Noch nie war der Zugang zu Daten so einfach wie heute. Mit den Smartphones in der Hosentasche haben wir quasi Zugang zum gesamten Wissen der Menschheit. Allerdings müssen diese vielen Daten auch irgendwo gespeichert werden. Große Serverfarmen benötigen nicht nur viel Platz, sondern sie verbrauchen auch große Mengen Energie. Außerdem erfordern sie einen großen Aufwand, um für die nötige Datensicherheit zu sorgen. Forschern der Universität Harvard ist es nun gelungen, ein System zu entwickeln, das Daten auf organische Moleküle schreiben und diese auch wieder lesen kann. Theoretisch könnten Daten mit dieser Methode für mehrere Jahrtausende gesichert werden.


Bild: Michael J. Fink

Besser als Datensicherung auf DNA

Wenn es in der Natur um die Speicherung von Informationen geht, ist DNA das Mittel der Wahl. Auf ihr können große Menge Daten auf kleinem Raum gespeichert werden. Die Daten sind außerdem sehr stabil und können Jahrtausende überdauern. Deshalb liegt es nicht fern, Möglichkeiten zu untersuchen, mit denen Daten in DNA geschrieben und gesichert werden können.

Aber DNA hat auch ihre Probleme. Für ein Molekül ist sie relativ groß, und das Schreiben und Lesen von Daten auf DNA kann ein sehr zeitaufwändiger Prozess sein. Ein Team der Universität Harvard hat sich daher auf die Suche nach Alternativen gemacht. „ We set out to explore a strategy that does not borrow directly from biology. We instead relied on techniques common in organic and analytical chemistry, and developed an approach that uses small, low molecular weight molecules to encode information„, erklärt Brian Cafferty, erster Autor der Studie.


Anstatt DNA haben die Forscher sich Oligopeptiden zugewandt, kleinen Molekülen aus mehreren Aminosäuren. Als Grundlage für den von ihnen entwickelten Prozess haben die Forscher kleine Mikroplatten genommen, die je 384 kleine Aussparungen haben. Verschiedene Kombinationen von Oligopeptiden werden dann in die Aussparungen gesetzt und repräsentieren ein Byte an Daten. Das Ganze basiert auf dem binären System: Die Anwesenheit eines bestimmten Oligopeptids repräsentiert eine 1, seine Abwesenheit eine 0. Mit Hilfe eines Massenspektrometers können die Daten wieder ausgelesen werden.

 

Große Mengen Daten auf kleinem Raum

Im Testbetrieb gelang es den Forschern, mit ihrer Methode 400 Kilobyte an Daten auf den Speicher zu schreiben, sie zu speichern und dann wieder zu lesen. Unter den Daten war ein Vorlesungsskript, ein Foto und ein Gemälde. Dabei erreichten sie eine durchschnittliche Schreibgeschwindigkeit von 8 Bit pro Sekunde. Gelesen werden konnte mit einer Geschwindigkeit von 20 Bit pro Sekunde.

Das System hat laut seinen Entwicklern mehrere Vorteile. Oligopeptide können theoretisch mehrere Tausend Jahre stabil bleiben, sodass die neue Speichermethode ideal als Langzeitspeicher geeignet wäre. Außerdem können so große Mengen an Daten auf relativ kleinem Raum gespeichert werden. Die ganze New York Public Library, so die Forscher, fände auf einem Teelöffel Proteinen Platz.

Die Forscher wollen nun daran arbeiten, die Schreib- und Lesegeschwindigkeit des Systems zu erhöhen. Angedacht ist etwa, für das Schreiben der Daten spezielle Drucker zu verwenden.

via Harvard University

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