How we can store digital data in DNA | Dina Zielinski

Traduttore: Martina Carassai Revisore: Anna Cristiana Minoli

I could fit all movies ever made inside of this tube.

Potrei inserire qualsiasi film che sia mai stato fatto all'interno di questo tubetto.

If you can't see it, that's kind of the point.

Se non riuscite a vederlo, è questo il punto.

(Laughter)

(Risate)

Before we understand how this is possible,

Prima di capire come ciò sia possibile,

it's important to understand the value of this feat.

è importante capire il valore di questa impresa.

All of our thoughts and actions these days,

Tutti i nostri pensieri e le nostre azioni al giorno d'oggi,

through photos and videos --

attraverso foto e video

even our fitness activities --

persino la nostra attività fisica

are stored as digital data.

sono conservate come dati digitali.

Aside from running out of space

A prescindere dalla mancanza di spazio

on our phones,

nei nostri cellulari,

we rarely think about our digital footprint.

pensiamo raramente alla nostra impronta digitale.

But humanity has collectively generated more data

Ma l'umanità ha collettivamente generato più dati

in the last few years

negli ultimi anni

than all of preceding human history.

di tutta la storia umana precedente.

Big data has become a big problem.

I dati sono diventati un grande problema.

Digital storage is really expensive,

L'archiviazione digitale è molto costosa,

and none of these devices that we have really stand the test of time.

e nessuno dei dispositivi che abbiamo riesce a resistere al passare del tempo.

There's this nonprofit website called the Internet Archive.

C'è un sito web no-profit chiamato "Internet Archive".

In addition to free books and movies,

Oltre ad avere libri e film gratuiti,

you can access web pages as far back as 1996.

si può accedere a pagine web addirittura fino al 1996.

Now, this is very tempting,

Sono stata tentata,

but I decided to go back and look at the TED website's very humble beginnings.

ma ho deciso di tornare indietro e dare un'occhiata all'umile inizio del sito TED.

As you can see, it's changed quite a bit in the last 30 years.

Come potete vedere, è cambiato un bel po' negli ultimi 30 anni.

So this led me to the first-ever TED,

Questo mi ha portato al primo TED di sempre,

back in 1984,

del 1984,

and it just so happened to be a Sony executive

dove c'era un dirigente della Sony

explaining how a compact disk works.

che spiegava come funzionasse un CD.

(Laughter)

(Risate)

Now, it's really incredible to be able to go back in time

È veramente incredibile poter tornare indietro nel tempo

and access this moment.

e avere accesso a quel momento.

It's also really fascinating that after 30 years, after that first TED,

Ed è anche molto affascinante che dopo 30 anni, dopo quel primo TED,

we're still talking about digital storage.

parliamo ancora di archiviazione digitale.

Now, if we look back another 30 years,

Se torniamo indietro di altri 30 anni,

IBM released the first-ever hard drive

la IBM ha lanciato il suo primo disco fisso

back in 1956.

nel 1956.

Here it is being loaded for shipping in front of a small audience.

Qui lo stanno caricando per la spedizione di fronte ad alcune persone.

It held the equivalent of one MP3 song

Riusciva a contenere l'equivalente di una canzone in MP3

and weighed over one ton.

e pesava più di una tonnellata.

At 10,000 dollars a megabyte,

A 10.000 dollari al megabyte,

I don't think anyone in this room would be interested in buying this thing,

credo che nessuno in questa stanza sarebbe interessato ad acquistarlo,

except maybe as a collector's item.

eccetto forse come oggetto da collezione.

But it's the best we could do at the time.

Ma era il meglio che potessimo fare all'epoca.

We've come such a long way in data storage.

Abbiamo fatto molta strada nell'archiviazione dei dati.

Devices have evolved dramatically.

I dispositivi si sono evoluti drasticamente.

But all media eventually wear out or become obsolete.

Ma tutti i dispositivi alla fine si usurano o diventano obsoleti.

If someone handed you a floppy drive today to back up your presentation,

Se qualcuno oggi vi desse un floppy per salvare la vostra presentazione,

you'd probably look at them kind of strange, maybe laugh,

probabilmente lo guardereste in modo strano, forse ridendo,

but you'd have no way to use the damn thing.

ma non avreste modo di usare quel dannato oggetto.

