Tegenwoordig hebben we toegang tot alle kennis van de mensheid via kleine computers in onze broekzak. Al deze gegevens moeten ergens worden opgeslagen, maar enorme servers nemen veel fysieke ruimte in beslag en vergen veel energie. Harvard-onderzoekers hebben een nieuw systeem ontwikkeld voor het lezen en schrijven van informatie met behulp van organische moleculen die mogelijk duizenden jaren stabiel en functioneel kunnen blijven.
DNA is begrijpelijkerwijs het hulpmiddel voor het opslaan van informatie in de natuurlijke wereld; het kan enorme hoeveelheden gegevens opslaan in een klein molecuul en is uiterst stabiel, waardoor het millennia lang onder de juiste omstandigheden kan overleven. Onlangs hebben wetenschappers dit vermogen onderzocht door gegevens vast te leggen in DNA op de punt van potloden, in blikjes spuitverf en zelfs door gegevens in levende bacteriën te verbergen. Maar er zijn obstakels voor het gebruik van DNA als informatiedrager; het lezen en schrijven ervan blijft een tamelijk complex en langzaam proces.
"We gaan een strategie gebruiken die ideeën niet rechtstreeks uit de biologie ontleent", zegt Brian Cafferty, een van de auteurs van de nieuwe studie. "In plaats daarvan vertrouwden we op technieken die gebruikelijk zijn in de organische en analytische chemie en ontwikkelden we een aanpak die kleine moleculen met een laag molecuulgewicht gebruikt om informatie te coderen."
In plaats van DNA gebruikten de onderzoekers oligopeptiden, kleine moleculen die uit verschillende aantallen aminozuren bestaan. De basis voor het nieuwe opslagmedium is een microplaat: een metalen plaatje met 384 kleine cellen. In elke cel worden verschillende combinaties van oligopeptiden geplaatst om één byte aan informatie te coderen.
Het mechanisme is gebaseerd op een binair systeem: als een bepaald oligopeptide aanwezig is, wordt het gelezen als 1, en als dat niet het geval is, dan als 0. Dit betekent dat de code in elke cel één letter of één pixel van een afbeelding kan vertegenwoordigen. De sleutel tot het herkennen welk oligopeptide in een cel aanwezig is, is de massa ervan, die kan worden verkregen met behulp van een massaspectrometer.
In hun experimenten konden de onderzoekers 400 KB aan informatie opnemen, opslaan en lezen, waaronder een transcriptie van de lezing, een foto en een afbeelding. Volgens het team bedroeg de gemiddelde schrijfsnelheid acht bits per seconde en de leessnelheid 20 bits per seconde, met een nauwkeurigheid van 99,9%.
Wetenschappers zeggen dat het nieuwe systeem verschillende voordelen heeft. Oligopeptiden kunnen honderden of duizenden jaren stabiel zijn, waardoor ze een ideale keuze zijn voor langdurige opslag van archiefgegevens. Ze kunnen ook meer gegevens opslaan in een kleinere fysieke ruimte, mogelijk zelfs meer dan DNA. Zo kan de volledige inhoud van de New York Public Library bewaard worden in een theelepel eiwit.
Het systeem kan met een breed scala aan moleculen werken en gegevens sneller schrijven dan zijn op DNA gebaseerde tegenhangers, hoewel de onderzoekers toegeven dat het lezen behoorlijk traag kan zijn. Hoe dan ook, de technologie kan in de toekomst worden verbeterd met betere technieken, zoals het gebruik van inkjetprinters om gegevens vast te leggen en verbeterde massaspectrometers om deze te lezen.
Het onderzoek werd gepubliceerd in een wetenschappelijk tijdschrift .
Bron: 3dnews.ru