Digitalizzazione e sostenibilità energetica: archiviare i Big Data con il DNA sintetico

A oggi sembra che ancora non si siano prese misure radicali per combattere il cambiamento climatico. I prossimi anni, quelli post-pandemia e di probabile ripresa economica, saranno un periodo cruciale per definire la qualità della vita per le nuove generazioni e solo una visione innovativa del progresso, legato finalmente alla salvaguardia del pianeta, potrà garantire un vero avanzamento globale. Pilastro indispensabile a sostegno di questa consapevolezza è insito in un approccio avveniristico in grado di integrare politiche sovranazionali, società e scienza all'economia.

Se la questione della sostenibilità non è più un argomento che può essere relegato ai margini dell’economia allora lo sviluppo tecnologico non può prescindere dall’impatto che ha sul consumo di energia. Nel 2021 Capgemini con il progetto Sustainable IT ha condotto un sondaggio riguardo la sostenibilità di 1000 imprese dell'IT (aventi un fatturato annuo sopra il miliardo di dollari) con risultati piuttosto deludenti. Non a caso la pagina del progetto scrive molto chiaramente che la ricerca di un metodo di produzione che prenda in considerazione il proprio impatto sul pianeta non è una priorità per le aziende, visto che solo il 18% aveva una vera strategia aziendale sull’argomento. In una intervista rilasciata a Forbes Benjamin Alleau, uno dei co-autori di Sustainable IT, dichiara inoltre che pochi fra i responsabili degli Information Office fossero a conoscenza dei dati effettivi dell'impronta ecologica della propria azienda.

Questo è solo un esempio delle contraddizioni che stiamo vivendo riguardo la transizione ecologica. Se è vero che l’idea di dover cambiare si sta radicando sempre più, è altrettanto corretto affermare che per le industrie non esiste ancora una scala di riferimento globale unica per la misurazione della carbon footprint. In Europa ora le cose sembrano cambiare: dal primo gennaio di quest’anno la commissione europea ha reso disponibile la prima metodologia per il calcolo dell'impatto ambientale. Dopo le raccomandazioni del 2013 e una fase sperimentale durata fino al 2018, questi standard di riferimento dovrebbero essere in grado di aiutare concretamente le aziende a fare ordine tra la miriade di certificazioni verdi disponibili mediante l’ausilio di modelli scientifici riconosciuti a livello internazionale. Il grande limite è che non vi è alcuna obbligatorietà nella sua applicazione anche se i vantaggi di una metodologia affidabile sono molti, in particolare per le imprese che si sono impegnate a produrre o a sviluppare beni e servizi veramente green; perché, allo stesso tempo, è un modo efficace per iniziare a porre un freno alle pratiche di greenwashing, fondate su dichiarazioni e pubblicità fuorvianti o false. Un altro decisivo passo in avanti sarà poi porre finalmente un limite alle pratiche di lobbying che hanno già impedito l’approvazione di leggi più rigide riguardo le politiche ambientali.

Con l’aumento della consapevolezza collettiva riguardo ai cambiamenti climatici può risultare comprensibile perché grandi aziende dal forte impatto climatico (plastica o petrolio) - anche se non sono gli unici settori a contribuire allo sfruttamento massivo delle risorse energetiche - si affidino a pratiche manipolatorie per proteggere i propri interessi a breve termine. Il progresso tecnologico ha fatto aumentare la richiesta di device e con questo lo sfruttamento delle cosiddette terre rare, necessarie per la produzione delle batterie degli smartphone come delle auto elettriche (per le fibre ottiche, pale eoliche o pannelli solari così come nell’industria pesante e in ambito medico), difficili da estrarre e con una percentuale di riciclabilità bassissima. A questo va aggiunto che la diffusione della rete e la digitalizzazione della vita quotidiana hanno prodotto una necessità di energia elettrica sempre più grande: secondo un report del Cern del 2021 in Europa l’industria digitale e tecnologica consuma tra l'8 e il 10% del totale dell’elettricità del continente e i-scoop, agenzia di consulting con sede a Bruxelles, ha previsto che il fabbisogno energetico legato all’IT potrebbe aumentare del 50% entro il 2030. Al centro della questione ci sono di data center, i luoghi fisici dove i nostri dati vengono stoccati, ma che soprattutto elaborano Big Data e ospitano le intelligenze artificiali che, con il loro sviluppo, richiedono sempre più spazio, più velocità ed elettricità. La questione di come faremo a gestire il loro fabbisogno energetico e l'obsolescenza tecnologica è uno dei principali nodi da sciogliere nei prossimi 10 anni.

Da qualche anno diverse ricerche stanno convergendo su una soluzione che potrebbe rappresentare una svolta nei sistemi di archiviazione dei dati in maniera sostenibile, ovvero il DNA sintetico. Per quanto possa sembrare futuristica questa idea inizia a diffondersi dalla metà del Novecento quando i fisici Feynman e Neiman teorizzano la possibilità della microminiaturizzazione a livello molecolare delle informazioni. Le prime sperimentazioni arriveranno solo verso la fine degli anni Ottanta, ma solo negli ultimi cinque anni si è arrivati alla concreta possibilità di iniziare a mettere in pratica questi principi in quanto i mezzi di produzione di queste memorie a DNA sintetico si sono sviluppate abbastanza da permettere un abbattimento dei costi per la codifica, replica e letture senza errori.

Nel 2017 Dina Zielinski, genetista e bioinformatica presso il Paris Transplant Group, in un TED tenuto a Vienna descrive molto chiaramente quali sono i vantaggi di questa possibilità, primo fra tutti la capacità: una singola cellula di DNA contiene, in termini informatici, diversi giga di memoria (fino a 17 exabytes per grammo). Inoltre il DNA è durevole e non richiede energia elettrica per essere conservato, infatti possiamo ricavare informazioni genetiche anche da cellule vissute centinaia di migliaia di anni fa, ma soprattutto risolve il problema dell’obsolescenza tecnologica perché in biologia non si smetterà mai di codificare e decodificare DNA. Nel novembre del 2020 è nata negli Stati Uniti la DDSA (DNA Data Storage Alliance), un'unione di società che si occupano di biotecnologie, tra cui anche Microsoft, con lo scopo di "Organizzare l'industria e pensare a come costruire l'intero ecosistema per lo stoccaggio di dati con il DNA” proprio perché la sfida per il futuro non è solo quella di codificare i dati esistenti ma di rendere economica, facile e accessibile tale codifica e la conseguente lettura di questo tipo di memoria.

In Europa DNA-Fairylights, progetto dell'Unione europea che coinvolge 9 tra università e istituti, tra cui l’Istituto italiano di tecnologia di Genova, sta studiando le proprietà ottiche ed elettroniche del DNA sintetico il quale, attraverso nano particelle colorate, sarebbe in grado di ricreare sequenze di DNA. Questa particolare scelta permetterebbe di leggere le informazioni attraverso tecnologie ottiche rendendo l'operazione molto più economica e veloce rispetto agli standard attuali, oltre a richiedere una quantità di energia minima.

Viviamo in una fase storica cruciale in cui la vita economica e produttiva non può più prescindere dalla consapevolezza del suo impatto sull'ambiente a livello globale. L'integrazione delle scienze come quella che ha prodotto la possibilità di archiviare dati con DNA sintetico, sono il percorso necessario per un progresso scientifico che non sia più in opposizione con l'ambiente stesso, ma al contrario diventi uno dei principali alleati per la sua salvaguardia in tutto il pianeta, permettendo un accesso egualitario ai vantaggi della digitalizzazione con strumenti economici, stabili e a bassa obsolescenza.