Neonkleurstoffen concurreren met DNA om de volgende versleutelaar voor statistieken wereldwijd te worden

Neon Dyes Compete with DNA to Become the Next Global Statistics Encryptor

Computer bits of “zero” and “1” are transformed into warm crimson and electric blue molecules.

Harvard researchers are working on a colorful way to store digital facts — combinations of fluorescent dyes. These drinks, they think, may want to update the cumbersome, hackable, electricity-burning magnetic tapes we still use to preserve valuable facts.

Ja, voor langdurige opslag van statistieken gebruiken we niettemin banden die verwijzen naar de muziekcassettes en VHS-films die waarschijnlijk ergens in uw kelder zijn opgeslagen. Maar terwijl deze banden krachtig zijn, nemen ze een groot deel van het lichaam in beslag, vormen ze veiligheidsrisico’s, verbruiken ze een waarheidsgetrouwe hoeveelheid stroom, zijn ze duur om vast te houden en blijven ze het best mogelijk voor ongeveer twee decennia.

“De hoeveelheid kracht die nodig is om de centra waarin de informatie is opgeslagen te houden, is behoorlijk buitensporig – en wordt steeds hoger”, zegt George Whitesides, een professor binnen het Department of Chemistry aan de Harvard University en hoofdontwerper van studies die woensdag via de Amerikaanse Chemische Vereniging.

Daarom keek zijn bemanning naar fluorescerende combinaties. Whitesides kwam op het unieke idee door eerst een vraag te stellen: “Hoe bewaar je records op een van deze manieren die gemakkelijk te doen is, maar heeft als kenmerk dat het de elektriciteit minimaliseert die nodig is om het opgeslagen te bewaren en niet langer vereist wijdverbreide hoeveelheden van de nieuwe generatie om het te laten werken?”

Hij zegt dat zijn uitvinding gebruik maakt van in de handel verkrijgbare, veel goedkopere materialen en “geen elektriciteit nodig heeft zodra je het bericht, de afbeelding of wat dan ook, kilometers hebt geschreven.”

Als bewijs van voorschrift codeerden Whitesides en zijn team een ​​iconisch onderzoeksartikel geschreven met de hulp van Michael Faraday met hun brouwsels met neonkleurstoffen. Ze kozen voor zeven fluorescerende moleculen die verkocht konden worden, creëerden diverse combo’s die de reeksen van pc-taal, banen vormden, en gebruikten een inkjetprinter om de combo’s volledig op een klein deel van een toch al kleine dia te plaatsen.

In feite hebben ze 14, halve bytes aan statistieken gecondenseerd — 112.600 bits — om een ​​locatie van 2 inch (tweeënvijftig millimeter) af te ronden. Als een magneetband zou worden gebruikt, zouden de platen ongeveer 59 millimeter van een strook in beslag hebben genomen. Hoewel het verschil klein lijkt wanneer het geïsoleerd is, zou die grotere ruimte, hoewel verergerd, een hoop ruimte in garagefaciliteiten moeten vrijmaken.

Van daaruit las de bemanning de feiten die ze hadden afgedrukt met een fluorescentiemicroscoop, een hulpmiddel dat vaak door chemici wordt gebruikt. Het bleek dat het artikel van Faraday feilloos was gecodeerd en dat de microscoop de fluorescentiestatistieken meer dan 1000 keer bestudeerde en geen enorm gebrek aan gegevens gebruikte. Bovendien, omdat de gegevens volledig op de grond zijn gefuseerd, zou het waarschijnlijk behoorlijk moeilijk zijn om te hacken en de onderzoekers accepteren dat het waar is dat het nu niet kan vragen om ongelooflijk dure conserveringsmaatregelen in de toekomst.

Natuurlijk vraag je je misschien af ​​of je de platen niet gewoon op een USB kunt kopen. Wat zijn ‘de cloud’ en SSD-harde schijven ongeveer? Natuurlijk lopen de apparaten echter het risico op waterschade of kunnen ze in de loop der jaren ook verslechteren, tussen verschillende valkuilen voor vaardigheden. In tegenstelling tot onze dagelijkse digitale records, worden dingen die een eersteklas lange garage nodig hebben, niet op deze manier bewaard – en zouden ze ook niet moeten worden – bewaard.

“Dat kan variëren van patiëntinformatie en medische dossiers tot zaken die kinderfoto’s zijn”, aldus Whitesides.

Een nadere blik op fluorescerende binaire code

Elk van de zeven vloeistoffen van Whitesides bevat een afzonderlijk molecuul dat een golflengte uitstraalt die overeenkomt met zijn schaduw. Deze moleculen kunnen onverwachts worden afgelezen met behulp van een fluorescentiemicroscoop. De hele charmante operatie is geworteld in hoe mensen communiceren met computersystemen.

Laten we een stap terug doen. In computertaal wordt informatie opgeslagen in bits van nullen en enen. Woorden kunnen worden gevormd met unieke reeksen van die bits, bestaande uit “0101”, en lange combinaties van dergelijke reeksen vormen zinnen – en dit alles is binaire code. Gewoonlijk worden niet-gecomprimeerde bits op magnetische banden geschreven zoals je zou verwachten, een beetje zoals het schrijven van zinnen op vele, vele stukjes papier.

“Magneetband, je hebt een bepaald apparaat dat een magneetbandschrijver [en] lezer is,” verklaarde Whitesides. “En dat kan een hulpmiddel zijn dat je gebruikt bij het computeren, in samenwerking met je computer of wat voor garagegadget je ook hebt.”

Maar bij de evaluatie van de ouderwetse structuur van magneetband kan een stip van de nieuwe combinaties van de groep tegelijkertijd een groep bits vertegenwoordigen.

Laten we anticiperen dat we een aggregaat maken voor een verzameling van drie cijfers. We hebben de kleuren paars voor gebied 1, groen voor gebied 2 en blauw voor ruimte drie. Aanwezigheid van die kleuren is een stukje “1” en de afwezigheidsmethode is een beetje “0”.

Als de combinatie het meest effectieve karmozijn heeft, betekent dit dat het een ketting van ‘honderd’ vertegenwoordigt.

“Je zou elke combinatie van één en nul kunnen maken in deze drie gebieden die je hebt ingesteld voor de zin waarmee je loopt,” zei Whitesides. “Elke plek kan een ketting vertegenwoordigen.”

Hij voegde eraan toe: “Als je 1s en 0s zou kunnen vertegenwoordigen door middel van het mengen van [kleurstoffen], zul je zien hoe je dan van daar naar binaire code kunt gaan — en binaire code stelt je in staat om tekst te kopiëren … of foto’s te repliceren .”

Momenteel probeert Whitesides de grote verscheidenheid aan neonstippen af ​​te leiden die eerder op een objectglaasje kunnen worden geplaatst dan dat de microscoop geen composities meer kan detecteren. Op die manier kan hij precies bepalen hoe tonnen compressie van de binaire code kan worden voltooid, zodat beperking zoveel mogelijk lichaamsoppervlak overneemt.

The next steps, he says, involve studying the pleasant way to store the slides — optimistically one that doesn’t require too much power.

Whitesides isn’t alone in running on molecular techniques for storing digital facts. A very popular zone now is the DNA-inspired record garage. But “the synthesis of long strands of DNA, which is what it takes to make a storage medium, it’s really like DNA is just a pretty intensive pastime,” he explained.

Either way, Whiteside’s fluorescent dye technique, the researchers say, interprets information at a faster rate than any modern molecular garage tool made up of DNA.

“But they are all exciting and this matter of a garage of statistics is something that is just beginning,” he stated. “We’ll have to see what happens in the coming years.”