W dzisiejszych czasach możemy uzyskać dostęp do całej wiedzy ludzkości za pomocą małych komputerów w naszych kieszeniach. Wszystkie te dane muszą być gdzieś przechowywane, ale ogromne serwery zajmują dużo przestrzeni fizycznej i wymagają dużo energii. Naukowcy z Harvardu opracowali nowy system odczytu i zapisu informacji przy użyciu cząsteczek organicznych, które mogą potencjalnie pozostać stabilne i funkcjonalne przez tysiące lat.
DNA jest, co zrozumiałe, narzędziem do przechowywania informacji w świecie przyrody – może przechowywać ogromne ilości danych w maleńkiej cząsteczce i jest niezwykle stabilny, mogąc przetrwać tysiąclecia w odpowiednich warunkach. Niedawno naukowcy zbadali tę zdolność, rejestrując dane w DNA na czubkach ołówków, w puszkach farby w sprayu, a nawet ukrywając dane w żywych bakteriach. Wykorzystywanie DNA jako nośnika informacji wiąże się jednak z przeszkodami; jego odczytywanie i zapisywanie pozostaje procesem dość złożonym i powolnym.
„Zastosujemy strategię, która nie zapożycza pomysłów bezpośrednio z biologii” – mówi Brian Cafferty, jeden z autorów nowego badania. „Zamiast tego oparliśmy się na technikach powszechnych w chemii organicznej i analitycznej i opracowaliśmy podejście, które do kodowania informacji wykorzystuje małe cząsteczki o niskiej masie cząsteczkowej”.
Zamiast DNA naukowcy wykorzystali oligopeptydy, małe cząsteczki składające się z różnej liczby aminokwasów. Podstawą nowego nośnika danych jest mikropłytka – metalowa płytka zawierająca 384 maleńkie komórki. W każdej komórce umieszcza się różne kombinacje oligopeptydów w celu zakodowania jednego bajtu informacji.
Mechanizm opiera się na systemie binarnym: jeśli obecny jest konkretny oligopeptyd, jest on odczytywany jako 1, a jeśli nie, to jako 0. Oznacza to, że kod w każdej komórce może reprezentować jedną literę lub jeden piksel obrazu. Kluczem do rozpoznania, który oligopeptyd jest obecny w komórce, jest jego masa, którą można określić za pomocą spektrometru mas.
W trakcie swoich eksperymentów badaczom udało się zarejestrować, zapisać i odczytać 400 KB informacji, w tym transkrypcję wykładu, fotografię i obraz. Według zespołu średnia prędkość zapisu wyniosła osiem bitów na sekundę, a prędkość odczytu 20 bitów na sekundę, z dokładnością na poziomie 99,9%.
Naukowcy twierdzą, że nowy system ma kilka zalet. Oligopeptydy mogą być stabilne przez setki lub tysiące lat, co czyni je idealnym wyborem do długoterminowego przechowywania danych archiwalnych. Mogą także przechowywać więcej danych na mniejszej przestrzeni fizycznej, potencjalnie nawet więcej niż DNA. W ten sposób całą zawartość Biblioteki Publicznej w Nowym Jorku można zachować w łyżeczce pełnej białka.
System może współpracować z szeroką gamą cząsteczek i zapisywać dane szybciej niż jego odpowiedniki oparte na DNA, choć naukowcy przyznają, że odczyt może być dość powolny. Tak czy inaczej, w przyszłości technologię można ulepszyć za pomocą lepszych technik, takich jak używanie drukarek atramentowych do rejestrowania danych i ulepszonych spektrometrów mas do ich odczytu.
Badanie opublikowano w czasopiśmie naukowym .
Źródło: 3dnews.ru