Livros podem queimar. Computadores são hackeados. Os DVDs degradam. Tecnologias para armazenar informações - tinta no papel, computadores, CDs e DVDs, e até mesmo DNA - continue a melhorar. E ainda, ameaças tão simples como a água e tão complexas como ataques cibernéticos ainda podem corromper nossos registros.

À medida que o boom de dados continua a crescer, mais e mais informações são arquivadas em cada vez menos espaço. Até mesmo a nuvem - cujo nome promete opaco, espaço infinito - eventualmente ficará sem espaço, não pode frustrar todos os hackers, e engole energia. Agora, uma nova maneira de armazenar informações pode armazenar dados de maneira estável por milhões de anos, vive fora da Internet hackeavel, e, uma vez escrito, não usa energia. Tudo que você precisa é um químico, algumas moléculas baratas, e suas informações preciosas.

"Pense em armazenar o conteúdo da Biblioteca Pública de Nova York com uma colher de chá de proteína, "diz Brian Cafferty, primeiro autor no artigo que descreve a nova técnica e um estudioso de pós-doutorado no laboratório de George Whitesides, o Woodford L. e Ann A. Flowers University Professor na Universidade de Harvard. O trabalho foi realizado em colaboração com Milan Mrksich e seu grupo na Northwestern University.

"Pelo menos nesta fase, não vemos este método competindo com os métodos existentes de armazenamento de dados, "Cafferty diz." Em vez disso, vemos isso como um complemento a essas tecnologias e, como objetivo inicial, bem adequado para armazenamento de dados de arquivamento de longo prazo. "

A ferramenta química de Cafferty pode não substituir a nuvem. Mas o sistema de arquivamento oferece uma alternativa atraente para ferramentas de armazenamento biológico como o DNA. Recentemente, os cientistas descobriram como manipular nosso fiel guardião da informação genética para codificar mais do que apenas a cor dos olhos. Os pesquisadores agora podem sintetizar fitas de DNA para registrar qualquer informação, incluindo vídeos de gatos, tendências de dieta, e tutoriais de culinária (se deveriam é outra questão).

Mas, embora o DNA seja pequeno em comparação com os chips de computador, a macromolécula é grande no mundo molecular. E, A síntese de DNA requer trabalho qualificado e frequentemente repetitivo. Se cada mensagem precisa ser projetada do zero, o armazenamento de macromoléculas pode se tornar um trabalho longo e caro.

“Propusemo-nos a explorar uma estratégia que não se apropria diretamente da biologia, "Cafferty diz." Em vez disso, confiamos em técnicas comuns em química orgânica e analítica, e desenvolveu uma abordagem que usa pequenos, moléculas de baixo peso molecular para codificar informações. "

Com apenas uma síntese, a equipe pode produzir moléculas pequenas o suficiente para codificar vários vídeos de gatos ao mesmo tempo, tornando esta abordagem menos trabalhosa e mais barata do que uma baseada em DNA.

Para suas moléculas de baixo peso, a equipe selecionou oligopeptídeos (dois ou mais peptídeos ligados entre si), que são comuns, estábulo, e menor que o DNA, RNA ou proteínas.

Os oligopeptídeos também variam em massa, dependendo de seu número e tipo de aminoácidos. Misturados, eles são distinguíveis um do outro, como letras na sopa de letrinhas.

Criar palavras com as letras é um pouco complicado:em um micropoço - como uma versão em miniatura de uma toupeira whack-a-mole, mas com 384 orifícios de toupeira - cada poço contém oligopeptídeos com massas variadas. Assim como a tinta é absorvida em uma página, as misturas de oligopeptídeos são então montadas em uma superfície de metal onde são armazenadas. Se a equipe quiser ler o que eles "escreveram, "eles dão uma olhada em um dos poços através de um espectrômetro de massa, que classifica as moléculas por massa. Isso diz a eles quais oligopeptídeos estão presentes ou ausentes:sua massa os denuncia.

Então, para traduzir a confusão de moléculas em letras e palavras, eles pegaram emprestado o código binário. Um "M, " por exemplo, usa quatro dos oito oligopeptídeos possíveis, cada um com uma massa diferente. Os quatro flutuando no poço recebem um "1, "enquanto os quatro ausentes recebem um" 0 ". O código binário molecular aponta para uma letra correspondente ou, se a informação é uma imagem, um pixel correspondente.

Com este método, uma mistura de oito oligopeptídeos pode armazenar um byte de informação; 32 pode armazenar quatro bytes; e mais podem armazenar ainda mais.

Até aqui, Cafferty e sua equipe "escreveram, "armazenado, e "ler" a famosa palestra do físico Richard Feynman "Há muito espaço na parte inferior, "uma foto de Claude Shannon (conhecido como o pai da teoria da informação), e a xilogravura de Hokusai pintando A Grande Onda ao largo de Kanagawa. Uma vez que o arquivo digital global está estimado em 44 trilhões de gigabytes até 2020 (dez vezes maior que 2013), uma imagem de um tsunami parece apropriada.

Agora mesmo, a equipe pode recuperar suas obras-primas armazenadas com precisão de 99,9%. Sua "escrita" tem em média 8 bits por segundo e "leitura" em média 20 bits por segundo. Embora sua velocidade de "escrita" supere em muito a escrita com DNA sintético, a leitura poderia ser mais rápida e barata com a macromolécula.

Mas, com tecnologia mais rápida, as velocidades da equipe certamente aumentarão. Uma impressora jato de tinta, por exemplo, poderia gerar quedas a taxas de 1, 000 por segundo e empinar mais informações em áreas menores. E, espectrômetros de massa aprimorados poderiam receber ainda mais informações por vez.

A equipe também pode melhorar a estabilidade, preço, e capacidade de seu armazenamento molecular com diferentes classes de moléculas. Seus oligopeptídeos são feitos sob medida e, Portanto, mais caro. Mas os futuros construtores de bibliotecas poderiam comprar moléculas baratas (como alcanotióis) que custariam apenas um centavo para registrar 100, 000, 000 bits de informação.

Ao contrário de outros sistemas de armazenamento de informações moleculares, que dependem de uma molécula específica, esta abordagem pode usar qualquer molécula maleável, desde que possa ser manipulada em bits distinguíveis.

Oligopeptídeos - e escolhas semelhantes - já são resilientes. "Os oligopeptídeos têm estabilidades de centenas ou milhares de anos em condições adequadas, "de acordo com o jornal. As moléculas resistentes poderiam resistir sem luz ou oxigênio, em altas temperaturas e secas. E, ao contrário da nuvem, que os hackers podem acessar de sua poltrona favorita, o armazenamento molecular só pode ser acessado pessoalmente. Mesmo se um ladrão encontrar o estoque de dados, um pouco de química é necessária para recuperar o código.

A biblioteca molecular escalonável de Cafferty é estável, energia zero, e opção resistente à corrupção para armazenamento de informações no futuro. Então, se os livros queimam, computadores são hackeados, e DVDs falham, um whack-a-mole cheio de informações poderia persistir para lembrar a humanidade do futuro o quanto amamos um bom vídeo de gato.

O estudo é publicado em ACS Central Science .