These devices can no longer meet our storage needs,

Questi dispositivi non incontrano più i nostri bisogni di archiviazione

although some of them can be repurposed.

sebbene alcuni di questi possano essere riconvertiti.

All technology eventually dies or is lost,

Tutta la tecnologia alla fine muore o viene persa,

along with our data,

insieme ai nostri dati,

all of our memories.

tutti i nostri ricordi.

There's this illusion that the storage problem has been solved,

C'è questa illusione che il problema dell'archiviazione sia stato risolto,

but really, we all just externalize it.

in realtà, lo stiamo esternalizzando e basta.

We don't worry about storing our emails and our photos.

Non ci preouccupiamo di archiviare le nostre mail e le nostre foto.

They're just in the cloud.

Sono salvate nel cloud.

But behind the scenes, storage is problematic.

Ma dietro le quinte, l'archiviazione è problematica.

After all, the cloud is just a lot of hard drives.

Dopo tutto, i cloud non sono altro che un sacco di dischi fissi.

Now, most digital data, we could argue, is not really critical.

Possiamo affermare che gran parte dei dati digitali non sia davvero critica.

Surely, we could just delete it.

Sicuramente potremmo eliminarli e basta.

But how can we really know what's important today?

Ma come facciamo a capire cosa è veramente importante oggi?

We've learned so much about human history

Abbiamo imparato tanto della storia dell'uomo

from drawings and writings in caves,

dai disegni e le scritte nelle caverne,

from stone tablets.

dalle tavolette di pietra.

We've deciphered languages from the Rosetta Stone.

Abbiamo decifrato lingue dalla Stele di Rosetta.

You know, we'll never really have the whole story, though.

Non avremo mai l'intera storia, comunque.

Our data is our story,

I nostri dati sono la nostra storia,

even more so today.

ancor più oggi.

We won't have our record recorded on stone tablets.

Non avremo la nostra testimonianza incisa su tavolette di pietra.

But we don't have to choose what is important now.

Ma non dobbiamo scegliere cosa è importante adesso.

There's a way to store it all.

C'è un modo per conservare tutto.

It turns out that there's a solution that's been around

C'è una soluzione che esiste

for a few billion years,

da alcuni miliardi di anni,

and it's actually in this tube.

ed è in realtà in questo tubetto.

DNA is nature's oldest storage device.

Il DNA è il dispositivo di archiviazione più vecchio che ci sia in natura.

After all, it contains all the information necessary

Dopo tutto, contiene tutte le informazioni necessarie

to build and maintain a human being.

per creare e mantenere un essere umano.

But what makes DNA so great?

Ma cosa rende il DNA così grandioso?

Well, let's take our own genome

Prendiamo il nostro genoma

as an example.

come esempio.

If we were to print out all three billion A's, T's, C's and G's

Se dovessimo stampare tutti e tre i miliardi di A, T, C e G

on a standard font, standard format,

con un font standard, su un formato standard

and then we were to stack all of those papers,

e dovessimo poi impilare questi fogli uno sopra l'altro,

it would be about 130 meters high,

sarebbero alti circa 130 metri,

somewhere between the Statue of Liberty and the Washington Monument.

tra l'altezza della Statua della Libertà e il Monumento di Washington.

Now, if we converted all those A's, T's, C's and G's

Se convertissimo tutte queste A T C e G

to digital data, to zeroes and ones,

in dati digitali, in zeri e uno,

it would total a few gigs.

sarebbero in totale alcuni giga.

And that's in each cell of our body.

E questo è in ogni cellula del nostro corpo.

We have more than 30 trillion cells.

Abbiamo più di 30 trilioni di cellule.

You get the idea:

Vi siete fatti un'idea:

DNA can store a ton of information in a minuscule space.

il DNA può archiviare una tonnellata di informazioni in uno spazio minuscolo.

DNA is also very durable,

Il DNA è anche molto durevole,

and it doesn't even require electricity to store it.

e non necessita nemmeno di elettricità per archiviare.

We know this because scientists have recovered DNA from ancient humans

Lo sappiamo perché gli scienziati hanno recuperato il DNA da antichi umani

that lived hundreds of thousands of years ago.

che sono vissuti centinaia di migliaia di anni fa.

One of those is Ötzi the Iceman.

Uno di questi è Ötzi, l'uomo venuto dal ghiaccio.

Turns out, he's Austrian.

Si è scoperto che è Austriaco.

