Αποθήκευση πληροφορίας σε μόρια, χωρίς ενέργεια, για εκατομμύρια χρόνια

04/05/2019

Ένας νέος τρόπος αποθήκευσης πληροφορίας σε μόρια θα μπορούσε να έχει ως αποτέλεσμα τη διατήρηση των περιεχομένων της Δημόσιας Βιβλιοθήκης της Νέας Υόρκης σε μια κουταλιά πρωτεϊνών, χωρίς να απαιτείται ενέργεια, για εκατομμύρια χρόνια.

Οι τεχνολογίες αποθήκευσης δεδομένων/πληροφορίας συνεχίζουν να εξελίσσονται, ωστόσο οι απειλές – από το νερό μέχρι τις κυβερνοεπιθέσεις- προς αυτές παραμένουν υπαρκτές. Ως εκ τούτου, εξακολουθεί να υφίσταται η ανάγκη για μεθόδους αποθήκευσης που θα κρατούσαν ασφαλή τα δεδομένα σε μεγάλο βάθος χρόνου, μακριά από το επικίνδυνο Ίντερνετ και χωρίς να χρειάζεται ενέργεια. Μία τέτοια είναι και η μέθοδος που ανέπτυξαν ερευνητές στις ΗΠΑ.

«Σκεφτείτε να αποθηκεύατε τα περιεχόμενα της Δημόσιας Βιβλιοθήκης της Νέας Υόρκης σε μια κουταλιά πρωτεϊνών» λέει ο Μπράιαν Κάφερτι, first author του επιστημονικού άρθρου όπου περιγράφεται η νέα τεχνική και μεταδιδακτορικός στο εργαστήριο του Τζορτζ Γουάιτσαϊντς στο Harvard University. Η έρευνα έγινε σε συνεργασία με τον Μίλαν Μρκσιχ και τους συνεργάτες του στο Northwestern University και δημοσιεύτηκε στο ACS Central Science. «Τουλάχιστον σε αυτό το στάδιο δεν βλέπουμε τη μέθοδο αυτή να ανταγωνίζεται υπάρχουσες μεθόδους αποθήκευσης δεδομένων» λέει ο Κάφερτι. «Αντ' αυτού τη βλέπουμε ως συμπληρωματική σε αυτές τις τεχνολογίες και, ως αρχικό στόχο, κατάλληλη για μακροπρόθεσμη αποθήκευση δεδομένων για αρχείο».

Το χημικό εργαλείο του Κάφερτι μπορεί να μην αντικαταστήσει το cloud, ωστόσο φαίνεται να αποτελεί μια ελκυστική εναλλακτική σε εργαλεία βιολογικής αποθήκευσης όπως το DNA. Υπενθυμίζεται πως πρόσφατα επιστήμονες ανακάλυψαν πώς να χρησιμοποιούν το DNA για να κωδικοποιούν πληροφορίες, και μπορούν να συνθέσουν νήματα DNA για να αποθηκεύουν κάθε είδους πληροφορία. Ωστόσο, αν και το DNA είναι μικρό συγκριτικά με τα τσιπ υπολογιστή, το μακρομόριο είναι μεγάλο όσον αφορά στον μοριακό κόσμο, και η σύνθεση DNA απαιτεί επίπονη εργασία.

«Εξερευνήσαμε μια στρατηγική που δεν δανείζεται απευθείας από τη βιολογία» λέει ο Κάφερτι. «Αντ' αυτού βασιστήκαμε σε τεχνικές κοινές στην οργανική και την αναλυτική χημεία, και αναπτύξαμε μια προσέγγιση που χρησιμοποιεί μικρά, χαμηλού μοριακού βάρους μόρια για την αποθήκευση πληροφορίας».

Με μόνο μία σύνθεση, οι ερευνητές είναι σε θέση να δημιουργούν αρκετά μικρά μόρια για να κωδικοποιούν πολλαπλά βίντεο κάθε φορά, καθιστώντας αυτή την προσέγγιση μια λιγότερο επίπονη και φθηνότερη εργασία σε σχέση με αυτήν που βασίζεται στο DNA. Για τα μόριά τους οι ερευνητές επέλεξαν ολιγοπεπτίδια (δύο ή περισσότερα πεπτίδια, συνδεδεμένα μαζί) που είναι πιο κοινά, σταθερά και πιο μικρά από το DNA, το RNA, ή τις πρωτεΐνες. Τα ολιγοπεπτίδια επίσης ποικίλλουν όσον αφορά στη μάζα και διακρίνονται το ένα από το άλλο.

Βάσει της μεθόδου αυτής, η οποία βασίζεται στις διαφορετικές τους μάζες, που τα καθιστούν διακριτά, οι ερευνητές κατάφεραν να «γράψουν», αποθηκεύσουν και «διαβάσουν» μια ομιλία του διάσημου φυσικού Ρίτσαρντ Φέινμαν, μια φωτογραφία του Κλοντ Σάνον και μια ζωγραφιά του Χοκουσάι. Οι ίδιοι εκτιμούν πως είναι δυνατή η ανάκτησή τους με ακρίβεια 99,9%. Επίσης, εκτιμούν πως στο μέλλον θα είναι δυνατή η χρήση πιο φθηνών μορίων, με κόστος μόλις ενός σεντ για την καταγραφή 100.000.000 bits πληροφοριών.