O mundo está enfrentando uma escassez de espaço livre para armazenar dados digitais. Este problema existe há vários anos, mas as pessoas comuns dificilmente pensam nisso. Não muito tempo atrás, houve um tempo em que o espaço livre para gravar dados digitais era limitado pelo tamanho do disco rígido do seu computador. Quando o limite foi atingido, ou compramos um novo disco rígido ou gravamos tudo em mídia ótica. Quando eles terminaram, nós apenas apagamos os dados antigos e registramos os novos. Mas há quem nunca apague dados.
Por exemplo, muitas empresas não o fazem, especialmente aquelas cujo ramo de atividade e valor dependem das informações digitais que possuem. Os tempos mudam. A tecnologia está avançando. Agora a informação não é apagada, ela é transferida para a "nuvem". A propósito, o próprio termo "nuvem" é muito efêmero e não reflete de forma alguma um fenômeno físico natural real. Ele parecia muito confortável e bonito, e eles o deixaram. Onde os dados são armazenados? Não importa, pelo menos, desde que possamos recorrer a eles a qualquer momento. É provável que acabemos ficando sem espaço de armazenamento em nuvem? Ninguém pensa nisso. Contanto que você pague pela assinatura, está tudo bem. Pequeno espaço? Você escolhe um novo plano tarifário e ganha ainda mais espaço para suas informações.
Essa bagunça tornou difícil para as pessoas sequer imaginarem que um dia poderemos ficar sem espaço livre para armazenar dados digitais. Como costumava ser difícil imaginar que mais cedo ou mais tarde a água doce pode acabar na Terra, cujas reservas são repostas devido à sua circulação na natureza. Mas aqui está a realidade. Em 2018, o abastecimento de água na Cidade do Cabo, África do Sul, estava se aproximando rapidamente do esgotamento total. E nós, pessoas que não pensam nisso, estamos rapidamente nos aproximando da falta de espaço livre para armazenar dados digitais.
Dados, dados, dados ao redor
A principal razão para esse esgotamento do espaço livre está, obviamente, relacionada à taxa na qual estamos produzindo novos dados. Todos os dias em todo o mundo, graças a 3,7 bilhões de usuários da Internet, são gerados cerca de 2,5 quintilhões de bytes de informação. De todos os dados digitais disponíveis hoje, 90% foram criados apenas nos últimos dois anos. E com o crescimento do número de dispositivos inteligentes usados que se conectam à World Wide Web (a mesma "Internet das Coisas"), esses números crescerão ainda mais no futuro próximo.
“Quando as pessoas falam sobre armazenamento em nuvem, muitas vezes querem dizer que existe algum tipo de espaço livre infinito para armazenar informações”, comenta Hyun Jun Park, chefe e cofundador da Catalog, uma empresa de armazenamento de dados, da Digital Trends.
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“No entanto, a nuvem é o mesmo computador que armazena seus dados. As pessoas simplesmente não percebem que tantos dados digitais são gerados no mundo que o ritmo em que são produzidos está significativamente à frente de nossa capacidade de armazenar todos. Em um futuro muito próximo, veremos uma grande lacuna entre a quantidade de dados úteis e nossa capacidade de armazená-los usando a mídia tradicional."
Como as empresas de armazenamento em nuvem estão constantemente ocupadas construindo novos data centers ou expandindo os existentes, é muito difícil prever quando realmente perderemos todo o espaço livre. No entanto, de acordo com o mesmo Parque, até 2025, a humanidade agregada pode gerar mais de 160 zetabytes de informação digital (zetabytes, para quem não sabe, isso é um trilhão de gigabytes). Quanto desse volume podemos realmente economizar? Cerca de 12,5%, diz Park.
Esse problema definitivamente precisa ser resolvido.
O DNA é a resposta?
É o que dizem Park, Nathaniel Rocket e seus colegas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts. Juntos, eles fundaram a Catalog, em cujas paredes foi desenvolvida uma tecnologia que, segundo seus criadores, pode mudar a maneira como pensamos sobre como todos os nossos dados digitais serão armazenados em um futuro próximo. Em sua opinião, ou melhor, uma afirmação, em breve os dados digitais de todo o mundo podem caber em uma área não maior que um guarda-roupa.
O Catálogo oferece a codificação de DNA como uma solução adequada. Tudo soa como uma das histórias do escritor americano de ficção científica Michael Crichton, mas a solução escalável e acessível que eles oferecem é bastante realista e até atraiu US $ 9 milhões em financiamento de risco, bem como o apoio dos principais professores das universidades de Stanford e Harvard.
“Muitas vezes me perguntam: DNA de quem estamos usando? É como se as pessoas pensassem que estamos pegando DNA de uma pessoa e os transformando em mutantes ou algo assim”, ri Park.
Mas não é isso que o Catalog faz. O DNA que o Catálogo usa para codificar os dados é um polímero sintético. Não é de origem biológica e não é criado em pares de bases nitrogenadas em que as informações são registradas. Uma série de zeros e uns gravados no polímero também não pode ser o código de nada vivo. No entanto, o produto resultante é biologicamente praticamente indistinguível do que estamos acostumados a encontrar em uma célula viva.
A ideia de que o DNA pode ser visto como um meio alternativo para armazenar informações digitais remonta a várias décadas. Na verdade, quando James Watson e Francis Crick surgiram pela primeira vez com o modelo de estrutura do DNA em 1953. Porém, até agora, uma série de limitações significativas não permitiam ver o enorme potencial da utilização do DNA como meio de armazenamento de informação digital, sem falar em como traduzir tudo isso em realidade.
