DNA-FAIRYLIGHTS per lo sviluppo del DNA data storage con la scienza dei nanomateriali

Il progetto DNA-FAIRYLIGHTS, finanziato dall'UE, mira allo sviluppo del DNA data storage con la scienza dei nanomateriali utilizzando le nano-luci per consentire processi di lettura/scrittura più rapidi e nuovi metodi di codifica dei dati.


Il progetto è coordinato da Roman Krahne e da Denis Garoli , Principal Investigator e Senior Researcher presso il gruppo di Optoelettronica presso l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova (Italia), e coinvolge un team interdisciplinare di ricercatori di primo piano provenienti da Italia, Spagna, Germania, Francia, Svizzera e Regno Unito. Il progetto è stato finanziato dall'Unione Europea nell'ambito del programma quadro Horizon 2020 con 3,1 milioni di euro per i prossimi 3 anni.

La società ha prodotto una quantità sempre crescente di dati che sta rapidamente salendo alle stelle. I dati digitali vengono archiviati sotto forma di bit come una serie di uno e zero e ogni persona genera miliardi di tali bit di dati che devono essere archiviati su dispositivi come telefoni cellulari, orologi intelligenti, computer, tablet. In vista di una società sostenibile, sono fondamentali nuove tecnologie intelligenti ed efficienti dal punto di vista energetico per archiviare i dati con un ingombro estremamente ridotto. Qui la natura offre una potente soluzione: il DNA, dove l'informazione che definisce i nostri organismi è codificata in sequenze uniche di quattro basi (A, T, C, G).

L'utilizzo di molecole di DNA come vettori di informazioni nelle moderne tecnologie consente un'elevata densità di archiviazione senza precedenti, stabilità a lungo termine e bassi costi di fabbricazione. Tuttavia, per sbloccare il potenziale dell'archiviazione dei dati del DNA, è necessario superare alcuni ostacoli chiave: l'attuale lenta lettura della sequenza del DNA, l'impossibilità di una rapida riconfigurazione che sarebbe alla base dei processi di lettura/scrittura e il costoso ex- nuova fabbricazione della sequenza di DNA mirata mediante sintesi enzimatica.

Il progetto DNA-FAIRYLIGHTS mira a portare la memorizzazione dei dati digitali a un nuovo livello aumentando il concetto binario zero/uno all'ampio spettro di colori diversi, in cui più colori integrati nella sequenza del DNA possono codificare le informazioni in modo più compatto.

L'idea chiave è decorare la sequenza del DNA con una serie di nanoparticelle ultrapiccole che hanno colori diversi e leggere questa sequenza con tecnologie ottiche più veloci di quelle elettriche e anche più efficienti dal punto di vista energetico perché dissipano molto meno calore.

L'esclusiva capacità di riconoscimento dei singoli filamenti di DNA sarà utilizzata sia per definire la sequenza, cioè la codifica dei dati, sia per la riconfigurazione della sequenza che consente di modificare e riscrivere i dati.

Il progetto svilupperà nuovi nanomateriali per la codifica della luce, creerà nuovi algoritmi per l'archiviazione dei dati oltre il livello binario zero/uno, progetterà dispositivi di lettura innovativi e creerà le risorse per le industrie della tecnologia scientifica del futuro. Il consorzio DNA-FAIRYLIGHTS è composto da: Istituto Italiano di Tecnologia (come coordinatore, Italia), CIC biomaGUNE (Spagna), DNASCRIPT (Francia), University of Cambridge (UK), Elements (Italia), Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (Svizzera) , Technische Universität München (Germania), Universität Stuttgart (Germania), AB ANALITICA (Italia).

Sito web del progetto: https://dnafairylights.eu/