Van boeken tot diskettes tot magnetisch geheugen, technologieën om informatie op te slaan blijven verbeteren. Toch kunnen bedreigingen zo eenvoudig als water en zo complex als cyberaanvallen onze gegevens nog steeds beschadigen.

Terwijl de databoom voortduurt, steeds meer informatie wordt op steeds minder ruimte opgeslagen. Zelfs de wolk - wiens naam ondoorzichtig belooft, eindeloze ruimte - zal uiteindelijk zijn opslaglimiet bereiken, kan niet alle hackers dwarsbomen, en slurpt energie op. Nutsvoorzieningen, een nieuwe manier om informatie op te slaan buiten het hackbare internet, verbruikt geen energie als het eenmaal is geschreven, en, volgens een van de onderzoekers die het hebben ontwikkeld, "zou ervoor kunnen zorgen dat informatie miljoenen jaren kan worden bewaard."

"Denk eraan om de inhoud van de New York Public Library op te slaan met een theelepel eiwit, " zei Brian Cafferty, een postdoctoraal wetenschapper in het lab van George Whitesides en auteur van een paper dat de nieuwe techniek beschrijft. Het werk werd uitgevoerd in samenwerking met Milan Mrksich en zijn groep aan de Northwestern University.

"In dit stadium tenminste we zien deze methode niet concurreren met bestaande methoden van gegevensopslag, " zei Cafferty. "We zien het in plaats daarvan als een aanvulling op die technologieën en, als eerste doel, zeer geschikt voor langdurige opslag van archiefgegevens."

Cafferty's chemische tool is misschien geen vervanging voor de cloud. Maar het archiveringssysteem biedt een aantrekkelijk alternatief voor biologische opslagmiddelen zoals synthetisch DNA, die wetenschappers onlangs leerden manipuleren om informatie vast te leggen, inclusief GIF's, kooklessen, tekst, en muziek.

Maar hoewel DNA klein is vergeleken met computerchips, het is groot in de moleculaire wereld. En DNA-synthese vereist geschoolde en vaak repetitieve arbeid. Als elk bericht helemaal opnieuw moet worden ontworpen, opslag van macromoleculen kan lang en duur werk zijn.

"We gingen op zoek naar een strategie die niet rechtstreeks leent van de biologie, " zei Cafferty. "In plaats daarvan vertrouwden we op technieken die gebruikelijk zijn in de organische en analytische chemie, en ontwikkelde een aanpak die gebruikmaakt van kleine, moleculen met een laag molecuulgewicht om informatie te coderen."

Met slechts één synthese, het team produceerde genoeg kleine moleculen om meerdere video's tegelijk te coderen, waardoor de aanpak minder arbeidsintensief en goedkoper is dan een op DNA gebaseerde aanpak. Voor hun lichtgewicht moleculen, het team selecteerde oligopeptiden (twee of meer aan elkaar gebonden peptiden), die gebruikelijk zijn, stal, en kleiner dan DNA, RNA, of eiwitten.

Oligopeptiden variëren in massa, afhankelijk van hun aantal en type aminozuren. Samengemengd, ze zijn van elkaar te onderscheiden, als letters in alfabetsoep.

Woorden maken van de letters is een beetje ingewikkelder:in een microwell, zoals een miniatuurversie van een whack-a-mol, maar met 384 gaten - elk putje bevat oligopeptiden. Wanneer inkt op een pagina wordt geabsorbeerd, de mengsels van oligopeptiden worden geassembleerd op een metalen oppervlak waar ze worden opgeslagen. Als het team wil teruglezen wat ze "schreven, " ze kijken naar een van de putten door een massaspectrometer, die de moleculen op massa sorteert. Dit vertelt hen welke oligopeptiden aanwezig of afwezig waren:hun massa verraadt ze.

Om de wirwar van moleculen in letters en woorden te vertalen, onderzoekers leenden de binaire code. een M, bijvoorbeeld, maakt gebruik van vier van de acht mogelijke oligopeptiden, elk met een andere massa. De vier die in de put drijven krijgen een 1, terwijl de ontbrekende vier een nul krijgen. De moleculair-binaire code wijst naar een corresponderende letter of, als de informatie een afbeelding is, een bijbehorende pixel.

Met deze methode, een mengsel van acht oligopeptiden zou één byte aan informatie kunnen opslaan; 32 kan vier bytes opslaan; enzovoort.

Tot dusver, Cafferty en zijn team hebben "geschreven, " opgeslagen, en "lees" natuurkundige Richard Feynman's beroemde lezing "Er is veel ruimte aan de onderkant, " een foto van Claude Shannon (bekend als de vader van de informatietheorie), en Hokusai's houtsnede "The Great Wave off Kanagawa." Aangezien wordt geschat dat het wereldwijde digitale archief tegen 2020 44 biljoen gigabyte zal bereiken (10 keer zo groot in 2013), een beeld van een tsunami leek passend.

Het team kan hun opgeslagen meesterwerken terugvinden met een nauwkeurigheid van 99,9 procent. Hun schrijven is gemiddeld acht bits per seconde en hun lezen, 20. Omdat hun schrijfsnelheid veel groter is dan schrijven met synthetisch DNA, in dit stadium zou het lezen zowel sneller als goedkoper kunnen zijn met het macromolecuul. Maar met snellere technologie, de snelheden van het team zullen waarschijnlijk toenemen. Een inkjetprinter, bijvoorbeeld, kan druppels genereren met een snelheid van 1, 000 per seconde en prop meer informatie in kleinere gebieden. En verbeterde massaspectrometers kunnen nog meer informatie tegelijk opnemen.

Het team zou ook de stabiliteit kunnen verbeteren, kosten, en capaciteit van hun moleculaire opslag met verschillende klassen moleculen. Hun oligopeptiden zijn op maat gemaakt en, daarom, duurder. Maar toekomstige bibliotheekbouwers zouden goedkope moleculen kunnen kopen zoals alkaanthiolen, die 100 kon opnemen, 000, 000 bits informatie voor slechts één cent. In tegenstelling tot andere moleculaire informatieopslagsystemen, die afhankelijk zijn van een specifiek molecuul, deze benadering kan elk kneedbaar molecuul gebruiken, zolang het maar kan worden gemanipuleerd in te onderscheiden bits.

Oligopeptiden en soortgelijke keuzes zijn al veerkrachtig. "Oligopeptiden hebben stabiliteit van honderden of duizenden jaren onder geschikte omstandigheden, " volgens de krant. De winterharde moleculen kunnen zonder licht of zuurstof, bij hoge hitte en droogte. En, in tegenstelling tot de wolk, waar hackers toegang toe hebben vanuit hun favoriete luie stoel, de moleculaire opslag is alleen persoonlijk toegankelijk. Zelfs als een dief de gegevensopslag vindt, chemie is nodig om de code op te halen.

Dit verhaal is gepubliceerd met dank aan de Harvard Gazette, De officiële krant van Harvard University. Voor aanvullend universiteitsnieuws, bezoek Harvard.edu.