The Great Wave off Kanagawa by Hokusai
Katsushika Hokusai’s 1829 print, “The Great Wave off Kanagawa.” Image: Library of Congress/Wikimedia Commons
Τεχνολογία

Επιστήμονες Aποθήκευσαν Aυτόν τον Διάσημο Ιαπωνικό Πίνακα σε Μόρια Πρωτεΐνης

Σύμφωνα με έρευνες, με αυτή τη μέθοδο θα μπορούσε να αποθηκευτεί όλο το περιεχόμενο της Δημόσιας Βιβλιοθήκης της Νέας Υόρκης σε ένα κουταλάκι μόρια πρωτεΐνης.
RD
Κείμενο Rob Dozier
7.5.19

Ερευνητές από το Χάρβαρντ και το Πανεπιστήμιο Νορθγουέστερν έχουν αποθηκεύσει την ξυλογραφία του Hokusai από τον 19ο αιώνα «Το μεγάλο κύμα έξω από την Καναγκάουα» χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο που περιλαμβάνει μόρια πρωτεΐνης.

Με τα χρόνια, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει τεχνικές για να αποθηκεύουν με ακρίβεια πληροφορίες σε DNA, που, αν αναπτυχθεί πλήρως, θα μπορούσε να αλλάξει την τεχνολογία της πληροφορίας μειώνοντας τον κίνδυνο κυβερνοεπιθέσεων ή περιβαλλοντικών κινδύνων όπως φωτιές ή πλημμύρες που θα μπορούσαν αν θέσουν σε κίνδυνο τον σκληρό δίσκο ενός υπολογιστή ή ένα βιβλίο. Παρ’ όλη την πρόοδο, η διαδικασία αποθήκευσης ψηφιακής πληροφορίας στο DNA παραμένει ακριβή και χρονοβόρα.

ΔΙΑΦΗΜΙΣΗ

Ο Brian Cafferty, μεταδιδακτορικός στο Harvard’s Whiteside Research Group και βασικός συγγραφέας του άρθρου που περιγράφει αυτή την τεχνική, είπε ότι η μέθοδος που ανάπτυξε η ομάδα του είναι πιο φτηνή και λιγότερο κοπιαστική και χρονοβόρα. «Φαντάσου να αποθηκεύσεις όλο το περιεχόμενο της Δημόσιας Βιβλιοθήκης της Νέας Υόρκης με ένα κουταλάκι πρωτεΐνη», ανέφερε στο δελτίο τύπου του Χάρβαρντ.

Ο Cafferty, ο οποίος είναι χημικός, συνεργάστηκε με ερευνητές στο Νορθγουέστερν, ειδικούς στην αυτοματοποίηση και στη φασματομετρία μάζας, μια τεχνική που ταξινομεί τα μόρια με βάση τη μάζα χρησιμοποιώντας ιονισμό. Με τη συνεισφορά τους βελτιστοποίησαν τη διαδικασία του να καταχωρούν και να ξαναδιαβάζουν τις πληροφορίες.

«Αρχικά θέλαμε να εξερευνήσουμε μια στρατηγική που δεν δανείζεται άμεσα από τη βιολογία», δήλωσε ο Cafferty στο Motherboard. «Βασιστήκαμε σε τεχνικές που είναι συνήθειες στην οργανική και αναλυτική χημεία, και αναπτύξαμε μια προσέγγιση όπου χρησιμοποιούνται μικρά, χαμηλού βάρους μόρια για να κωδικοποιήσουμε τις πληροφορίες».

Η ομάδα του Cafferty χρησιμοποίησε μόρια πρωτεΐνης που λέγονται ολιγοπεπτίδια, τα οποία είναι μικρότερα από το DNA και μπορούν να συντεθούν πιο γρήγορα. Ο Cafferty λέει πως αυτό μειώνει τον χρόνο και τον κόπο. Και ανάλογα με το πόσα πεπτίδια ενώνονται, τα ολιγοπεπτίδια ποικίλουν ως προς τη μάζα.

