Σήμερα, μπορούμε να έχουμε πρόσβαση σε όλη τη γνώση της ανθρωπότητας από μικρούς υπολογιστές στις τσέπες μας. Όλα αυτά τα δεδομένα πρέπει να αποθηκευτούν κάπου, αλλά οι τεράστιοι διακομιστές καταλαμβάνουν πολύ φυσικό χώρο και απαιτούν πολλή ενέργεια. Οι ερευνητές του Χάρβαρντ ανέπτυξαν ένα νέο σύστημα για την ανάγνωση και τη γραφή πληροφοριών χρησιμοποιώντας οργανικά μόρια που θα μπορούσαν ενδεχομένως να παραμείνουν σταθερά και λειτουργικά για χιλιάδες χρόνια.
Το DNA είναι κατανοητό το εργαλείο για την αποθήκευση πληροφοριών στον φυσικό κόσμο—μπορεί να αποθηκεύσει τεράστιες ποσότητες δεδομένων σε ένα μικροσκοπικό μόριο και είναι εξαιρετικά σταθερό, επιβιώνει για χιλιετίες στις σωστές συνθήκες. Πρόσφατα, οι επιστήμονες έχουν εξερευνήσει αυτή την ικανότητα καταγράφοντας δεδομένα σε DNA στην άκρη των μολυβιών, σε κουτιά με μπογιά σε σπρέι, ακόμη και κρύβοντας δεδομένα σε ζωντανά βακτήρια. Αλλά υπάρχουν εμπόδια στη χρήση του DNA ως φορέα πληροφοριών· η ανάγνωση και η γραφή παραμένει μια αρκετά περίπλοκη και αργή διαδικασία.
«Θα χρησιμοποιήσουμε μια στρατηγική που δεν δανείζεται ιδέες απευθείας από τη βιολογία», λέει ο Brian Cafferty, ένας από τους συγγραφείς της νέας μελέτης. «Αντίθετα, βασιστήκαμε σε τεχνικές κοινές στην οργανική και αναλυτική χημεία και αναπτύξαμε μια προσέγγιση που χρησιμοποιεί μικρά, χαμηλού μοριακού βάρους μόρια για την κωδικοποίηση πληροφοριών».
Αντί για DNA, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ολιγοπεπτίδια, μικρά μόρια που αποτελούνται από διαφορετικούς αριθμούς αμινοξέων. Η βάση για το νέο μέσο αποθήκευσης είναι μια μικροπλάκα - μια μεταλλική πλάκα με 384 μικροσκοπικά κελιά. Διαφορετικοί συνδυασμοί ολιγοπεπτιδίων τοποθετούνται σε κάθε κύτταρο για να κωδικοποιήσουν ένα byte πληροφοριών.
Ο μηχανισμός βασίζεται σε ένα δυαδικό σύστημα: εάν υπάρχει ένα συγκεκριμένο ολιγοπεπτίδιο, διαβάζεται ως 1 και αν όχι, τότε ως 0. Αυτό σημαίνει ότι ο κώδικας σε κάθε κελί μπορεί να αντιπροσωπεύει ένα γράμμα ή ένα pixel μιας εικόνας. Το κλειδί για την αναγνώριση του ολιγοπεπτιδίου που υπάρχει σε ένα κύτταρο είναι η μάζα του, η οποία μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας ένα φασματόμετρο μάζας.
Στα πειράματά τους, οι ερευνητές μπόρεσαν να καταγράψουν, να αποθηκεύσουν και να διαβάσουν 400 KB πληροφοριών, συμπεριλαμβανομένου ενός αντιγράφου διάλεξης, μιας φωτογραφίας και μιας εικόνας. Σύμφωνα με την ομάδα, η μέση ταχύτητα εγγραφής ήταν οκτώ bit ανά δευτερόλεπτο και η ταχύτητα ανάγνωσης ήταν 20 bit ανά δευτερόλεπτο, με ακρίβεια 99,9%.
Οι επιστήμονες λένε ότι το νέο σύστημα έχει πολλά πλεονεκτήματα. Τα ολιγοπεπτίδια μπορούν να είναι σταθερά για εκατοντάδες ή χιλιάδες χρόνια, καθιστώντας τα ιδανική επιλογή για μακροπρόθεσμη αποθήκευση αρχειακών δεδομένων. Μπορούν επίσης να αποθηκεύσουν περισσότερα δεδομένα σε μικρότερο φυσικό χώρο, δυνητικά ακόμη περισσότερα από το DNA. Έτσι, ολόκληρο το περιεχόμενο της Δημόσιας Βιβλιοθήκης της Νέας Υόρκης μπορεί να διατηρηθεί σε ένα κουταλάκι γεμάτο πρωτεΐνη.
Το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει με ένα ευρύ φάσμα μορίων και μπορεί να γράψει δεδομένα πιο γρήγορα από τα αντίστοιχα που βασίζονται στο DNA, αν και οι ερευνητές παραδέχονται ότι η ανάγνωση μπορεί να είναι αρκετά αργή. Είτε έτσι είτε αλλιώς, η τεχνολογία μπορεί να βελτιωθεί στο μέλλον με καλύτερες τεχνικές, όπως η χρήση εκτυπωτών inkjet για την εγγραφή δεδομένων και βελτιωμένα φασματόμετρα μάζας για την ανάγνωσή τους.
Η μελέτη δημοσιεύτηκε σε επιστημονικό περιοδικό .
Πηγή: 3dnews.ru