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Computación

El ADN se afianza como el método para almacenar datos del futuro

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Microsoft espera tener un prototipo antes de que acabe la década y confía en el potencial de la tecnología para guardar inmensas cantidades de información de forma perpetua. Todas las películas jamás rodadas cabrían en una memoria de ADN del tamaño de un terrón de azúcar

  • por Antonio Regalado | traducido por Teresa Woods
  • 01 Junio, 2017

Gracias al ADN, Microsoft está desarrollando un aparato que emplea la biología para sustituir las unidades de cinta, un dispositivo de almacenamiento de datos cuyo soporte es una cinta magnética.

Arquitectos informáticos de Microsoft Research afirman que el objetivo de la empresa es crear un sistema de almacenaje operacional basado en el ADN dentro de un centro de datos para finales de esta década. El arquitecto de Microsoft Research Doug Carmean explica: "[La meta es disponer de] un "sistema protocomercial que almacene alguna cantidad de datos en uno de nuestros centros de datos, al menos para una aplicación nicho". Describe el dispositivo final como algo del tamaño de una gran fotocopiadora Xerox de la época de la década de 1970.

Pero el objetivo final de Microsoft es aún más ambicioso, y aspira e reemplazar las unidades de cinta, un formato común. Carmean detalla: "Esperamos darlo a conocer como 'Tu almacén ADN".
El plan es un reflejo de la seriedad con la que algunas empresas contemplan la posibilidad de guardar vídeos, fotos o incluso valiosos documentos en la misma molécula de la que están hechos nuestros genes. El motivo, según el director científico de la Semiconductor Research Corporation, Victor Zhirnov, es que los esfuerzos por reducir el tamaño del almacenamiento informático empieza a chocar con los límites, pero el ADN puede almacenar datos a densidades increíbles.

Si todas las películas jamás rodadas se almacenaran en ADN, cabrían dentro de una memoria biológica más pequeña que un terrón de azúcar. Zhirnov detalla: "El ADN es el medio de almacenaje más denso que se conoce del universo, basándose únicamente en las leyes de la física. Ese es el motivo por el que se está empezando a estudiar. Intentamos resolver el problema del aumento exponencial de la cantidad de información almacenada".

En julio del año pasado, Microsoft anunció que había logrado almacenar 200 megabytes de datos en hebras de ADN, incluido un vídeo musical, fijando un nuevo récord. El experimento, que fue descrito en un trabajo publicado en marzo, fue liderado por Carmean y Karin Strauss de Microsoft Research y el informático de la Universidad de Washington (EEUU) Luis Ceze.

Pero aún hay bastantes retos para conseguir un sistema de almacenaje biológico práctico. Convertir bits digitales en código de ADN (compuesto por cadenas de nucleótidos etiquetados como A, G, C o T) es complicado y caro debido al proceso químico empleado para fabricar hebras de ADN. En su proyecto de demostración, Microsoft utilizó 13.448.372 trozos únicos de ADN. Los expertos calculan que ese material habría costado más de 700.000 euros en el mercado.

"El principal problema con los almacenes de ADN es el coste", afirma el profesor de la Universidad de Columbia (EEUU) Yaniv Erlich, que este año ha informado de un enfoque novedoso para los almacenes con ADN. Para el experto, "la principal pregunta es si Microsoft ha resuelto este problema", y afirma que no "ha visto progresos de ese tipo, aunque tal vez haya alguno en desarrollo".

Según Microsoft, el coste deberá reducirse 10.000 veces para que la técnica pueda adoptarse de forma masiva. Muchos expertos ven pocas probabilidades de que esto suceda, pero, Microsoft cree que será posible si la industria lo exige.

La automatización del proceso de escribir datos digitales en ADN también será crucial. Durante las semanas que duró su experimento, Carmean calcula que el ritmo de trasladar datos al ADN fue de tan solo 400 bytes por segundo. Microsoft señala que tendrá que alcanzar los 100 megabytes por segundo.

La parte de leer los datos es mucho más fácil, gracias a una máquina de secuenciación de alta velocidad, que además permite recordar partes específicas de los ficheros, algo que es análogo a la memoria RAM de un ordenador convencional. Microsoft cree si lograra duplicar la lectura del ADN, el sistema sería lo suficientemente eficiente a nivel comercial.

Puesto que escribir y recuperar datos del ADN es lento, los primeros usos de la tecnología serán casos especiales, como el almacenamiento de datos por motivos legales o regulatorios, como los vídeos procedentes de las cámaras que llevan encima los agentes de policía o historiales médicos.

Microsoft está colaborando con Twist Bioscience, un fabricante de ADN recién nacido que intenta mejorar la producción del ADN. Uno de los enfoques en los que trabaja la start-up consiste en reemplazar el proceso químico para producir ADN, que se usa desde 40 años, por otro basado en enzimas, tal y como lo hace el cuerpo humano. El director científico de Technicolor Research, Jean Bolot, dice que la empresa está financiando tales trabajos dentro de la Universidad de Harvard (EEUU), en el laboratorio del experto en genómica George Church.

Bolot detalla: "Confío en que dispondremos de resultados interesantes este año", y añade que su empresa ha estado hablando con estudios cinematográficos sobre cómo podrían emplear los almacenes con ADN. Afirma que la mitad de todas las películas rodadas antes de 1951 se han perdido por haber sido almacenados en celuloide. Ahora, nuevos formatos, como el vídeo de alta definición y la realidad virtual, están ampliando la capacidad de los estudios de preservar su trabajo.

Zhirnov indica que los fabricantes de chips se están tomando el ADN en serio porque existen límites físicos para la cantidad de datos que pueden ser almacenados en medios convencionales, como cintas y discos duros. Su organización, que recibe financiación de Microsoft, Intel y otros para realizar investigaciones aplicadas, empezó a prestar más  atención al ADN a partir de 2013. Explica que los expertos en semiconductores que creían que el ADN era demasiado "blando" se sorprendieron al descubrir que dura entre 100 y 1.000 veces más que un dispositivo basado en silicio. La molécula es tan estable que a menudo aparece en huesos de mamut y antiquísimos restos humanos.

Pero su característica más importante es la densidad. El ADN puede almacenar 1.000.000.000.000.000.000 (un trillón) de bytes de información en un milímetro cúbico. "La densidad lo impulsa todo", afirma Zhirnov.

Un portavoz de Microsoft Research dijo que no podía confirmar "detalles específicos de un plan de producto" en estos momentos. Dentro de la empresa, la idea de los almacenes de ADN parece estar ganando adeptos pero aún no ha sido aceptada universalmente. Carmean detalla:"Nuestra gente nos cree, pero la gente del almacenaje en cinta no".

Además de ser denso y duradero, el ADN tiene otra ventaja que a menudo no se menciona: su extrema relevancia para la especie humana. Considere aquellos antiguos disquetes que ya no se pueden leer o los vídeos Beta. A diferencia de tales medios, el ADN nunca pasará de moda. "Mientras sigamos siendo humanos, siempre leeremos el ADN", concluye Carmean.

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