في أيامنا هذه، يمكننا الوصول إلى كل المعرفة الإنسانية من خلال أجهزة الكمبيوتر الصغيرة الموجودة في جيوبنا. يجب تخزين كل هذه البيانات في مكان ما، لكن الخوادم الضخمة تشغل مساحة مادية كبيرة وتتطلب الكثير من الطاقة. طور باحثون من جامعة هارفارد نظامًا جديدًا لقراءة وكتابة المعلومات باستخدام جزيئات عضوية يمكن أن تظل مستقرة وفعالة لآلاف السنين.
من المفهوم أن الحمض النووي هو أداة لتخزين المعلومات في العالم الطبيعي، فهو يمكنه تخزين كميات هائلة من البيانات في جزيء صغير وهو مستقر للغاية، ويبقى على قيد الحياة لآلاف السنين في الظروف المناسبة. ومؤخرًا، اكتشف العلماء هذه القدرة عن طريق تسجيل البيانات في الحمض النووي على أطراف أقلام الرصاص، وفي علب رذاذ الطلاء، وحتى عن طريق إخفاء البيانات في البكتيريا الحية. ولكن هناك عقبات أمام استخدام الحمض النووي كحامل للمعلومات، حيث تظل قراءته وكتابته عملية معقدة وبطيئة إلى حد ما.
يقول بريان كافيرتي، أحد مؤلفي الدراسة الجديدة: "سنستخدم استراتيجية لا تستعير أفكارًا مباشرة من علم الأحياء". "بدلاً من ذلك، اعتمدنا على تقنيات شائعة في الكيمياء العضوية والتحليلية وقمنا بتطوير نهج يستخدم جزيئات صغيرة ذات وزن جزيئي منخفض لتشفير المعلومات."
وبدلاً من الحمض النووي، استخدم الباحثون قليلات الببتيد، وهي جزيئات صغيرة تتكون من أعداد مختلفة من الأحماض الأمينية. أساس وسيلة التخزين الجديدة هو صفيحة ميكروية - صفيحة معدنية تحتوي على 384 خلية صغيرة. يتم وضع مجموعات مختلفة من قليلات الببتيد في كل خلية لتشفير بايت واحد من المعلومات.
تعتمد الآلية على نظام ثنائي: إذا كان قليل الببتيد موجودًا، تتم قراءته كـ 1، وإذا لم يكن كذلك، كـ 0. وهذا يعني أن الكود الموجود في كل خلية يمكن أن يمثل حرفًا واحدًا أو بكسلًا واحدًا من الصورة. إن مفتاح التعرف على قليل الببتيد الموجود في الخلية هو كتلته، والتي يمكن الحصول عليها باستخدام مطياف الكتلة.
في تجاربهم، تمكن الباحثون من تسجيل وحفظ وقراءة 400 كيلو بايت من المعلومات، بما في ذلك نص المحاضرة والصورة الفوتوغرافية والصورة. ووفقا للفريق، كان متوسط سرعة الكتابة ثمانية بت في الثانية، وسرعة القراءة 20 بت في الثانية، بدقة بلغت 99,9%.
ويقول العلماء إن النظام الجديد له مزايا عديدة. يمكن أن تكون الأوليجوببتيدات مستقرة لمئات أو آلاف السنين، مما يجعلها خيارًا مثاليًا لتخزين البيانات الأرشيفية على المدى الطويل. يمكنهم أيضًا تخزين المزيد من البيانات في مساحة مادية أصغر، وربما أكثر من الحمض النووي. وهكذا، يمكن حفظ كامل محتويات مكتبة نيويورك العامة في ملعقة صغيرة مملوءة بالبروتين.
يمكن للنظام أن يعمل مع مجموعة واسعة من الجزيئات ويمكنه كتابة البيانات بشكل أسرع من نظرائه المعتمدين على الحمض النووي، على الرغم من أن الباحثين يعترفون بأن القراءة يمكن أن تكون بطيئة للغاية. وفي كلتا الحالتين، يمكن تحسين التكنولوجيا في المستقبل باستخدام تقنيات أفضل، مثل استخدام الطابعات النافثة للحبر لتسجيل البيانات وتحسين أجهزة قياس الطيف الكتلي لقراءتها.
ونشرت الدراسة في مجلة علمية .
المصدر: 3dnews.ru