Nuförtiden kan vi komma åt all mänsklighetens kunskap från små datorer i våra fickor. All denna data måste lagras någonstans, men enorma servrar tar upp mycket fysiskt utrymme och kräver mycket energi. Harvardforskare har utvecklat ett nytt system för att läsa och skriva information med hjälp av organiska molekyler som potentiellt kan förbli stabila och funktionella i tusentals år.
DNA är förståeligt nog verktyget för att lagra information i den naturliga världen – det kan lagra stora mängder data i en liten molekyl och är extremt stabilt och överlever i årtusenden under rätt förhållanden. Nyligen har forskare utforskat denna förmåga genom att registrera data i DNA på spetsen av pennor, i burkar med sprayfärg och till och med genom att dölja data i levande bakterier. Men det finns hinder för att använda DNA som informationsbärare, att läsa och skriva det förblir en ganska komplex och långsam process.
"Vi kommer att använda en strategi som inte lånar idéer direkt från biologin", säger Brian Cafferty, en av författarna till den nya studien. "Istället förlitade vi oss på tekniker som är vanliga för organisk och analytisk kemi och utvecklade ett tillvägagångssätt som använder små molekyler med låg molekylvikt för att koda information."
Istället för DNA använde forskarna oligopeptider, små molekyler som består av olika antal aminosyror. Grunden för det nya lagringsmediet är en mikroplatta – en metallplatta med 384 små celler. Olika kombinationer av oligopeptider placeras i varje cell för att koda för en byte med information.
Mekanismen är baserad på ett binärt system: om en viss oligopeptid är närvarande läses den som 1, och om inte, då som 0. Det betyder att koden i varje cell kan representera en bokstav eller en pixel i en bild. Nyckeln till att känna igen vilken oligopeptid som finns i en cell är dess massa, som kan erhållas med en masspektrometer.
I sina experiment kunde forskarna spela in, spara och läsa 400 KB information, inklusive en föreläsningsutskrift, ett fotografi och en bild. Enligt teamet var den genomsnittliga skrivhastigheten åtta bitar per sekund och läshastigheten var 20 bitar per sekund, med en noggrannhet på 99,9%.
Forskare säger att det nya systemet har flera fördelar. Oligopeptider kan vara stabila i hundratals eller tusentals år, vilket gör dem till ett idealiskt val för långtidslagring av arkivdata. De kan också lagra mer data i ett mindre fysiskt utrymme, potentiellt till och med mer än DNA. Således kan hela innehållet i New York Public Library bevaras i en tesked full av protein.
Systemet kan arbeta med ett brett spektrum av molekyler och kan skriva data snabbare än sina DNA-baserade motsvarigheter, även om forskarna medger att läsningen kan vara ganska långsam. Hur som helst kan tekniken förbättras i framtiden med bättre tekniker, som att använda bläckstråleskrivare för att registrera data och förbättrade masspektrometrar för att läsa av den.
Studien publicerades i en vetenskaplig tidskrift .
Källa: 3dnews.ru