محققان دانشگاه «براون» در آمریکا با انجام این پژوهش نشان داده‌اند که دی. ان. ای تنها مولکولی نیست که می‌توانیم برای ذخیره‌سازی دیجیتالی از آن استفاده کنیم. این محققان نشان دادند که حلال‌های حاوی قندها، آمینواسیدها و سایر مولکول‌های کوچک را می‌توان جایگزین «هارد درایوها» (دیسک‌های سخت) کرد. این محققان موفق شدند که تصاویری از یک گربه مصری، یک لنگر و یک کوه را با استفاده از آرایه‌ای از این مولکول‌های کوچک ذخیره و بازیابی کنند. آنها می‌گویند که این رویکرد باعث ایجاد ذخیره‌سازی‌هایی می‌شود که آسیب‌پذیری کمتری نسبت به هک شدن دارند و در شرایط سخت زیست محیطی نیز می‌تواند کارایی داشته باشد.

محققان دانشگاه براون با الهام از تحقیقات اخیر که نشان دادند ذخیره‌سازی داده در دی. ان. ای امکان‌پذیر است در این پژوهش درصدد بررسی این موضوع برآمدند که آیا مولکول‌های کوچک‌تر و ساده‌تر نیز می‌توانند اطلاعات فشرده را کدگذاری کنند یا خیر.

قند دیجیتالی

محققان برای بررسی این موضوع مخلوط‌هایی از متابولیت‌های (اجزای شرکت‌کننده در سوخت‌وساز سلولی) متعارف ایجاد کردند. آنها حلال‌های حاوی قندها، آمینو اسیدها و سایر مولکول‌های کوچکی که انسان‌ها و سایر ارگانیسم‌های زنده برای هضم غذا و یا انجام سایر عملکردهای مهم شیمیایی از آنها استفاده می‌کنند، درست کردند. ایده محققان این بود که از حضور و یا عدم حضور متابولیت‌های خاص در این مخلوط‌ها به عنوان کدهای دو دویی برای رمزگذاری اطلاعات دیجیتالی استفاده شود.

برای مثال به منظور ایجاد تصور یک کوه، محققان از مخلوط‌هایی از شش متابولیت مختلف استفاده کردند که توسط ربات‌ها بر روی یک ظرف نقطه‌گذاری می‌شدند. آنها در مجموع هزار و ۲۴ نقطه ایجاد کردند که در هر نقطه این شش متابولیت یا حضور داشتند و یا نداشتند و به این ترتیب اطلاعات کافی باینری را برای کدگذاری تصویر ۶۱۴۲ پیکسلی فراهم کردند.

محققان در این پژوهش موفق شدند که این داده‌ها را با دقت حدود ۹۹ درصدی بازیابی کنند. آنها برای این کار با استفاده از یک طیف‌سنج جمعی مخلوط شیمیایی هر قطره را تجزیه و تحلیل کردند. آنها همچنین با استفاده از مخلوط‌هایی از ۱۲ متابولیت موفق شدند که تصویری با شفافیت بسیار بالاتری از یک گربه مصری را ذخیره کنند.

داده‌های فشرده

محققان برای کدگذاری این تصاویر که تقریباً به اندازه ناخن انگشت شصت هستند، از صفحات استانداردی به اندازه کف دست استفاده کردند. با این حال آنها متذکر شدند که با کوچک‌تر کردن اندازه فیزیکی ابزارهای ذخیره‌سازی متابلویک می‌توان سرعت این رویه را افزایش داد.

مولکول‌های متابولیت از دی. ان. ای و پروتئین‌ها بسیار کوچک‌تر هستند و انواع مختلفی از آنها وجود دارد. این به آن معنی است که آنها می‌توانند مقادیر کمی از داده را به صورت فشرده‌تری از دی. ان. ای ارائه دهند.

این مولکول‌ها برای بازیابی اطلاعات نیازی به صرف انرژی ندارند و بسته به مولکول‌ها و شرایط زیست‌محیطی، داده‌ها می‌توانند ماه‌ها یا سال‌ها باقی بمانند. در حقیقت حافظه مولکولی می‌تواند با توجه به ویژگی‌های مولکول‌ها در شرایطی مانند دمای شدید، فشار و نیروی مکانیکی از حافظه الکترونیکی پایدارتر باشد.

همچنین با استفاده از ذخیره‌سازی مولکولی می‌توان مقادیر زیادی از داده‌ها را به صورت آفلاین ذخیره و از هک شدن اطلاعات جلوگیری کرد.