O casetă pentru viitor: Cum au transformat cercetătorii banda audio în suport de stocare bazat pe ADN

Era simbolul incontestabil al erei portabile din anii ’80 și ’90. De la Walkman-ul care însoțea pasionații de muzică peste tot, până la casetofonul auto care a acompaniat numeroase excursii, caseta audio a definit o generație. Cu apariția CD-urilor și, mai apoi, a formatelor digitale, această tehnologie părea sortită uitării, devenind un obiect de nostalgie. Însă, într-o cea mai neașteptată și ingenioasă reîncarnare, caseta audio este pe cale să facă o revenire spectaculoasă, nu pentru a reda muzică, ci pentru a salva viitorul digital al omenirii.

ADN-ul: Hard disk-ul suprem al naturii

Secretul acestei revoluții se află în cea mai fundamentală și veche bibliotecă a vieții: acidul dezoxiribonucleic, sau ADN. De decenii, oamenii de știință îl consideră „hard disk-ul natural” datorită proprietăților sale excepționale. Este incredibil de compact și dens – întregul plan de construcție al unui organism complex este încapsulat într-un spațiu microscopic. De asemenea, este extrem de durabil; cercetătorii au reușit să citească secvențe de ADN vechi de zeci de mii de ani. Mai important, odată scrisă, informația poate fi păstrată pentru secole fără niciun consum de energie, spre deosebire de serverele actuale care necesită răcire constantă și surse de alimentare neîntreruptă.

Teoretic, potențialul este uluitor. Se estimează că ADN-ul dintr-o singură celulă umană ar putea stoca aproximativ 3,2 gigabytes de date, echivalentul a aproximativ o mie de melodii. Problema majoră cu care s-au confruntat cercetătorii a fost, însă, una de natură practică: cum să transformi această teorie într-un suport de stocare ușor de utilizat, accesat și catalogat.

Caseta ADN: De la analogic la biologic

Răspunsul a venit dintr-o sursă surprinzătoare: forma modestă a casetei audio. Un grup de cercetători conduși de Xingyu Jiang de la Southern University of Science and Technology din China a dezvoltat un prototip de casetă care, în loc de bandă magnetică, utilizează ADN ca suport de stocare. Rezultatele acestui proiect inovator au fost publicate în prestigioasa revistă Science Advances.

Dar cum funcționează această casetă a viitorului? Cercetătorii au creat o bandă fizică din poliester și nailon, asemănătoare cu cea a casetelor vechi, dar pe care au imprimat modele subtile, asemănătoare unor coduri de bare. Aceste modele funcționează ca un sistem de indexare avansat, similar cu folderele de pe computer, permițând localizarea precisă și rapidă a seturilor de date stocate în puncte specifice de pe bandă. Pentru a proteja moleculele delicate de ADN, întreaga bandă este acoperită cu un strat protector cristalin.

Într-un experiment demonstrativ, echipa a codificat o imagine digitală într-o secvență de ADN, a „scris-o” pe bandă și apoi a utilizat un dispozitiv special pentru a o „citi” și a recupera imaginea cu succes. Acest proces a dovedit că tehnologia nu este doar teoretică, ci și practică.

O capacitate care dă gata: De la 12 la 3 miliarde de melodii

Pentru a înțelege amploarea saltului tehnologic, este util să facem o comparație. O casetă audio clasică, de tipul C-60, putea stoca aproximativ 10-12 melodii pe fiecare parte. Prototipul chinezesc de casetă ADN, pe o bandă de 100 de metri, poate stoca echivalentul a peste 3 miliarde de melodii.

În termeni tehnici, capacitatea totală a acestui prototip este de un 36 de petabyte. Pentru a pune acest lucru în perspectivă, este echivalentul a 36.000 de hard disk-uri moderne de 1 terabyte fiecare. Sau, altfel spus, întreaga bibliotecă de filme, fotografii, documente și muzică a unei întregi generații ar putea fi arhivată într-un singur sertar.

Desigur, există o problemă majoră de compatibilitate, așa cum a explicat co-autorul studiului, Jiankai Li, pentru New Scientist: „Caseta noastră conține molecule de ADN. Cu alte cuvinte, ar fi ca și cum ai încerca să pui o fotografie într-un pick-up – formatele sunt incompatibile”. Citirea și scrierea datelor necesită echipamente de laborator specializate, nu un vechi Walkman.

Soluția pentru un viitor copleșit de date

De ce am avea nevoie de o astfel de tehnologie? Răspunsul se numește „explozia datelor”. Umanitatea generează volume astronomice de informații digitale, de la postările pe rețelele sociale și streaming video la datele științifice și corporative. Centrele de date care găzduiesc aceste informații se confruntă cu probleme tot mai acute: consum enorm de energie, nevoia de spațiu fizic și o amprentă carbon semnificativă.

Un studiu MIT din 2023 a estimat că centrele de date din Statele Unite consumă singure 4,4% din întreaga energie electrică a țării, iar odată cu boom-ul investițiilor în inteligență artificială, care este un foarte mare consumator de resurse computaționale, acest procent este menit să crească vertiginos.

Aici intervine promisiunea casetelor ADN. Ele ar putea oferi o alternativă radicală pentru arhivarea pe termen lung a datelor. Informațiile care nu necesită acces imediat, cum ar fi arhivele istorice, înregistrări medicale, date guvernamentale sau back-up-uri de securitate, ar putea fi stocate pentru secole în cutii, fără a consuma un singur watt de energie. Aceasta ar transforma stocarea dintr-un proces activ și costisitor într-unul pasiv și sustenabil.

În concluzie, în timp ce caseta audio a definit epoca portabilității muzicale, succesoarea ei bazată pe ADN este pregătită să definească epoca arhivării digitale durabile. Este o revenire în stil științifico-fantastic, care transformă un simbol al trecutului într-o făgăduință pentru viitorul păstrării memoriei colective a umanității.