Les livres peuvent brûler. Les ordinateurs sont piratés. Les DVD se dégradent. Technologies pour stocker l'information — encre sur papier, des ordinateurs, CD et DVD, et même l'ADN—continuez à s'améliorer. Et encore, des menaces aussi simples que l'eau et aussi complexes que les cyberattaques peuvent encore corrompre nos dossiers.

Alors que le boom des données continue de croître, de plus en plus d'informations sont classées dans de moins en moins d'espace. Même le nuage, dont le nom promet d'être opaque, espace sans fin - finira par manquer d'espace, ne peut pas déjouer tous les pirates, et engloutit l'énergie. Maintenant, une nouvelle façon de stocker des informations pourrait héberger des données de manière stable pendant des millions d'années, vit en dehors de l'internet piratable, et, une fois écrit, n'utilise aucune énergie. Tout ce dont vous avez besoin est un chimiste, quelques molécules bon marché, et vos précieuses informations.

"Pensez à stocker le contenu de la bibliothèque publique de New York avec une cuillère à café de protéines, " dit Brian Cafferty, premier auteur de l'article décrivant la nouvelle technique et chercheur postdoctoral dans le laboratoire de George Whitesides, le Woodford L. et Ann A. Flowers University Professeur à l'Université Harvard. Le travail a été réalisé en collaboration avec Milan Mrksich et son groupe à la Northwestern University.

"Au moins à ce stade, nous ne voyons pas cette méthode concurrencer les méthodes existantes de stockage de données, " dit Cafferty. " Nous le considérons plutôt comme complémentaire à ces technologies et, comme objectif initial, bien adapté au stockage de données d'archivage à long terme."

L'outil chimique de Cafferty pourrait ne pas remplacer le nuage. Mais le système de classement offre une alternative séduisante aux outils de stockage biologique comme l'ADN. Récemment, les scientifiques ont découvert comment manipuler notre fidèle gardien de l'information génétique pour encoder plus que la couleur des yeux. Les chercheurs peuvent désormais synthétiser des brins d'ADN pour enregistrer toute information, y compris vidéos de chat, tendances alimentaires, et des tutoriels de cuisine (s'ils devraient le faire, c'est une autre question).

Mais alors que l'ADN est petit comparé aux puces informatiques, la macromolécule est grande dans le monde moléculaire. Et, La synthèse de l'ADN nécessite un travail qualifié et souvent répétitif. Si chaque message doit être conçu à partir de zéro, le stockage de macromolécules pourrait devenir un travail long et coûteux.

« Nous avons entrepris d'explorer une stratégie qui n'emprunte pas directement à la biologie, " dit Cafferty. " Nous nous sommes plutôt appuyés sur des techniques courantes en chimie organique et analytique, et développé une approche qui utilise de petits, molécules de faible poids moléculaire pour coder l'information."

Avec une seule synthèse, l'équipe peut produire suffisamment de petites molécules pour coder plusieurs vidéos de chats à la fois, rendant cette approche moins laborieuse et moins chère qu'une approche basée sur l'ADN.

Pour leurs molécules de faible poids, l'équipe a sélectionné des oligopeptides (deux ou plusieurs peptides liés ensemble), qui sont communs, stable, et plus petit que l'ADN, ARN ou protéines.

Les oligopeptides varient également en masse, selon leur nombre et leur type d'acides aminés. Mélangés ensemble, ils se distinguent les uns des autres, comme des lettres dans la soupe à l'alphabet.

Faire des mots à partir des lettres est un peu compliqué :dans un micropuits, comme une version miniature d'un taupe mais avec 384 trous de taupe, chaque puits contient des oligopeptides de masses variables. Tout comme l'encre est absorbée sur une page, les mélanges d'oligopeptides sont ensuite assemblés sur une surface métallique où ils sont stockés. Si l'équipe veut relire ce qu'elle a "écrit, " ils regardent l'un des puits à travers un spectromètre de masse, qui trie les molécules par masse. Cela leur indique quels oligopeptides sont présents ou absents :leur masse les trahit.

Puis, traduire le fouillis de molécules en lettres et en mots, ils ont emprunté le code binaire. Un "M, " par exemple, utilise quatre des huit oligopeptides possibles, chacun avec une masse différente. Les quatre flottant dans le puits reçoivent un "1, " tandis que les quatre manquants reçoivent un " 0 ". Le code moléculaire-binaire pointe vers une lettre correspondante ou, si l'information est une image, un pixel correspondant.

Avec cette méthode, un mélange de huit oligopeptides peut stocker un octet d'information; 32 peut stocker quatre octets; et plus pourrait stocker encore plus.

Jusque là, Cafferty et son équipe « ont écrit, " stocké, et « lisez » la célèbre conférence du physicien Richard Feynman « Il y a beaucoup de place en bas, " une photo de Claude Shannon (connu comme le père de la théorie de l'information), et la gravure sur bois de Hokusai La Grande Vague au large de Kanagawa. Étant donné que les archives numériques mondiales devraient atteindre 44 000 milliards de gigaoctets d'ici 2020 (dix fois celles de 2013), une image d'un tsunami semble appropriée.

À l'heure actuelle, l'équipe peut récupérer leurs chefs-d'œuvre stockés avec une précision de 99,9%. Leur "écriture" est en moyenne de 8 bits par seconde et leur "lecture" en moyenne de 20 bits par seconde. Bien que leur vitesse "d'écriture" dépasse de loin l'écriture avec de l'ADN synthétique, la lecture pourrait être à la fois plus rapide et moins chère avec la macromolécule.

Mais, avec une technologie plus rapide, les vitesses de l'équipe sont sûres d'augmenter. Une imprimante à jet d'encre, par exemple, pourrait générer des baisses à des taux de 1, 000 par seconde et entasser plus d'informations dans des zones plus petites. Et, des spectromètres de masse améliorés pourraient absorber encore plus d'informations à la fois.

L'équipe pourrait également améliorer la stabilité, le prix, et la capacité de leur stockage moléculaire avec différentes classes de molécules. Leurs oligopeptides sont fabriqués sur mesure et, donc, plus cher. Mais les futurs constructeurs de bibliothèques pourraient acheter des molécules bon marché (comme les alcanethiols) qui ne coûteraient qu'un centime pour en enregistrer 100, 000, 000 bits d'informations.

Contrairement à d'autres systèmes de stockage d'informations moléculaires, qui reposent sur une molécule spécifique, cette approche peut utiliser n'importe quelle molécule malléable tant qu'elle peut être manipulée en morceaux distincts.

Les oligopeptides - et des choix similaires - sont déjà résilients. "Les oligopeptides ont des stabilités de centaines ou de milliers d'années dans des conditions adaptées, " selon le papier. Les molécules résistantes pourraient supporter sans lumière ni oxygène, en cas de forte chaleur et de sécheresse. Et, contrairement au nuage, auquel les pirates peuvent accéder depuis leur fauteuil préféré, le stockage moléculaire n'est accessible qu'en personne. Même si un voleur trouve la cache de données, un peu de chimie est nécessaire pour récupérer le code.

La bibliothèque moléculaire évolutive de Cafferty est un zéro énergie, et une option résistante à la corruption pour le stockage futur des informations. Donc, si les livres brûlent, les ordinateurs sont piratés, et les DVD échouent, une taupe pleine d'informations pourrait persister pour rappeler à l'humanité future à quel point nous aimons une bonne vidéo de chat.

L'étude est publiée dans ACS Science centrale .