Film nell'ampolla

​La sequenza della vita nell'era dell'informazione

di Giovanni Lacava

DNA

La Technicolor ritorna a far parlare di sé con una notizia che ammalia l'immaginario comune, il messaggio che è stato diffuso è stato: "POSSIAMO MEMORIZZARE I FILM IN UNA SEQUENZA DI DNA".
E' ciò che è stato realizzato nei laboratori dell'azienda sulla scia delle tecniche di memorizzazione dati sviluppate dall'Università di Harvard nell'Agosto del 2012 sotto la guida del Dott. George  Church.
L'equipe del  Dott. Church riuscì a codificare il libro "Regenesis" di cui lo stesso era co-autore: in pochi grammi di DNA ne furono salvate 70 miliardi di copie.
Ma come è possibile tutto questo?
Cercheremo di spiegarlo nella maniera più semplice possibile.
Si è partiti dal notare possibili similitudini tra i due sistemi di codifica delle informazioni più diffusi al mondo, la codifica binaria (per intendersi la base dello scambio della informazioni digitali) e la codifica genetica cioè delle molecole contenenti le informazioni necessarie alla caratterizzazione degli essere viventi (DNA).
La codifica binaria è costituita da due tasselli i numeri zero (0) ed uno (1) mentre la codifica genetica è composta invece dalle molecole: Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G) e Timina (T).
L'idea di base è costruire "un traduttore" con delle regole che possano tradurre un'informazione binaria cioè composta da una base di due simboli in una base di quattro simboli quali le molecole A,C,G e T del DNA.

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Esempio codifica di Huffmann del messaggio "this is an example of a huffman tree"

L'unità essenziale per l'informazione in formato digitale è il byte composto da una sequenza di otto numeri composta solo da zero ed uno (esempio di byte:  01001100), utilizzando tale unità informativa si riescono a comporre tutte le informazioni di cui disponiamo: immagini, video, file di testo.
La Technicolor ha usato come "traduttore"  la codifica di Huffmann per ottenere la corrispondenza biunivoca tra informazione binaria e informazione genetica come mostrato nell'immagine in fondo al presente articolo.
Utilizzando questa tecnica l'azienda è riuscita a salvare in pochi grammi di DNA il film del 1902 "A Trip of the Moon": tale operazione ha necessitato di sei settimane di lavoro; per ricostruire l'informazione binaria è stato utilizzato il sequenziamento del DNA in modo da leggere la sequenza delle molecole A,C,G e T sintetizzate in laboratorio per salvare il film.
Il tutto è ancora a livello sperimentale ed i costi dell'operazione sono ancora alti anche se fa ben sperare che in un futuro sarà possibile avere miliardi di informazioni in un'ampolla.

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Codifica informazioni binarie in sequenze di DNA

Immagini tratte da: 
DNA, da https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f5/DNA_Overview_it.png
Esempio codifica di Huffmann, da Wikipedia, By Dcoetzee - Own work, Public Domain, voce "Codifica di Huffmann"
Codifica informazioni binarie, da http://i2.hd-cdn.it/img/max_width1000/id502922_1.jpg