Dai libri ai floppy disk alla memoria magnetica, le tecnologie per memorizzare le informazioni continuano a migliorare. Eppure minacce semplici come l'acqua e complesse come gli attacchi informatici possono ancora corrompere i nostri registri.

Mentre il boom dei dati continua, sempre più informazioni vengono archiviate in sempre meno spazio. Anche la nuvola, il cui nome promette opaco, spazio infinito:alla fine raggiungerà il limite di archiviazione, non può contrastare tutti gli hacker, e divora energia. Ora, un nuovo modo di archiviare le informazioni vive al di fuori di Internet hackerabile, non usa energia una volta scritta, e, secondo uno dei ricercatori che l'hanno sviluppato, "potrebbe consentire la conservazione delle informazioni per milioni di anni".

"Pensa di conservare il contenuto della Biblioteca Pubblica di New York con un cucchiaino di proteine, " ha detto Brian Cafferty, uno studioso postdottorato nel laboratorio di George Whitesides e autore di un articolo che descrive la nuova tecnica. Il lavoro è stato svolto in collaborazione con Milan Mrksich e il suo gruppo alla Northwestern University.

"Almeno in questa fase, non vediamo questo metodo in competizione con i metodi esistenti di archiviazione dei dati, " ha detto Cafferty. "Noi invece lo vediamo come complementare a quelle tecnologie e, come obiettivo iniziale, adatto per l'archiviazione dei dati di archiviazione a lungo termine."

Lo strumento chimico di Cafferty potrebbe non sostituire la nuvola. Ma il sistema di archiviazione offre un'alternativa allettante agli strumenti di conservazione biologica come il DNA sintetico, che gli scienziati hanno recentemente imparato a manipolare per registrare qualsiasi informazione, comprese le GIF, tutorial di cucina, testo, e musica.

Ma mentre il DNA è piccolo rispetto ai chip dei computer, è grande nel mondo molecolare. E la sintesi del DNA richiede lavoro qualificato e spesso ripetitivo. Se ogni messaggio deve essere progettato da zero, lo stoccaggio delle macromolecole potrebbe essere un lavoro lungo e costoso.

"Abbiamo deciso di esplorare una strategia che non prende in prestito direttamente dalla biologia, "Cafferty ha detto. "Ci siamo invece affidati a tecniche comuni in chimica organica e analitica, e sviluppato un approccio che utilizza piccoli, molecole a basso peso molecolare per codificare le informazioni."

Con una sola sintesi, il team ha prodotto molecole abbastanza piccole per codificare più video contemporaneamente, rendendo l'approccio meno laborioso e più economico di uno basato sul DNA. Per le loro molecole a basso peso, il team ha selezionato oligopeptidi (due o più peptidi legati insieme), che sono comuni, stabile, e più piccolo del DNA, RNA, o proteine.

Gli oligopeptidi variano in massa, a seconda del numero e del tipo di amminoacidi. mischiati insieme, sono distinguibili tra loro, come lettere nella zuppa dell'alfabeto.

Creare parole dalle lettere è un po' più complicato:in un micropozzetto, come una versione in miniatura di una talpa, ma con 384 fori, ogni pozzetto contiene oligopeptidi. Quando l'inchiostro viene assorbito su una pagina, le miscele oligopeptidiche vengono assemblate su una superficie metallica dove vengono conservate. Se il team vuole rileggere ciò che "hanno scritto, "guardano uno dei pozzi attraverso uno spettrometro di massa, che ordina le molecole in base alla massa. Questo dice loro quali oligopeptidi erano presenti o assenti:la loro massa li tradisce.

Per tradurre il miscuglio di molecole in lettere e parole, i ricercatori hanno preso in prestito il codice binario. una M, Per esempio, utilizza quattro degli otto possibili oligopeptidi, ciascuno con una massa diversa. I quattro galleggianti nel pozzo ricevono un 1, mentre i quattro mancanti ricevono uno zero. Il codice binario molecolare punta a una lettera corrispondente o, se l'informazione è un'immagine, un pixel corrispondente.

Con questo metodo, una miscela di otto oligopeptidi potrebbe immagazzinare un byte di informazioni; 32 può memorizzare quattro byte; e così via.

Finora, Cafferty e il suo team hanno "scritto, " immagazzinato, e "leggere" la famosa conferenza del fisico Richard Feynman "There Is Plenty of Room at the Bottom, " una foto di Claude Shannon (conosciuto come il padre della teoria dell'informazione), e il dipinto su legno di Hokusai "La grande onda al largo di Kanagawa". Poiché si stima che l'archivio digitale globale raggiungerà i 44 trilioni di gigabyte entro il 2020 (10 volte la sua dimensione nel 2013), l'immagine di uno tsunami sembrava appropriata.

Il team può recuperare i capolavori archiviati con una precisione del 99,9%. La loro scrittura è in media di otto bit al secondo e la loro lettura, 20. Poiché la loro velocità di scrittura supera di gran lunga la scrittura con DNA sintetico, in questa fase la lettura potrebbe essere sia più rapida che più economica con la macromolecola. Ma con una tecnologia più veloce, le velocità della squadra probabilmente aumenteranno. Una stampante a getto d'inchiostro, Per esempio, potrebbe generare cali a tassi di 1, 000 al secondo e stipare più informazioni in aree più piccole. E spettrometri di massa migliorati potrebbero acquisire ancora più informazioni alla volta.

La squadra potrebbe anche migliorare la stabilità, costo, e capacità del loro immagazzinamento molecolare con diverse classi di molecole. I loro oligopeptidi sono realizzati su misura e, perciò, più costoso. Ma i futuri costruttori di biblioteche potrebbero acquistare molecole poco costose come gli alcantioli, che potrebbe registrare 100, 000, 000 bit di informazioni per un solo centesimo. A differenza di altri sistemi di memorizzazione delle informazioni molecolari, che si basano su una molecola specifica, questo approccio può utilizzare qualsiasi molecola malleabile purché possa essere manipolata in bit distinguibili.

Gli oligopeptidi e scelte simili sono già resistenti. "Gli oligopeptidi hanno stabilità di centinaia o migliaia di anni in condizioni adatte, " secondo la carta. Le molecole resistenti possono resistere senza luce o ossigeno, a caldo e siccità. E, a differenza della nuvola, a cui gli hacker possono accedere dalla loro poltrona preferita, l'archiviazione molecolare è accessibile solo di persona. Anche se un ladro trova la scorta di dati, chimica è necessaria per recuperare il codice.

Questa storia è pubblicata per gentile concessione della Harvard Gazette, Il giornale ufficiale dell'Università di Harvard. Per ulteriori notizie universitarie, visita Harvard.edu.