Για την εισαγωγή της πληροφορίας χρησιμοποιείται αμερικανικός πρότυπος κώδικας για ανταλλαγή πληροφοριών 8 bit, που σημαίνει ότι κάθε χαρακτήρας (αριθμοί, γράμματα και στην περίπτωση των εικόνων, πίξελ) αναπαρίσταται από μια ομάδα οχτώ άσσων και μηδενικών. Αν ένα μόρια εμφανίζεται στην πληροφορία, αναπαρίσταται με το ένα, και αν είναι απόν, με το μηδέν. Έπειτα τα ολιγοπεπτίδια με οχτώ ποικίλες μάζες τοποθετούνται σε μια επίπεδη πλακέτα με πολλά μικροσκοπικά δοχεία, που εν συνεχεία τυπώνεται σε μια μεταλλική επιφάνεια όπου αποθηκεύεται

ΔΙΑΦΗΜΙΣΗ

Η ομάδα έγραψε στο δελτίο τύπου, «Ένα Μ για παράδειγμα, χρησιμοποιεί τέσσερα από τα οχτώ πιθανά ολιγοπεπτίδια, το καθένα με διαφορετική μάζα. Τα 4 που υπήρχαν αναπαρίσταντο με το 1 και τα 4 απόντα με 0».

Για την ανάκτηση των πληροφοριών, μελετάνε την πλακέτα με με ένα φασματόμετρο μάζας, που ταξινομεί τα μόρια ανάλογα με τη μάζα και τους λέει ποια υπάρχουν και ποια όχι. Με αυτή τη μέθοδο, ένας συνδυασμός οχτώ ολιγοπεπτίδιων μπορεί να αποθηκεύσει ένα byte πληροφορίας, και 32 τέσσερα bytes. Η ομάδα μπορεί να ανακτήσει τις πληροφορίες με ακρίβεια 99.9 %.

Εκτός από τον πίνακα του Hokusai, ο Cafferty και η ομάδα του έχουν αποθηκεύσει μια φωτογραφία του Claude Shannon ο οποίος συχνά αναφέρεται ως ο πατέρας της θεωρίας της πληροφορίας και μια γνωστή διάλεξη του φυσικού Richard Feynman.


«Downloading» Πεποιθήσεων από το Σύμπαν

Παρακολουθήστε όλα τα βίντεo του VICE, μέσω της νέας σελίδας VICE Video Greece στο Facebook


Η ομάδα του Cafferty χρησιμοποίησε ολιγοπεπτίδια στην έρευνα επειδή τα διαφορετικά μεγέθη τους βοήθησαν στην ανάγωση, αλλά είπε ότι η διαδικασία θα μπορούσε να γίνει με οποιαδήποτε ελατά μόρια. Και η χρήση άλλων μορίων θα διασφάλιζε ότι η πληροφορία που κωδικοποιείται θα μπορούσε να διαρκέσει περισσότερο από άλλες μεθόδους που ήδη χρησιμοποιούμε και θα χρειαζόταν λίγη ενέργεια για να διατηρηθεί.

Στη συνέχεια, ο Cafferty θα ήθελε να δοκιμάσει να χρησιμοποιήσει υδρογονάνθρακες, μια διαφορετική ομάδα μορίων πιο σταθερά από τα πεπτίδια. Αλλά λέει ότι χρειάζεται συμφωνία και συμμετοχή και από άλλους ερευνητές για να τα βελτιστοποιήσει για χρήση σε μεγαλύτερη κλίμακα.

«Αυτή η προσέγγιση μοιάζει πιο ταιριαστή για μακροπρόθεσμη αποθήκευση των πιο σημαντικών μας πληροφοριών – δεδομένα που θέλουμε να διατηρηθούν αφότου ο πολιτισμός μας θα έχει αφανιστεί», είπε ο Cafferty. «Πιο ρεαλιστικά, αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ασφαλή, μακροπρόθεσμη αποθήκευση ιατρικών αρχείων ή για την επαλήθευση προϊόντων στην παγκόσμια εφοδιαστική αλυσίδα».

ΔΙΑΦΗΜΙΣΗ