Si pensabas que almacenar datos dentro del ADN era genial, aquí tienes algo aún más fascinante. Científicos de la Universidad de Texas en Austin (UT Austin) han inventado una forma de almacenar información digital dentro de moléculas de polímeros sintéticos. En resumen, están transformando diminutos trozos de plástico en bancos de memoria. Incluso utilizaron su sistema molecular para codificar una contraseña compleja de 11 caracteres y luego decodificarla utilizando sólo señales eléctricas, sin energía ni las costosas y voluminosas herramientas que normalmente se utilizan para leer datos moleculares.
“Este es el primer intento de escribir información en un bloque de construcción de plástico que luego puede leerse utilizando señales eléctricas, lo que nos acerca un paso más al almacenamiento de información en un material cotidiano”, dijo Praveen Pasupathy, uno de los autores del estudio e ingeniero de UT Austin .
El último estudio de Pasupathy y su equipo sugiere que su enfoque es más fácil de implementar, más práctico y requiere menos recursos que los métodos de almacenamiento basados en ADN.
Convertir moléculas de plástico en bóvedas de datos
La inspiración detrás de este avance provino de la biología. Ya se sabe que el ADN, el sistema de almacenamiento de datos de la naturaleza, puede contener grandes cantidades de información en un espacio microscópico y permanecer estable durante cientos de años.
Sin embargo, aún no está listo para reemplazar los discos duros tradicionales ni otros dispositivos de almacenamiento, ya que leer y escribir datos en el ADN requiere equipos altamente especializados y costosos. Para solucionar este problema, los autores del estudio decidieron prescindir del ADN y empezar desde cero.
Diseñaron cuatro bloques químicos a medida, llamados monómeros, cada uno seleccionado por su comportamiento electroquímico único, lo que significa que responden a diferentes voltajes al descomponerse. Estos monómeros sirvieron como las letras de un nuevo alfabeto sintético.
Al combinarlos de diversas maneras, los investigadores crearon 256 caracteres distintos, suficientes para representar prácticamente cualquier cosa que se pueda escribir en un teclado. Posteriormente, el equipo utilizó este alfabeto químico para construir un polímero sintético, una cadena de monómeros que codificaba y decodificaba una contraseña real (Dh&@dR%P0W¢).
La parte interesante surgió durante el proceso de lectura. En lugar de usar láseres o máquinas complejas, los científicos emplearon electricidad. A medida que la cadena de polímero se descomponía, un monómero a la vez, cada fragmento liberaba una pequeña señal eléctrica distintiva. Al rastrear estas señales a medida que la molécula se desintegraba, pudieron determinar la identidad y el orden de los monómeros, esencialmente leyendo la clave de la molécula.
“El voltaje proporciona una información: la identidad del monómero que se está degradando. Por lo tanto, analizamos diferentes voltajes y observamos esta película de la molécula en descomposición, que nos indica qué monómero se está degradando en cada momento. Una vez que identificamos la ubicación exacta de los monómeros, podemos unirlos para obtener la identidad de los caracteres de nuestro alfabeto codificado”, explicó Pasupathy.
El mundo necesita una solución de almacenamiento de datos sostenible
El momento para esta investigación es inmejorable, ya que el mundo está inundado de datos y se está quedando sin espacio para almacenarlos. En 2024, la creación global de datos superó los 140 zettabytes (un zettabyte equivale a 1012 GB), y este año se espera que supere los 180 zettabytes, un asombroso aumento del 28% en tan solo un año.
Además, con el crecimiento explosivo de la inteligencia artificial , el Internet de las Cosas (IdC) y las plataformas de streaming, el ritmo de generación de datos no muestra signos de desaceleración, y solo se acelerará. Sin embargo, la capacidad para almacenar este volumen masivo no se mantiene al mismo ritmo.
Los sistemas de almacenamiento tradicionales, como los discos duros y las unidades de estado sólido, están llegando a su límite y no pueden almacenar datos durante un período prolongado (décadas). Si bien estos dispositivos son relativamente asequibles y energéticamente eficientes, escalarlos en centros de datos es otra historia. Los grandes centros de datos requieren una infraestructura masiva, refrigeración constante y suministro de energía ininterrumpido. Por ejemplo, en 2023, solo los centros de datos consumieron casi el 5% de la electricidad total producida en EE. UU. Además, su construcción y mantenimiento son extremadamente costosos.
Por otro lado, al igual que el ADN, un sistema de almacenamiento molecular sintético como el propuesto por los investigadores puede almacenar grandes cantidades de datos en un espacio reducido a largo plazo. Además, no requiere una fuente de alimentación continua, lo que lo hace altamente sostenible.
“Las moléculas pueden almacenar información durante largos periodos sin necesidad de energía. La naturaleza nos ha dado la prueba de principio de que esto funciona”, dijo Pasupathy.
Sin embargo, esto no significa que las moléculas de polímero estén listas para el almacenamiento de datos a gran escala. Presentan varias limitaciones. Por ejemplo, la lectura de los datos destruye la molécula, lo que la hace apta solo para usos puntuales, como claves de seguridad o verificación de datos.
Además, aún no es muy rápido: decodificar la contraseña de 11 caracteres tardó más de dos horas, así que aún queda mucho camino por recorrer. La buena noticia es que los investigadores ya están trabajando en mejoras. Su próximo objetivo es acelerar el proceso de lectura y desarrollar chips que puedan leer directamente estas moléculas.
El estudio se publica en la revista Chem.
Fuente: ZME Science.