I dag kan vi få tilgang til all menneskehetens kunnskap fra små datamaskiner i lommen. Alle disse dataene må lagres et sted, men enorme servere tar opp mye fysisk plass og krever mye energi. Harvard-forskere har utviklet et nytt system for å lese og skrive informasjon ved hjelp av organiske molekyler som potensielt kan forbli stabile og funksjonelle i tusenvis av år.
DNA er forståelig nok verktøyet for å lagre informasjon i den naturlige verden – det kan lagre enorme mengder data i et lite molekyl og er ekstremt stabilt og overlever i årtusener under de rette forholdene. Nylig har forskere utforsket denne evnen ved å registrere data i DNA på tuppen av blyanter, i bokser med spraymaling, og til og med ved å skjule data i levende bakterier. Men det er hindringer for å bruke DNA som informasjonsbærer; lesing og skriving er fortsatt en ganske kompleks og langsom prosess.
"Vi kommer til å bruke en strategi som ikke låner ideer direkte fra biologi," sier Brian Cafferty, en av forfatterne av den nye studien. "I stedet stolte vi på teknikker som er felles for organisk og analytisk kjemi og utviklet en tilnærming som bruker små molekyler med lav molekylvekt for å kode informasjon."
I stedet for DNA brukte forskerne oligopeptider, små molekyler bygd opp av varierende antall aminosyrer. Grunnlaget for det nye lagringsmediet er en mikroplate – en metallplate med 384 bittesmå celler. Ulike kombinasjoner av oligopeptider er plassert i hver celle for å kode en byte med informasjon.
Mekanismen er basert på et binært system: hvis et bestemt oligopeptid er tilstede, leses det som 1, og hvis ikke, så som 0. Dette betyr at koden i hver celle kan representere én bokstav eller én piksel i et bilde. Nøkkelen til å gjenkjenne hvilket oligopeptid som er tilstede i en celle er dens masse, som kan oppnås ved hjelp av et massespektrometer.
I sine eksperimenter var forskerne i stand til å ta opp, lagre og lese 400 KB med informasjon, inkludert et forelesningsutskrift, et fotografi og et bilde. I følge teamet var gjennomsnittlig skrivehastighet åtte biter per sekund og lesehastigheten var 20 biter per sekund, med en nøyaktighet på 99,9 %.
Forskere sier at det nye systemet har flere fordeler. Oligopeptider kan være stabile i hundrevis eller tusenvis av år, noe som gjør dem til et ideelt valg for langtidslagring av arkivdata. De kan også lagre mer data i et mindre fysisk rom, potensielt enda mer enn DNA. Dermed kan hele innholdet i New York Public Library oppbevares i en teskje full av protein.
Systemet kan arbeide med et bredt spekter av molekyler og kan skrive data raskere enn sine DNA-baserte motstykker, selv om forskerne innrømmer at lesing kan være ganske treg. Uansett kan teknologien forbedres i fremtiden med bedre teknikker, som å bruke blekkskrivere for å registrere data og forbedrede massespektrometre for å lese den.
Studien ble publisert i et vitenskapelig tidsskrift .
Kilde: 3dnews.ru