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– Un equipo de investigación con miembros de ETH Zurich descubrió un nuevo método para convertir casi cualquier objeto en una unidad de almacenamiento de datos. Esto permite guardar datos extensos en, por ejemplo, botones de camisa, botellas de agua o incluso las lentes de los vasos, y luego recuperarlos años más tarde. La técnica también permite a los usuarios ocultar información y almacenarla para generaciones posteriores. Utiliza ADN como medio de almacenamiento.
Cortesía de ETH por Fabio Bergamin: Los seres vivos contienen sus propias instrucciones de ensamblaje y operación en forma de datos en ADN. Ese no es el caso con los objetos inanimados: cualquiera que desee imprimir en 3D un objeto también requiere un conjunto de instrucciones. Si luego eligen imprimir ese mismo objeto nuevamente años después, necesitan acceso a la información digital original. El objeto en sí no almacena las instrucciones de impresión.
Los investigadores de ETH Zurich ahora han colaborado con un científico israelí para desarrollar un medio de almacenar información extensa en casi cualquier objeto. “Con este método, podemos integrar instrucciones de impresión 3D en un objeto, de modo que después de décadas o incluso siglos, será posible obtener esas instrucciones directamente del objeto mismo”, explica Robert Grass, profesor del Departamento de Química y Biociencias Aplicadas. La forma de almacenar esta información es la misma que para los seres vivos: en las moléculas de ADN.
“ADN de las cosas”
Varios desarrollos de los últimos años han hecho posible este avance. Uno de ellos es el método de Grass para marcar productos con un “código de barras” de ADN incrustado en minúsculas cuentas de vidrio. Estas nanoperlas tienen varios usos; por ejemplo, como trazadores para pruebas geológicas, o como marcadores para alimentos de alta calidad, distinguiéndolos de las falsificaciones. El código de barras es relativamente corto: solo un código de 100 bits (100 lugares llenos de “0” so “1” s). Esta tecnología ahora ha sido comercializada por ETH spin-off Haelixa.
Al mismo tiempo, es posible almacenar enormes volúmenes de datos en el ADN. El colega de Grass, Yaniv Erlich, un informático israelí con el que ahora está colaborando, desarrolló un método que teóricamente hace posible almacenar 215,000 terabytes de datos en un solo gramo de ADN. Y el propio Grass pudo almacenar un álbum de música completo en ADN, el equivalente a 15 megabytes de datos (ver artículo de ETH News).
Los dos científicos ahora han unido estos inventos en una nueva forma de almacenamiento de datos, según informan en la revista Nature Biotechnology. Llaman al formulario de almacenamiento “ADN de las cosas”, un despegue en Internet de las cosas, en el que los objetos están conectados con información a través de Internet.
Comparable a la biología
Como caso de uso, los investigadores imprimieron en 3D un conejo de plástico, que contiene las instrucciones (alrededor de 100 kilobytes de datos) para imprimir el objeto. Los investigadores lograron esto agregando pequeñas cuentas de vidrio que contienen ADN al plástico. “Al igual que los conejos reales, nuestro conejo también tiene su propio modelo”, dice Grass.
Y al igual que en biología, este nuevo método tecnológico retiene la información durante varias generaciones, una característica que los científicos demostraron al recuperar las instrucciones de impresión de una pequeña parte del conejo y usarlas para imprimir una nueva. Pudieron repetir este proceso cinco veces, esencialmente creando el “tatara-tatara-tatara-nieto” del conejo original.
“Todas las demás formas conocidas de almacenamiento tienen una geometría fija: un disco duro debe parecerse a un disco duro, un CD como un CD. No puede cambiar el formulario sin perder información “, dice Erlich. “El ADN es actualmente el único medio de almacenamiento de datos que también puede existir como un líquido, lo que nos permite insertarlo en objetos de cualquier forma”.
Ocultar información
Una aplicación adicional de la tecnología sería ocultar información en objetos cotidianos, una técnica que los expertos denominan esteganografía. Para mostrar esta aplicación, los científicos recurrieron a la historia: entre los escasos documentos que dan vida al Ghetto de Varsovia durante la Segunda Guerra Mundial hay un archivo secreto, que fue reunido por un historiador judío y residente del ghetto en ese momento y oculto a las tropas de Hitler. en latas de leche. Hoy, este archivo figura en el Registro de la Memoria del Mundo de la UNESCO.
Grass, Erlich y sus colegas utilizaron la tecnología para almacenar un cortometraje sobre este archivo (1,4 megabytes) en cuentas de vidrio, que luego vertieron en las lentes de los vasos ordinarios. “No sería un problema llevar un par de anteojos como este a través de la seguridad del aeropuerto y así transportar información de un lugar a otro sin ser detectados”, dice Erlich. En teoría, debería ser posible ocultar las cuentas de vidrio en cualquier objeto de plástico que no alcance una temperatura demasiado alta durante el proceso de fabricación. Tales plasticos incluyen epóxidos, poliéster, poliuretano y silicona.
Marcado de medicamentos y materiales de construcción.
Además, esta tecnología podría usarse para marcar medicamentos o materiales de construcción como adhesivos o pinturas. La información sobre su calidad podría almacenarse directamente en el medicamento o el material en sí, explica Grass. Esto significa que las autoridades de supervisión médica podrían leer los resultados de las pruebas del control de calidad de producción directamente del producto. Y en los edificios, por ejemplo, los trabajadores que realizan renovaciones pueden averiguar qué productos de los cuales se utilizaron los fabricantes en la estructura original.
Por el momento, el método sigue siendo relativamente caro. La traducción de un archivo de impresión 3D como el almacenado en el ADN del conejo de plástico cuesta alrededor de 2.000 francos suizos, dice Grass. Una gran suma de eso se destina a sintetizar las moléculas de ADN correspondientes. Sin embargo, cuanto mayor sea el tamaño del lote de los objetos, menor será el costo unitario.
Referencia: Koch J, Gantenbein S, Masania K, Stark WJ, Erlich Y, Grass RN: una arquitectura de almacenamiento de ADN de las cosas para crear materiales con memoria incrustada. Nature Biotechnology, 9 de diciembre de 2019, doi: 10.1038 / s41587-019-0356-z
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