13 giugno 2017
L'informatica a DNA è qui ed è incredibile
L'Università di Manchester ha presentato una nuova forma di computer che potrebbe cambiare il mondo più profondamente dell'avvento di Internet, dei telefoni cellulari o dell'energia nucleare. Un team guidato dal Professor Ross D. King ha rivelato a marzo una forma di computer super veloce che “cresce mentre calcola”. È l'informatica a DNA ed è fantastica.
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Il computer che trasformerà il mondo è già qui
L'Università di Manchester ha presentato una nuova forma di computer che potrebbe cambiare il mondo più profondamente dell'avvento di Internet, dei telefoni cellulari o dell'energia nucleare.
Un team guidato dal Professor Ross D. King ha rivelato a marzo una forma di computer super veloce che “cresce mentre calcola”.
Sembra bizzarro, ma il team di Manchester ha trasformato i filamenti di DNA nella base di un sistema di calcolo e archiviazione dati.
Il nuovo sistema ha il potenziale per essere esponenzialmente più veloce dei moderni computer elettronici, e persino più veloce dei computer quantistici che stanno solo ora arrivando sul mercato.
La ragione è che, a differenza dei computer elettronici, i computer basati sul DNA possono lavorare su due risposte contemporaneamente.
“Immaginate un computer che sta cercando in un labirinto e arriva a un punto di scelta, un percorso che porta a sinistra, l'altro a destra,” ha spiegato il Professor King, della School of Computer Science di Manchester. “I computer elettronici devono scegliere quale percorso seguire per primo.
“Ma il nostro nuovo computer non ha bisogno di scegliere, perché può replicarsi e seguire entrambi i percorsi contemporaneamente, trovando così la risposta più velocemente.”
L'altra forma di calcolo che sta attualmente rivoluzionando l'industria è il computer quantistico.
I computer ordinari calcolano usando il codice binario, quindi ogni unità di dati, o ‘bit’, è un 1 o uno 0.
I computer quantistici usano i Qbit, che possono essere 1 e 0 contemporaneamente, attraverso la matematica bizzarra e sfocata della meccanica quantistica.
La ragione per cui è così potente è che quando i computer classici considerano un'opzione rispetto a un'altra, devono considerarle separatamente. I computer quantistici considerano tutte le opzioni simultaneamente per arrivare alla risposta, e sono quindi esponenzialmente più veloci e potenti.
Quindi, come potrebbe qualsiasi sistema di calcolo essere più veloce di un computer quantistico?
Come ha spiegato King a marzo, i computer a DNA possono superare i computer quantistici perché possono letteralmente ‘crescere’ mentre calcolano.
“Questa proprietà ‘magica’ è possibile perché i processori del computer sono fatti di DNA anziché di chip di silicio,” dice King. “Tutti i computer elettronici hanno un numero fisso di chip. La capacità del nostro computer di crescere mentre calcola lo rende più veloce di qualsiasi altra forma di computer e consente la soluzione di molti problemi computazionali precedentemente considerati impossibili.”
QUANTO È VELOCE?
Quindi, di che velocità stiamo parlando?
La risposta, per chiunque comprenda anche i concetti di base dell'informatica, vi lascerà a bocca aperta.
Le molecole di DNA sono incredibilmente piccole, ma contengono una quantità sbalorditiva di informazioni.
Considerate, ad esempio, che le molecole di DNA contengono tutte le informazioni necessarie per costruire qualsiasi pianta o animale sulla terra, inclusi tutti gli esseri umani.
Poiché le molecole di DNA sono così piccole, un computer delle dimensioni di un desktop potrebbe potenzialmente utilizzare più ‘processori’ di computer a DNA di tutti i computer elettronici del mondo messi insieme.
Un tale computer farebbe sembrare i supercomputer più avanzati del mondo di oggi come una calcolatrice tascabile degli anni '80.
Per il vero geek, mettiamola in questi termini: un computer personale moderno e di fascia molto alta oggi può archiviare e lavorare con pochi terabyte di dati, mentre un computer a DNA potrebbe lavorare con 100 miliardi di terabyte, e tutto questo spazio di archiviazione sarebbe contenuto in un singolo grammo di DNA.
QUAL È IL TRUCCO?
Prima di correre da Best Buy a comprare l'ultimo computer a DNA, sappiate che questa ricerca e sviluppo è in una fase molto precoce.
Il test riuscito di questo nuovo tipo di calcolo è davvero un evento storico... ma un computer pratico che possa essere utilizzato da aziende o individui è ancora molto lontano.
Attualmente, la codifica di un singolo megabyte di dati nel DNA costa circa $12,500 USD.
Ma come per ogni tecnologia, i costi diminuiscono molto rapidamente man mano che i ricercatori e poi l'industria iniziano a scalare le macchine.
