Penyimpanan Berbasis DNA Revolusioner Mengubah Objek Sehari-hari menjadi Arsip Data Tahan Lama

• Peneliti menggunakan molekul DNA untuk menyimpan informasi dalam objek sehari-hari.
• Informasi dapat diambil puluhan atau bahkan ratusan tahun kemudian.
• Saat ini teknologi ini cukup mahal.

Di era informasi saat ini, data dunia tumbuh dengan laju yang luar biasa. Perangkat yang ada (solid-state drive, hard drive, dan pita magnetik) untuk menyimpan data ini akan segera mencapai batas fisik mereka.

Itulah sebabnya ilmuwan mencoba menggunakan molekul DNA sebagai arsitektur untuk penyimpanan dingin jangka panjang. Ini dapat mengambil bentuk apa pun dan menunjukkan kepadatan dan ketahanan yang luar biasa. Dalam teori, satu gram DNA dapat menyimpan 215 Petabyte data selama ribuan tahun.

Sekarang, peneliti di ETH Zurich (Swiss) dan Erlich Lab LLC (Israel) telah mengembangkan cara baru untuk menyimpan sejumlah besar informasi (hanya menggunakan molekul DNA) dalam objek sehari-hari seperti botol air, kancing baju, dan bahkan kaca lensa. Informasi dapat diambil secara langsung dari objek bahkan setelah puluhan atau ratusan tahun.

Studi sebelumnya, seperti menandai produk dengan DNA ‘barcode’ dan menyimpan volume data massal dalam DNA, telah memungkinkan peneliti membangun jenis penyimpanan data baru yang disebut ‘DNA of Things’. Objek (unit penyimpanan) terhubung dengan informasi melalui internet, dari sini namanya.

Bagaimana Mereka Melakukannya?

Untuk menciptakan objek dengan memori abadi, peneliti menggabungkan molekul DNA dengan bahan fungsional. Mereka mengkode data dalam molekul DNA dengan cara yang tahan terhadap kesalahan.

Mereka menggunakan skema pengkodean DNA Fountain untuk mengoreksi kesalahan dropout ekstrim dan mengambil data dari jumlah material yang sangat sedikit.

Namun, hanya mencampur DNA dengan bahan fungsional seringkali mengakibatkan degradasi DNA karena suhu yang meningkat dan stres hidrolisis selama persiapan campuran.

Ini dapat dihilangkan dengan mengenkapsulasi DNA dalam nanopartikel silica. DNA yang dikapsulasi partikel silica memudahkan pencampuran DNA dengan bahan pengembal, serta meningkatkan setengah hayat molekul DNA.

Referensi: Nature Biotechnology | DOI:10.1038/s41587-019-0356-z | ETH Zurich

Molekul DNA ini dapat dicampur dengan berbagai bahan dan dibentuk melalui teknik cetak 3D atau cetakan.

Tim penelitian mencetak 3D kelinci dari plastik untuk mendemonstrasikan metode baru. Kelinci berisi 100 Kilobyte data — instruksi untuk mencetak kelinci. Ini berarti objek membawa cetak birunya sendiri sama seperti kelinci nyata.

Kelinci plastik cetak 3D yang berisi 100 KB data dalam bentuk molekul DNA | Kredit: ETH Zurich / Julian Koch

Mereka juga mengambil data (instruksi cetak) dari potongan kecil kelinci dan menggunakannya untuk mencetak 3D satu yang utuh baru. Mereka mengulangi proses 5 kali, menciptakan ‘cucu-cucu-cucu-cucu’ dari kelinci pertama.

Aplikasi

Teknologi ini dapat digunakan untuk menyembunyikan informasi rahasia dalam bahan biasa, teknik yang disebut steganografi. Peneliti mendemonstrasikannya dengan menyimpan film pendek (1,4 megabyte) ke dalam lensa kacamata konvensional. Seseorang dapat membawa kacamata ini melalui pengaman bandara tanpa terdeteksi.

Secara teori, mungkin untuk menyembunyikan informasi dalam semua objek plastik (termasuk silikon, poliuretana, poliester, dan epoksi) selama tidak mencapai suhu yang sangat tinggi selama proses manufaktur.

Ini berguna dalam aplikasi di mana informasi tingkat cetak biru perlu dapat diakses, baik dalam objek yang diproduksi massal atau dalam item yang dipersonalisasi. Dalam implant gigi, misalnya, setiap struktur unik dan disesuaikan hanya untuk seorang pasien tertentu.

Aplikasi yang lebih futuristik dari teknologi ini akan berada di bidang perangkat yang mereplikasi diri. Teknik ini memiliki kemampuan replikasi yang cukup untuk membuat materi penyimpanan untuk pasokan objek yang tidak terbatas.

Baca: Microsoft Telah Membangun Penyimpanan Data DNA yang Secara Otomatis Penuh

Teknologi ini cukup mahal: menerjemahkan satu file cetak 3D biayanya lebih dari $2.000. Namun, biaya per unit menurun seiring dengan peningkatan ukuran batch objek.