Från böcker till disketter till magnetiskt minne, teknik för att lagra information fortsätter att förbättras. Ändå kan hot så enkla som vatten och så komplexa som cyberattacker fortfarande korrumpera våra register.

När databoomen fortsätter, mer och mer information lagras på allt mindre utrymme. Till och med molnet – vars namn lovar ogenomskinligt, oändligt med utrymme – kommer så småningom att nå sin lagringsgräns, kan inte hindra alla hackare, och slukar energi. Nu, ett nytt sätt att lagra informationsliv utanför det hackbara internet, använder ingen energi när den en gång skrivits, och, enligt en av forskarna som utvecklade det, "kan tillåta att information bevaras i miljontals år."

"Tänk att förvara innehållet i New York Public Library med en tesked protein, sa Brian Cafferty, en postdoktor i George Whitesides labb och författare till ett papper som beskriver den nya tekniken. Verket utfördes i samarbete med Milan Mrksich och hans grupp vid Northwestern University.

"Åtminstone i detta skede, vi ser inte att denna metod konkurrerar med befintliga metoder för datalagring, ", sa Cafferty. "Vi ser det istället som ett komplement till dessa teknologier och, som ett första mål, väl lämpad för långtidslagring av arkivdata."

Caffertys kemiska verktyg kanske inte ersätter molnet. Men arkiveringssystemet erbjuder ett lockande alternativ till biologiska lagringsverktyg som syntetiskt DNA, som forskare nyligen lärt sig att manipulera för att registrera all information, inklusive GIF, matlagningskurser, text, och musik.

Men även om DNA är litet jämfört med datorchips, den är stor i den molekylära världen. Och DNA-syntes kräver skickligt och ofta repetitivt arbete. Om varje meddelande behöver designas från början, lagring av makromolekyler kan vara långt och dyrt arbete.

"Vi bestämde oss för att utforska en strategi som inte lånar direkt från biologin, ", sa Cafferty. "Vi förlitade oss istället på tekniker som är vanliga inom organisk och analytisk kemi, och utvecklat ett tillvägagångssätt som använder små, lågmolekylära molekyler för att koda information."

Med bara en syntes, teamet producerade tillräckligt med små molekyler för att koda flera videor samtidigt, vilket gör tillvägagångssättet mindre arbetskrävande och billigare än ett baserad på DNA. För sina lågviktiga molekyler, laget valde oligopeptider (två eller flera peptider bundna tillsammans), som är vanliga, stabil, och mindre än DNA, RNA, eller proteiner.

Oligopeptider varierar i massa, beroende på deras antal och typ av aminosyror. Blandade ihop, de kan skiljas från varandra, som bokstäver i alfabetssoppa.

Att göra ord från bokstäverna är lite mer komplicerat:I en mikrobrunn - som en miniatyrversion av en mullvad, men med 384 hål – varje brunn innehåller oligopeptider. När bläck absorberas på en sida, oligopeptidblandningarna sätts ihop på en metallyta där de lagras. Om teamet vill läsa tillbaka vad de "skrev, "de tittar på en av brunnarna genom en masspektrometer, som sorterar molekylerna efter massa. Detta talar om för dem vilka oligopeptider som var närvarande eller frånvarande:Deras massa ger dem bort.

Att översätta virrvarret av molekyler till bokstäver och ord, forskare lånade den binära koden. Ett M, till exempel, använder fyra av åtta möjliga oligopeptider, var och en med olika massa. De fyra som flyter i brunnen får en 1, medan de fyra saknade får en nolla. Den molekylär-binära koden pekar på en motsvarande bokstav eller, om informationen är en bild, en motsvarande pixel.

Med denna metod, en blandning av åtta oligopeptider skulle kunna lagra en byte med information; 32 kan lagra fyra byte; och så vidare.

Än så länge, Cafferty och hans team har "skrivit, " lagrat, och "läs" fysikern Richard Feynmans berömda föreläsning "There Is Plenty of Room at the Bottom, "ett foto av Claude Shannon (känd som informationsteorins fader), och Hokusais träklossmålning "Den stora vågen utanför Kanagawa." Eftersom det beräknas att det globala digitala arkivet kommer att nå 44 biljoner gigabyte år 2020 (10 gånger dess storlek 2013), en bild av en tsunami verkade lämplig.

Teamet kan hämta sina lagrade mästerverk med 99,9 procents noggrannhet. Deras skrivning är i genomsnitt åtta bitar per sekund och deras läsning, 20. Eftersom deras skrivhastighet vida överträffar skrivning med syntetiskt DNA, i detta skede kan avläsningen vara både snabbare och billigare med makromolekylen. Men med snabbare teknik, lagets hastigheter kommer sannolikt att öka. En bläckstråleskrivare, till exempel, kan generera fall med hastigheter på 1, 000 per sekund och stoppa in mer information på mindre områden. Och förbättrade masspektrometrar skulle kunna ta in ännu mer information åt gången.

Teamet kan också förbättra stabiliteten, kosta, och kapaciteten hos deras molekylära lagring med olika klasser av molekyler. Deras oligopeptider är skräddarsydda och, därför, dyrare. Men framtida biblioteksbyggare skulle kunna köpa billiga molekyler som alkantioler, som kunde spela in 100, 000, 000 bitar information för bara en cent. Till skillnad från andra lagringssystem för molekylär information, som är beroende av en specifik molekyl, detta tillvägagångssätt kan använda vilken formbar molekyl som helst så länge den kan manipuleras till särskiljbara bitar.

Oligopeptider och liknande val är redan motståndskraftiga. "Oligopeptider har stabilitet på hundratals eller tusentals år under lämpliga förhållanden, " enligt tidningen. De härdiga molekylerna kan hålla ut utan ljus eller syre, i hög värme och torka. Och, till skillnad från molnet, som hackare kan komma åt från sin favoritfåtölj, den molekylära lagringen kan endast nås personligen. Även om en tjuv hittar dataförrådet, kemi behövs för att hämta koden.

Den här historien är publicerad med tillstånd av Harvard Gazette, Harvard Universitys officiella tidning. För ytterligare universitetsnyheter, besök Harvard.edu.