Цитата Джейн Остин, закодированная в полимере

Используя новую технику хранения молекулярных данных, исследователи из Техасского университета в Остине закодировали цитату из классического романа Джейн Остин «Мэнсфилд Парк» в серии олигомеров, которые третья сторона могла прочитать без предварительного знания структур, которые кодировали прохождение. Результаты, опубликованные 2 в журнале Cell Reports Physical Science, иллюстрируют метод кодирования данных, который обеспечивает большую плотность информации, чем подходы на основе ДНК, и который основан на уретаноподобных пластиках – очень доступном и структурно модифицируемом химическом сырье – вместо нуклеиновых кислот.


«Эта работа – еще один шаг к долгосрочной цели использования синтетических полимеров с заданной последовательностью для хранения информации», – говорит Эрик Анслин, профессор химии Техасского университета в Остине и автор исследования. «Это создает основу и, надеюсь, вдохновит на дальнейшую работу по практическому использованию молекул для полезного хранения информации».

По мере того как общество производит огромные объемы данных, ученые постоянно ищут надежные, надежные и экономичные способы хранения информации. Молекулярные подходы предлагают особенно привлекательное решение, поскольку они могут сохранять информацию с гораздо более высокой плотностью, чем ведущие технологии на основе кремния.

«Теоретически в полимерах можно закодировать любую информацию», – говорит Анслин. «На практике мы видели книги и картинки, среди прочего, хранящиеся в молекулах».

Однако, несмотря на их огромный потенциал хранения информации, полимеры, такие как пластмассы, лишены достаточно недорогих, эффективных и широко воспроизводимых подходов к “записи” и “чтению” информации.

Чтобы преодолеть эти проблемы, Сэмюэл Дальхаузер, исследователь из Техасского университета, и его коллеги с помощью новой техники закодировали выбранный отрывок из Мэнсфилд-парка в серию олигоуретанов. Отрывок гласит: «Если одна схема счастья терпит неудачу, человеческая природа обращается к другой; если первый расчет неверен, мы делаем вторую лучше: где-то мы находим утешение».

«Этот конкретный отрывок был выбран, потому что мы чувствовали, что он воодушевляет в эти трудные времена, и его легко понять без контекста в книге», – говорит Дальхаузер.

Во-первых, исследователи сжали текст в битовую строку (последовательность двоичных цифр), используя алгоритм, прежде чем преобразовать его в шестнадцатеричную систему счисления, которая состоит из 16 символов и позволяет компьютерам организовывать большие двоичные строки цифр. Шестнадцатеричная строка из 158 символов затем была синтезирована в 18 олигоуретанов, каждый длиной 10 мономеров. Чтобы расшифровать только что закодированную информацию, исследователи работали задом наперед. Они секвенировали олигомеры, используя самосожжение, при котором соединения спонтанно фрагментировались на мономеры в результате каскада реакций, и загрузили данные секвенирования в программное обеспечение декодера, которое присвоило молекулам их соответствующие шестнадцатеричные символы. В конечном итоге команде удалось воспроизвести полностью неповрежденный отрывок с полной точностью.

Чтобы дополнительно проверить методику, исследователи попросили коллегу, не связанного с проектом, «прочитать» закодированный материал, следуя набору инструкций. Участник правильно расшифровал все символы, кроме двух, с первой попытки и, получив несколько измененный набор инструкций, правильно расшифровал все мономеры со второй попытки.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments