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【奇亿平台最大总代】化学家的染料方法有望实现长期数据存储

在数字时代,每个字节的数据都需要去某个地方——最好在那里停留很长时间。当涉及到数据存储系统时,最后一部分是一个主要问题,通常持续时间不到 20 年。一群哈佛化学家正试图通过一种类似于微小墨水滴的创新来解决这个问题。

在ACS Central Science 的一篇新论文中, George Whitesides 实验室的研究人员描述了一种新的存储方法,该方法使用七种市售荧光染料的混合物来保存数据文件。染料由喷墨打印机滴下并用显微镜读取,显微镜可以检测每种染料发出的不同波长的光。然后,研究人员将分子中的二进制信息解码回文件、书籍、照片、视频或其他任何可以数字存储的东西。

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理论上,数据可以保存很长时间——数千年或更长时间。分子数据存储选项的长时间线优于当前用于数据存储的介质设备,如闪存驱动器、蓝光、磁存储条和计算机驱动器,最多可以存储40 年的信息,具有严格的大小限制,并且容易受到水损坏和黑客攻击。传统存储过程的另一个缺点是它们会消耗能量。即使云也有存储限制,需要庞大而昂贵的物理服务器,当然也容易被破坏。

“这种方法可以以低成本提供对档案数据存储的访问,”该论文的共同主要作者 Amit A. Nagarkar 说,他作为 Whitesides 实验室的博士后研究员进行了这项研究。“[它] 使用现有的商业技术——喷墨打印和荧光显微镜,提供对长期数据存储的访问。”

染色方法对于存储受监管的信息(例如财务和法律记录)以及在长期存储至关重要的情况下(如卫星数据)特别有用。染料存在于可破解的互联网之外,生产成本相对较低,而且如果没有特殊的显微镜就无法读取。一旦数据被记录下来,该技术就不会消耗能量。

染料分子滴在环氧树脂表面上,它们化学键合,将信息锁定到位。为了翻译不同染料中的信息位,研究人员使用了美国信息交换标准代码。他们想要存储的数据中的每个数字、字母和像素都由一组 1 和 0 表示,具体取决于特定染料是否存在。他们使用的荧光显微镜检测染料分子的存在与否。知道那里有哪些染料,他们可以解码二进制信息。研究人员报告说,信息的读取准确率为 99.6%,在 7.2 x 7.2 毫米的表面上,他们能够用染料写入 1,407,542 字节的数字信息。

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哈佛大学已将该技术授权给由 Nagarkar、Whitesides、Woodford L. 和 Ann A. Flowers 大学教授以及前博士后 Michael Fink 和 Alexei Ten 共同创立的一家新的数字数据存储公司,以将这些方法开发成商业产品。该公司仍处于早期阶段,正在寻求与数据存储提供商建立合作伙伴关系的机会。

最近的论文以 Whitesides 实验室的早期工作为基础,其中研究人员使用肽来存储数字信息。

多年来,科学家们一直在探索使用不同的分子甚至合成 DNA 来存储信息,包括 GIF、文本和音乐,结果却因这些技术的成本和读写速度缓慢等因素而受阻。由于其速度和成本,染色方法提供了一种诱人的替代方法。该系统以每秒 128 位的平均速率写入信息,以 469 位的速率读取信息。这被认为是所有分子信息存储方法中报告的最快读取速度。

作为演示,研究人员保存了迈克尔法拉第的一篇开创性论文,以及 19 世纪英国物理学家和化学家的 JPEG 图像。Whitesides 实验室的博士后研究员 Samuel Root 说,他们选择法拉第是因为他在电磁学和化学方面的基础工作,为电成为实用技术铺平了道路,并最终引领了现代信息时代。当前论文的作者。

研究人员认为,像染料创新这样的数据存储方法在 21 世纪将变得越来越重要。“在未来,随着我们的社会向数字社会过渡,我们将需要存储大量数据,”Nagarkar 说。

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