Em sua visão usual, o método de armazenamento de informações por meio do DNA está centrado na síntese de novas moléculas de DNA; combinar sequências de bits de informação com sequências de quatro pares de DNA e produzir moléculas suficientes para representar todos os números que você deseja armazenar. O problema com esse método é que o processo é caro e lento. Além disso, existem muitas restrições associadas ao armazenamento real dos próprios dados.
A abordagem do catálogo sugere desconectar a síntese de moléculas de sua codificação. Basicamente, a empresa primeiro produz uma grande quantidade apenas de certas moléculas (o que reduz significativamente o custo de produção) e, em seguida, codifica as informações nelas usando uma variedade de moléculas prontas.
Como uma analogia, o Catálogo compara a abordagem anterior à produção de discos rígidos personalizados com informações já pré-gravadas nele. A gravação de novas informações, neste caso, implica a necessidade de criar um novo disco rígido do zero. A nova abordagem do catálogo pode ser comparada à produção em massa de discos rígidos vazios e à gravação de novas informações codificadas neles conforme necessário.
É tudo uma questão de armazenamento
A beleza disso é como a quantidade de dados pode ser armazenada em um espaço muito compacto. Como demonstração, o Catalog usou sua tecnologia para codificar vários livros de ficção científica em DNA. Por exemplo, todo o ciclo de romances O Guia do Mochileiro das Galáxias. Mas tudo isso são ninharias diante das possibilidades que se abrem.
“Comparando números comparáveis, o número de bits que você pode armazenar com o DNA é um milhão de vezes maior do que o oferecido pelos mesmos drives de estado sólido. Por exemplo, vamos pegar o tamanho de uma unidade flash normal. Usando o método DNA de armazenamento de informações, você pode gravar um milhão de vezes mais informações em um dispositivo do tamanho desta unidade flash do que em uma unidade flash normal."
A comparação com unidades de estado sólido, observam os desenvolvedores, ainda não é totalmente precisa. O DNA permite armazenar muito mais informações em um volume comparável, mas a tecnologia não permite que você forneça acesso instantâneo a ela, como, por exemplo, no caso das mesmas unidades USB. A tecnologia de catálogo transforma as informações em um pellet físico sólido (grânulo) de um polímero sintético.
Para acessar essas informações, você precisa pegar um pellet de polímero sintético codificado, reidratar com água e, em seguida, “ler” usando um sequenciador de DNA. Como parte do processo, será possível extrair os pares de bases do DNA, que podem ser usados para calcular o número de zeros e uns que formam a informação. Do início ao fim, esse processo pode levar pelo menos algumas horas.
Por este motivo, esta tecnologia está direccionada principalmente para o mercado de arquivo, onde não é necessário um acesso rápido à informação. Normalmente, isso significa dados que não são usados ou são usados muito raramente após a gravação, mas são extremamente importantes para preservação. Digamos, como a garantia da sua geladeira, apenas em escala corporativa.
Como tudo isso beneficiará os usuários comuns? No início do artigo, falamos sobre o fato de que a maioria de nós não pensa sobre o que está acontecendo e onde nossas informações estão armazenadas. Em mídia de estado sólido? Sim, mesmo que apenas em fita magnética. Não estamos interessados nisso, contanto que tenhamos acesso a ele a qualquer momento.
Devido à duração do processo de recuperação de informações, é improvável que jamais cheguemos ao nível em que algum Google Cloud ou Yandex. Disk armazenará nossas informações em tanques gigantes de DNA. Se a mesma tecnologia de Catálogo provar sua eficácia, então, provavelmente, ela encontrará seu nicho em áreas onde a abordagem de armazenamento de informações de longo prazo é aplicada. Quanto ao método de armazenamento de curto prazo, no qual discos rígidos e unidades de estado sólido são usados atualmente, teremos que confiar em outros métodos.
Apresentando perspectivas
Este tubo de ensaio contém milhões de cópias de dados codificados em DNA.
No entanto, aqui você pode ver possibilidades quase sci-fi.
“Imagine que um grânulo implantado sob sua pele contém todas as informações sobre sua saúde: seus dados de angiografia por ressonância magnética, suas informações de tipo sanguíneo, um raio-X para seu dentista”, diz Park.
“Você provavelmente deseja que todos esses dados estejam sempre disponíveis para você, mas não quer armazená-los em algum lugar na" nuvem "ou em algum servidor de hospital inseguro. Tendo esses dados na forma de DNA com você o tempo todo, você poderá gerenciá-los fisicamente, ter acesso, se necessário, restringi-los a todos os outros e abri-los diretamente aos seus médicos assistentes."
“Quase todo hospital moderno tem um sequenciador de DNA. Não estou dizendo que estamos perseguindo exatamente esse objetivo de usar essa tecnologia, mas no futuro tudo isso pode se tornar bem possível”, afirma o desenvolvedor.
O Catálogo está atualmente envolvido em projetos experimentais que visam demonstrar a eficácia da tecnologia que desenvolveram.
“Não estamos enfrentando nenhuma dificuldade científica insolúvel, agora estamos falando mais sobre as tarefas de otimização de processos mecânicos”, disse Park.
Como ele mesmo admitiu, Park decidiu se envolver na pesquisa de maneiras de armazenar dados usando DNA simplesmente porque achava que era uma abordagem tecnológica muito legal e inovadora para resolver o grande problema existente. Agora, de acordo com o especialista, essa tecnologia pode se tornar uma das tecnologias mais importantes do nosso tempo.
Nikolay Khizhnyak
