امروزه ما می توانیم از رایانه های کوچکی که در جیب خود داریم به همه دانش بشریت دسترسی پیدا کنیم. همه این داده ها باید در جایی ذخیره شوند، اما سرورهای بزرگ فضای فیزیکی زیادی را اشغال می کنند و انرژی زیادی نیاز دارند. محققان دانشگاه هاروارد سیستم جدیدی را برای خواندن و نوشتن اطلاعات با استفاده از مولکول های آلی ایجاد کرده اند که به طور بالقوه می تواند برای هزاران سال پایدار و کاربردی بماند.
DNA به طور قابل درک ابزاری برای ذخیره اطلاعات در دنیای طبیعی است - می تواند مقادیر زیادی داده را در یک مولکول کوچک ذخیره کند و بسیار پایدار است و برای هزاران سال در شرایط مناسب زنده می ماند. اخیراً دانشمندان این توانایی را با ثبت داده ها در DNA روی نوک مدادها، در قوطی های اسپری رنگ و حتی با پنهان کردن داده ها در باکتری های زنده کشف کرده اند. اما موانعی برای استفاده از DNA به عنوان حامل اطلاعات وجود دارد؛ خواندن و نوشتن آن یک فرآیند نسبتاً پیچیده و کند است.
برایان کافرتی، یکی از نویسندگان مطالعه جدید، می‌گوید: «ما از استراتژی‌ای استفاده خواهیم کرد که ایده‌ها را مستقیماً از زیست‌شناسی وام نمی‌گیرد. درعوض، ما بر تکنیک‌های رایج در شیمی آلی و تحلیلی تکیه کردیم و رویکردی را توسعه دادیم که از مولکول‌های کوچک و با وزن مولکولی کم برای رمزگذاری اطلاعات استفاده می‌کند.»
به جای DNA، محققان از الیگوپپتیدها، مولکول‌های کوچکی که از تعداد متفاوتی از اسیدهای آمینه تشکیل شده‌اند، استفاده کردند. اساس محیط ذخیره سازی جدید یک میکروپلیت است - یک صفحه فلزی با 384 سلول کوچک. ترکیبات مختلفی از الیگوپپتیدها در هر سلول قرار می گیرند تا یک بایت اطلاعات را رمزگذاری کنند.
مکانیسم مبتنی بر یک سیستم دوتایی است: اگر یک الیگوپپتید خاص وجود داشته باشد، به عنوان 1 خوانده می شود، و اگر نه، به عنوان 0 خوانده می شود. این بدان معنی است که کد در هر سلول می تواند یک حرف یا یک پیکسل از یک تصویر را نشان دهد. کلید تشخیص اینکه کدام الیگوپپتید در یک سلول وجود دارد جرم آن است که می توان با استفاده از طیف سنج جرمی به دست آورد.
در آزمایشات خود، محققان توانستند 400 کیلوبایت اطلاعات از جمله متن سخنرانی، عکس و تصویر را ضبط، ذخیره و بخوانند. به گفته این تیم، میانگین سرعت نوشتن هشت بیت در ثانیه و سرعت خواندن 20 بیت در ثانیه با دقت 99,9 درصد بود.
دانشمندان می گویند سیستم جدید چندین مزیت دارد. الیگوپپتیدها می توانند برای صدها یا هزاران سال پایدار باشند و آنها را به گزینه ای ایده آل برای ذخیره سازی داده های آرشیوی طولانی مدت تبدیل می کند. آنها همچنین می توانند داده های بیشتری را در فضای فیزیکی کوچکتر ذخیره کنند، حتی بیشتر از DNA. بنابراین، کل محتویات کتابخانه عمومی نیویورک را می توان در یک قاشق چای خوری پر از پروتئین نگهداری کرد.
این سیستم می‌تواند با طیف وسیعی از مولکول‌ها کار کند و می‌تواند داده‌ها را سریع‌تر از همتایان مبتنی بر DNA خود بنویسد، اگرچه محققان اذعان دارند که خواندن می‌تواند بسیار کند باشد. در هر صورت، این فناوری می تواند در آینده با تکنیک های بهتری مانند استفاده از چاپگرهای جوهرافشان برای ضبط داده ها و طیف سنج های جرمی بهبود یافته برای خواندن آن، بهبود یابد.
این مطالعه در یک مجله علمی منتشر شد .
منبع: 3dnews.ru