Гарвардская система может хранить данные в органических молекулах в течение тысячелетий

В настоящее время мы можем получить доступ ко всем коллективным знаниям человечества с небольших компьютеров в наших карманах. Но все эти данные должны где-то храниться, а огромные серверы занимают кучу физического пространства и требуют огромного количества энергии.

Теперь исследователи из Гарварда разработали новую систему для чтения и записи информации с использованием органических молекул, которая потенциально могла бы оставаться стабильной и безопасной в течение тысячелетий.

Опыты на ДНК

По понятным причинам ДНК является средством выбора для хранения информации в естественном мире - она может хранить огромные объемы данных в крошечном пространстве и чрезвычайно стабильна, выживая в течение тысячелетий в правильных условиях.

Недавние исследования исследовали эту возможность, добавляя данные ДНК на кончики карандашей, в баллончики с аэрозольной краской и даже закодированные в живые бактерии. Но у ДНК есть свои проблемы.

Что касается молекул, то они относительно большие, и их чтение и запись могут быть сложным и длительным процессом. «Мы намерены изучить стратегию, которая не зависит непосредственно из биологии», - говорит Брайан Кафферти, первый автор нового исследования.

«Вместо этого мы полагались на методы, обычные в органической и аналитической химии, и разработали подход, в котором для кодирования информации используются небольшие молекулы с низким молекулярным весом».

Альтернатива ДНК

Вместо ДНК исследователи использовали олигопептиды, маленькие молекулы, состоящие из различного количества аминокислот. Основой процесса является микропланшет, металлическая пластина с 384 крошечными отверстиями.

Различные комбинации олигопептидов помещают в каждое отверстие для представления одного байта информации. Он построен на бинарной системе - если присутствует конкретный олигопептид, он читается как 1, а если его нет, это 0. Это означает, что код в каждой лунке может представлять одну букву или один пиксель изображения. Ключом к распознаванию того, какие олигопептиды присутствуют, а какие нет, является их масса, которую можно прочитать с помощью масс-спектро

метра. В конечном счете, именно так информация может быть восстановлена снова. В своих тестах исследователям удалось записать, сохранить и прочитать 400 кБ данных, включая стенограмму лекции, фотографию и картину. По словам команды, средняя скорость записи составляет восемь бит в секунду, а чтение занимает 20 бит в секунду, с точностью до 99,9 процента. Команда говорит, что у новой системы есть несколько преимуществ.

Олигопептиды могут быть стабильными в течение сотен или тысяч лет, что делает их идеальными для длительного хранения архивных данных. Он также может записать больше данных в меньшее физическое пространство, потенциально даже меньше, чем в ДНК.

Команда говорит, что все содержимое Нью-Йоркской публичной библиотеки, например, может храниться в чайной ложке, полной белка. Система может работать с широким спектром молекул. Он также может писать быстрее, чем способна ДНК, хотя исследователи признают, что читать его может быть немного медленнее.

В любом случае, и то, и другое можно улучшить в будущем с помощью более совершенных технологий , таких как использование струйных принтеров для записи данных и улучшенных масс-спектрометров для их чтения.