(Laughter)

(Risate)

He was found high, well-preserved,

È stato trovato ben preservato,

in the mountains between Italy and Austria,

nelle montagne tra Italia e Austria,

and it turns out that he has living genetic relatives here in Austria today.

e si è scoperto che ha parenti genetici viventi qui in Austria oggi.

So one of you could be a cousin of Ötzi.

Quindi uno di voi potrebbe essere un cugino di Ötzi.

(Laughter)

(Risate)

The point is that we have a better chance of recovering information

Il punto è che abbiamo migliori possibilità di recuperare informazioni

from an ancient human

da un antico essere umano

than we do from an old phone.

che da un vecchio telefono.

It's also much less likely that we'll lose the ability to read DNA

È anche molto meno probabile che perderemo l'abilità di leggere il DNA

than any single man-made device.

piuttosto che qualunque dispositivo creato dall'uomo.

Every single new storage format requires a new way to read it.

A ogni nuovo formato di archiviazione serve un nuovo modo per essere letto.

We'll always be able to read DNA.

Saremo sempre in grado di leggere il DNA.

If we can no longer sequence, we have bigger problems

Se non potessimo più sequenziarlo, avremmo problemi più grandi

than worrying about data storage.

che preoccuparci dell'archiviazione dei dati.

Storing data on DNA is not new.

L'archiviazione dei dati nel DNA non è una cosa nuova.

Nature's been doing it for several billion years.

La natura lo ha fatto per diversi miliardi di anni.

In fact, every living thing is a DNA storage device.

Infatti, ogni cosa vivente è un dispositivo di archiviazione nel DNA.

But how do we store data on DNA?

Ma come archiviamo i dati nel DNA?

This is Photo 51.

Questa è la Foto 51.

It's the first-ever photo of DNA,

È la prima foto di sempre del DNA,

taken about 60 years ago.

scatatta circa 60 anni fa.

This is around the time that that same hard drive was released by IBM.

Siamo circa nel periodo in cui la IBM ha lanciato il suo disco fisso.

So really, our understanding of digital storage and of DNA have coevolved.

Quindi in verità, la nostra conoscenza

dell'archiviazione digitale e del DNA si è evoluta.

We first learned to sequence, or read DNA,

Per prima cosa abbiamo imparato a sequenziare, o leggere il DNA,

and very soon after, how to write it,

e poco dopo, come scriverlo,

or synthesize it.

o sintetizzarlo.

This is much like how we learn a new language.

È molto simile a come impariamo una nuova lingua.

And now we have the ability to read, write and copy DNA.

E ora abbiamo l'abilità di leggere, scrivere e copiare il DNA.

We do it in the lab all the time.

Lo facciamo sempre in laboratorio.

So anything, really anything, that can be stored as zeroes and ones

Quindi qualsiasi cosa che può essere archiviata come zeri e uno

can be stored in DNA.

può essere archiviata nel DNA.

To store something digitally, like this photo,

Per archiviare qualcosa digitalmente, come questa foto,

we convert it to bits, or binary digits.

la convertiamo in bit, o cifre binarie.

Each pixel in a black-and-white photo is simply a zero or a one.

Ogni pixel in una foto in bianco e nero è semplicemente uno zero o un uno.

And we can write DNA much like an inkjet printer can print letters on a page.

E possiamo scrivere il DNA proprio come una stampante stampa lettere su una pagina.

We just have to convert our data, all of those zeroes and ones,

Dobbiamo solo convertire i nostri dati, tutti quegli zero e uno,

to A's, T's, C's and G's,

in A, T, C, e G,

and then we send this to a synthesis company.

e poi li inviamo ad una società per sintetizzarli.

So we write it, we can store it,

Quindi li scriviamo, possiamo archiviarli,

and when we want to recover our data, we just sequence it.

e quando vogliamo recuperare i nostri dati, li sequenziamo.

Now, the fun part of all of this is deciding what files to include.

La parte divertente di tutto ciò è decidere quali file includere.

We're serious scientists, so we had to include a manuscript

Siamo scienziati seri, quindi abbiamo dovuto includere un manoscritto

for good posterity.

per i posteri.

