Novo método pode transformar qualquer objeto em unidade de armazenamento de dados

• Pesquisadores usam moléculas de DNA para armazenar informações em objetos do cotidiano.
• As informações podem ser recuperadas décadas ou até séculos depois.
• No momento, a tecnologia é bastante cara.

Na era da informação de hoje, os dados mundiais estão crescendo a taxas enormes. Os dispositivos existentes (unidade de estado sólido, discos rígidos e fitas magnéticas) para armazenar esses dados logo atingirão suas limitações físicas.

É por isso que os cientistas estão tentando usar moléculas de DNA como uma arquitetura para armazenamento refrigerado de longo prazo. Pode assumir qualquer forma e exibir além de densidade e resistência excepcionais. Em teoria, um único grama de DNA pode armazenar 215 Petabytes de dados por milhares de anos.

Agora, pesquisadores da ETH Zurich (Suíça) e Erlich Lab LLC (Israel) desenvolveram uma nova maneira de armazenar uma vasta quantidade de informações (usando apenas moléculas de DNA) em objetos do dia a dia, como garrafas de água, botões de camisas e até lentes de vidro. As informações podem ser recuperadas diretamente dos objetos, mesmo depois de décadas ou séculos.

Estudos anteriores, como a marcação de produtos com "código de barras" de DNA e o armazenamento de grandes volumes de dados no DNA, permitiram aos pesquisadores construir um novo tipo de armazenamento de dados denominado "DNA das coisas". Os objetos (unidades de armazenamento) estão ligados às informações via internet, daí o nome.

Como eles fizeram isso?

Para criar objetos com memória imutável, os pesquisadores fundiram moléculas de DNA a um material funcional. Eles codificaram os dados em moléculas de DNA de uma forma que é resistente a erros.

Eles usaram o esquema de codificação DNA Fountain para corrigir erros extremos de dropout e recuperar dados de quantidades mínimas de material.

No entanto, a simples mistura do DNA com materiais funcionais geralmente leva à degradação do DNA devido ao aumento da temperatura e ao estresse de hidrólise durante a preparação da mistura.

Isso pode ser eliminado encapsulando o DNA em nanopartículas de sílica. O DNA encapsulado por partículas de sílica facilita a mistura do DNA com o material de incorporação, além de aumentar a meia-vida das moléculas de DNA.

Referência:Nature Biotechnology | DOI:10.1038 / s41587-019-0356-z | ETH Zurique

Essas moléculas de DNA podem ser misturadas com vários materiais e moldadas por meio de impressão 3D ou técnicas de fundição.

A equipe de pesquisa 3D imprimiu um coelho de plástico para demonstrar o novo método. O coelho contém 100 kilobytes de dados - a instrução para imprimir o coelho. Isso significa que o objeto carrega seu próprio projeto, como coelhos reais.

Um coelho de plástico impresso em 3D que contém 100 KB de dados na forma de moléculas de DNA | Crédito:ETH Zurique / Julian Koch

Eles também recuperaram os dados (instruções de impressão) de um pequeno pedaço do coelho e os usaram para imprimir um novo coelho em 3D. Eles repetiram o processo 5 vezes, criando o "tataraneto" do primeiro coelho.

Aplicativos

A tecnologia poderia ser usada para esconder informações secretas dentro de um material comum, uma técnica chamada esteganografia. Os pesquisadores demonstraram isso armazenando um curta-metragem (1,4 megabytes) nas lentes de óculos convencionais. Pode-se passar esses óculos pela segurança do aeroporto sem ser detectado.

Teoricamente, é possível ocultar informações em todos os objetos de plástico (incluindo silicone, poliuretano, poliéster e epóxidos), desde que não atinjam temperaturas extremamente altas durante o processo de fabricação.

É útil em aplicações onde as informações do nível do blueprint precisam estar acessíveis, seja em um objeto fabricado em massa ou em um item personalizado. Em implantes dentários, por exemplo, cada estrutura é única e customizada apenas para um determinado paciente.

Uma aplicação mais futurística dessa tecnologia seria na área de dispositivos auto-replicantes. A técnica tem capacidade de replicação suficiente para criar material de armazenamento para um suprimento ilimitado de objetos.

Leia:A Microsoft construiu um armazenamento de dados de DNA totalmente automatizado

A tecnologia é bastante cara:traduzir um único arquivo para impressão em 3D custa mais de US $ 2.000. No entanto, o custo da unidade diminui à medida que o tamanho do lote do objeto aumenta.