Il DNA è il metodo più affidabile conosciuto per archiviare informazioni... e deve esserlo, per garantire che quando produce una zanzara o un bambino umano, il ‘prodotto’ risultante sia creato senza errori e mutazioni invalidanti.
Un buon esempio è il sequenziamento dei genomi.
La capacità di sequenziare l'intero genoma di un organismo vivente era tecnicamente impossibile non molto tempo fa, e quando il sequenziamento fu sviluppato costò la sbalorditiva cifra di $2.7 miliardi per sequenziare il genoma di un organismo vivente.
Ora, quel costo è sceso a meno di $1,000... in alcuni casi fino a $280!
La barriera dei costi nell'informatica a DNA è molto simile. Ora che i ricercatori capiscono come archiviare dati e calcolare problemi con un computer a DNA, il problema principale è aumentare l'efficienza e ridurre i costi.
E questa è davvero solo una questione di quando, non di se.
COME SIAMO ARRIVATI QUI E DOVE STIAMO ANDANDO
Ciò che il team dell'Università di Manchester ha fatto di nuovo è stato introdurre il concetto di informatica a DNA, ma l'archiviazione dati su DNA era già stata sviluppata.
Anche questo è abbastanza nuovo e troppo costoso per essere pratico, ma nel 2012 lo scienziato George Church ha archiviato in modo stravagante 70 miliardi di copie del suo libro ‘Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves in DNA’ su filamenti di DNA delle dimensioni di un'unghia.
Sono così tanti dati che ci vorrebbero molte vite per leggerli.
Questo è successo nel 2012, ed era all'epoca l'uso più efficiente del DNA per l'archiviazione dati.
Ora, l'archiviazione e il calcolo a DNA si stanno spostando dai laboratori universitari ai centri di sviluppo aziendali.
L'anno scorso Microsoft ha acquistato dieci miliardi di filamenti di DNA da Twist BioScience per sperimentare l'archiviazione dati.
Twist BioScience è una startup con sede a San Francisco che ha sviluppato un processo per creare DNA sintetico a costi ridotti e su scala per l'archiviazione dati.
Microsoft e Twist affermano entrambi che archiviare dati su DNA è molto più affidabile e stabile che archiviare dati su un chip di silicio.
“Oggi, la stragrande maggioranza dei dati digitali è archiviata su supporti che hanno una durata limitata e devono essere periodicamente ricodificati. Il DNA è un promettente supporto di archiviazione, poiché ha una durata nota di diverse migliaia di anni, offre un formato di archiviazione permanente e può essere letto a costi in continua diminuzione,” afferma la CEO di Twist, Emily Leproust.
“La nostra piattaforma di sintesi del DNA basata sul silicio offre una scala e una qualità del prodotto ineguagliabili che accelerano enormemente la capacità di scrivere DNA a un costo che consente l'archiviazione dei dati.”
Doug Carmean, ricercatore senior di Microsoft, afferma che la nuova tecnologia è il futuro del calcolo e dell'archiviazione dati: “Siamo ancora a anni di distanza da un prodotto commercialmente valido, ma i nostri primi test con Twist dimostrano che in futuro saremo in grado di aumentare sostanzialmente la densità e la durabilità dell'archiviazione dati.”
IL POTENZIALE ILLIMITATO DELL'INFORMATICA A DNA
Mentre l'informatica a DNA è agli inizi, il potenziale è lì per tutti da vedere.
Oggi, anche gli sviluppi nell'Intelligenza Artificiale e nell'Aumento dell'Intelligenza stanno iniziando a decollare.
Gli sviluppatori stanno costruendo computer capaci di apprendere e credono che un computer o un robot veramente intelligente potrebbe esistere entro il prossimo decennio.
Allo stesso tempo, sviluppatori come Elon Musk di Tesla stanno sviluppando modi per aumentare notevolmente l'intelligenza umana aumentando il cervello con computer collegati.
Ad esempio, Musk sta sviluppando un ‘neural lace’ che viene inserito attraverso la vena giugulare e poi si dispiega per creare un'interfaccia neurale tra la mente e un computer.
Attualmente queste tecnologie vengono costruite con computer elettronici basati sul silicio.
Se fossero costruite utilizzando un computer a DNA, un essere umano potenziato potrebbe letteralmente trasportare e accedere a tutte le informazioni attualmente archiviate su Internet, in filamenti di DNA delle dimensioni di una moneta da un quarto canadese.
Gli esseri umani potenziati, o i computer artificialmente intelligenti, sarebbero in grado di calcolare istantaneamente equazioni matematiche complesse, parlare più lingue straniere o analizzare composti chimici avanzati in pochi secondi.
L'essere umano medio non potenziato sarebbe intelligente quanto un gatto domestico in confronto.
In breve, lo sviluppo dell'informatica a DNA – combinato con i progressi nella nanotecnologia – cambierà il mondo in modi che oggi non possiamo nemmeno comprendere.
Di Gary Symons, Equedia