We also included a $50 Amazon gift card --

Abbiamo anche incluso una gift card Amazon da 50$

don't get too excited, it's already been spent, someone decoded it --

ma non vi agitate troppo, è già stata spesa, qualcuno l'ha decodificata --

as well as an operating system,

così come un sistema operativo,

one of the first movies ever made

uno dei primi film mai fatti

and a Pioneer plaque.

e una placca delle sonde Pioneer.

Some of you might have seen this.

Qualcuno di voi forse l'ha già vista.

It has a depiction of a typical -- apparently -- male and female,

Ha un ritratto di due tipici -- apparentemente -- uomo e donna,

and our approximate location in the Solar System,

e la nostra posizione approssimativa nel sistema solare,

in case the Pioneer spacecraft ever encounters extraterrestrials.

nel caso in cui l'astronave Pioneer incontri degli extraterrestri.

So once we decided what sort of files we want to encode,

Quindi una volta deciso che tipo di file volevamo codificare,

we package up the data,

impacchettiamo i dati,

convert those zeroes and ones to A's, T's, C's and G's,

convertiamo gli zeri e uno in A, T, C e G,

and then we just send this file off to a synthesis company.

e poi mandiamo il file all'azienda che si occupa di sintesi.

And this is what we got back.

E questo è ciò che abbiamo ricevuto.

Our files were in this tube.

I nostri file erano in questo tubo.

All we had to do was sequence it.

Tutto ciò che dovevamo fare era sequenziarli.

This all sounds pretty straightforward,

Tutto ciò sembra abbastanza semplice,

but the difference between a really cool, fun idea

ma la differenza tra una bella, divertente idea

and something we can actually use

e qualcosa che possiamo realmente usare

is overcoming these practical challenges.

è superare queste sfide pratiche.

Now, while DNA is more robust than any man-made device,

Mentre il DNA è più robusto di qualsiasi dispositivo creato dall'uomo,

it's not perfect.

non è perfetto.

It does have some weaknesses.

Ha delle debolezze.

We recover our message by sequencing the DNA,

Recuperiamo il nostro messaggio sequenziando il DNA,

and every time data is retrieved,

e ogni volta che i dati sono recuperati,

we lose the DNA.

perdiamo il DNA.

That's just part of the sequencing process.

Questa è solo una parte del processo di sequenziazione.

We don't want to run out of data,

Non vogliamo esaurire i dati,

but luckily, there's a way to copy the DNA

ma fortunatamente, c'è un modo per copiare il DNA

that's even cheaper and easier than synthesizing it.

che è anche più economico e facile della sintesi.

We actually tested a way to make 200 trillion copies of our files,

Abbiamo testato un modo per fare 200 trilioni di copie dei nostri file,

and we recovered all the data without error.

e abbiamo recuperato tutti i dati senza errori.

So sequencing also introduces errors into our DNA,

Quindi la sequenziazione introduce anche errori nel nostro DNA,

into the A's, T's, C's and G's.

nelle A,T,C e G.

Nature has a way to deal with this in our cells.

La natura ha un modo per occuparsene nelle nostre cellule.

But our data is stored in synthetic DNA in a tube,

Ma i nostri dati sono archiviati in un DNA sintetico in un tubetto,

so we had to find our own way to overcome this problem.

allora dovevamo trovare un modo per superare questo ostacolo.

We decided to use an algorithm that was used to stream videos.

Abbiamo deciso di usare un algoritmo che era usato per trasmettere i video.

When you're streaming a video,

Quando vedete un video in streaming,

you're essentially trying to recover the original video, the original file.

cercate essenzialmente di recuperare il video originale, il file originale.

When we're trying to recover our original files,

Quando cerchiamo di recuperare i nostri file originali,

we're simply sequencing.

semplicemente sequenziamo.

But really, both of these processes are about recovering enough zeroes and ones

In realtà, in entrambi questi processi si tratta di recuperare abbastanza zeri e uno

to put our data back together.

per rimettere insieme i nostri dati.

And so, because of our coding strategy,

Così, grazie alla nostra strategia di codifica,

we were able to package up all of our data

siamo riusciti a mettere insieme tutti i dati

in a way that allowed us to make millions and trillions of copies

in un modo che ci ha permesso di creare milioni e trilioni di copie

and still always recover all of our files back.

e riuscire a recuperare sempre tutti i nostri file.

This is the movie we encoded.

Questo è il film che abbiamo codificato.

