 80), pero es impresionante por lo menos por tres razones:

Uno: Se aplasta positivamente la anterior de ADN de almacenamiento de registro de 7.920 bits.

Dos: El método de codificación utilizado por la novela de Kosuri y sus colegas les permitió abordar las cuestiones de coste y precisión, dos de larga data que enfrentan dificultades técnicas de almacenamiento de ADN:


La razón principal de por qué esto habría sido difícil en el pasado es que es muy difícil construir un gran tramo de ADN con la secuencia exacta, y que sea barato. Tomamos un enfoque que nos permite usar cadenas cortas de ADN (básicamente por tener una dirección (19 bits) y el bloque de datos (96 bits), por lo que cada tramo corto se pueden coser juntos más tarde después de la secuencia. Utilizando tramos cortos nos ha permitido aprovechar tanto la síntesis de nueva generación [de la escritura de datos] ... y secuenciación de próxima generación [de] la lectura de datos de tecnologías de coste muy bajo y facilidad.

Tres: Se ofrece una prueba convincente de concepto de que el ADN se puede utilizar para almacenar la información digital a densidades notables. "Lo que hemos publicado en términos de escala es ... obviamente pequeña en comparación con las tecnologías comerciales ahora", explica Kosuri, pero "utilizando nuestro método, un petabyte de datos [un petabyte = 1.024 terabytes] requeriría alrededor de 1,5 mg de ADN". Puesto que la información genética se pueden envasar en tres dimensiones, que se traduce en un volumen de almacenamiento de aproximadamente un milímetro cúbico .
Pronto estarás copias de seguridad de su disco duro utilizando el ADNLa representación logarítmica ofreció para ilustrar cómo la densidad de almacenamiento demuestra Kosuri y su equipo (denominado "El Trabajo") se compara con las tecnologías de hoy y demañana. Usted realmente debe simplemente hacer referencia a la gráfica, pero resume a: ADN gana por goleada.

"Por ejemplo", explica Kosuri ", que son aproximadamente 10 órdenes de magnitud (100 000 000 000 veces) más densa que la de un CD, una más densa de un millón de veces superiores a las mejores tecnologías de almacenamiento comercial, y cerca de ~ 1000 veces más denso que el [otro ] prueba de concepto de trabajo (por ejemplo, los átomos de posición sobre una superficie). " Se dice que el secreto de la superioridad del ADN se remonta al hecho de que puede ser almacenado en seco en tres dimensiones; "por lo tanto no hay superficie que requiere un espesor, lo que realmente mata densidad de datos en 3D."
El futuro

Almacenamiento de ADN tiene sus limitaciones. Como mencioné anteriormente, no es regrabable, y no es de acceso aleatorio. Su latencia es demasiado alta para que sea práctico para otra cosa que el almacenamiento de archivos, pero ya hemos demostrado que estamos en gran necesidad de espacio para archivar, de todos modos. Los únicos otros grandes factores que limitan, en la actualidad, son la síntesis y las tecnologías de secuenciación - y los que no será un problema durante mucho más tiempo.

De acuerdo con Kosuri, los costos de la síntesis de ADN y la secuencia ha estado cayendo mucho más rápido que la ley de Moore. En la sección de información complementaria de su papel, y sus colegas Kosuri imaginar lo que un petabyte de almacenamiento que requieren, desde el punto de vista de la síntesis y los costos de secuenciación, y la conclusión de que sería necesario un orden más o menos 6 de la caída de magnitud en la secuenciación y 7 - 8 en la síntesis de los medios de almacenamiento de que la capacidad de llegar a ser viable.

"Para dar perspectiva", explica Kosuri, "los costos han estado decayendo durante los últimos 5-10 años en el año por 10 veces y 5 veces para la secuenciación y síntesis respectivamente." En otras palabras: esta tecnología está a la vuelta de la esquina. ¿Estás listo para su unidad de ADN?

Resultados de los investigadores se publican en el último número de la Ciencia .
Imágenes a través de Shutterstock

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