It's one of the first movies ever made,

È uno dei primi film mai creati,

and now the first to be copied more than 200 trillion times on DNA.

e ora il primo ad essere stato copiato più di 200 trilioni di volte nel DNA.

Soon after our work was published,

Poco dopo la pubblicazione del nostro lavoro,

we participated in an "Ask Me Anything" on the website reddit.

abbiamo partecipato al "Ask Me Anything" sul sito Reddit.

If you're a fellow nerd, you're very familiar with this website.

Se siete dei nerd, vi sarà familiare.

Most questions were thoughtful.

La maggior parte delle domande erano ben pensate.

Some were comical.

Alcune erano comiche.

For example, one user wanted to know when we would have a literal thumb drive.

Per esempio, un utente voleva sapere quando avremmo avuto un lettore di dita.

Now, the thing is,

Ora, la questione è che,

our DNA already stores everything needed to make us who we are.

il nostro DNA archivia già tutto il necessario per renderci chi siamo.

It's a lot safer to store data on DNA

è molto più sicuro archiviare dati nel DNA

in synthetic DNA in a tube.

in un DNA sintetico in un tubetto.

Writing and reading data from DNA is obviously a lot more time-consuming

Scrivere e leggere dati dal DNA richiede ovviamente molto più tempo

than just saving all your files on a hard drive --

che salvare semplicemente tutti i vostri file su un disco rigido --

for now.

per ora.

So initially, we should focus on long-term storage.

Quindi all'inizio, dovremmo concentrarci sull'archiviazione a lungo termine.

Most data are ephemeral.

La maggior parte dei dati è effimera.

It's really hard to grasp what's important today,

È veramente difficile capire cosa sia importante oggi,

or what will be important for future generations.

o cosa sarà importante per le generazioni future.

But the point is, we don't have to decide today.

Ma il punto è che non dobbiamo decidere oggi.

There's this great program by UNESCO called the "Memory of the World" program.

C'è questo grandioso programma dell'Unesco chiamato "La memoria del mondo".

It's been created to preserve historical materials

È stato creato per preservare i materiali storici

that are considered of value to all of humanity.

che sono considerati un valore per tutta l'umanità.

Items are nominated to be added to the collection,

Gli oggetti vengono nominati per essere aggiunti alla collezione,

including that film that we encoded.

incluso quel film che abbiamo codificato.

While a wonderful way to preserve human heritage,

È un bellissimo modo per preservare il patrimonio umano,

it doesn't have to be a choice.

ma non deve essere una scelta.

Instead of asking the current generation -- us --

Invece che chiedere all'attuale generazione -- noi --

what might be important in the future,

che cosa potrebbe essere importante in futuro,

we could store everything in DNA.

possiamo archiviare tutto nel DNA.

Storage is not just about how many bytes

L'archiviazione non riguarda solo quanti byte

but how well we can actually store the data and recover it.

ma quanto bene possiamo archiviare e recuperare i dati.

There's always been this tension between how much data we can generate

C'è sempre stata tensione tra quanti dati possiamo generare

and how much we can recover

e quanti ne possiamo recuperare

and how much we can store.

e quanti ne possiamo archiviare.

Every advance in writing data has required a new way to read it.

Ogni progresso nello scrivere i dati ha richiesto un nuovo modo per leggerli.

We can no longer read old media.

Non riusciamo più a leggere i vecchi materiali.

How many of you even have a disk drive in your laptop,

Quanti di voi hanno un disco rigido nel loro computer

never mind a floppy drive?

figuriamoci un floppy?

This will never be the case with DNA.

Questo non succederà mai con il DNA.

As long as we're around, DNA is around,

Fino a quando ci saremo noi, ci sarà il DNA,

and we'll find a way to sequence it.

e troveremo un modo per sequenziarlo.

Archiving the world around us is part of human nature.

Archiviare il mondo intorno a noi fa parte della natura umana.

This is the progress we've made in digital storage in 60 years,

Questo è il progresso che abbiamo fatto con l'archiviazione digitale in 60 anni,

at a time when we were only beginning to understand DNA.

in un tempo in cui stavamo solo iniziando a comprendere il DNA.

Yet, we've made similar progress in half that time with DNA sequencers,

Eppure, abbiamo fatto simili progressi in metà tempo con i sequenziatori di DNA,

and as long as we're around, DNA will never be obsolete.

e fino a quando ci saremo, il DNA non sarà mai obsoleto.

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)