DNA là phương tiện được lựa chọn để lưu trữ thông tin trong thế giới tự nhiên vì có lý do chính đáng - DNA có thể lưu trữ lượng dữ liệu khổng lồ trong một không gian nhỏ bé và cực kỳ ổn định, tồn tại qua nhiều thiên niên kỷ dưới điều kiện thích hợp. Các nghiên cứu gần đây đã thăm dò khả năng này, nhồi nhét dữ liệu DNA vào đầu ngòi bút chì, lon sơn xịt và thậm chí mã hóa vào vi khuẩn sống.

Nhưng DNA cũng có những rào cản riêng của nó. Cũng như các phân tử khác, nó tương đối lớn, đọc và ghi DNA có thể là một quá trình phức tạp và tốn thời gian.

“Chúng tôi đã tiến hành thăm dò một chiến lược không vay mượn trực tiếp từ sinh học. Thay vào đó, chúng tôi dựa vào các kỹ thuật thông dụng trong lĩnh vực hóa hữu cơ và hóa phân tích và đã phát triển một phương pháp sử dụng các phân tử nhỏ có trọng lượng phân tử thấp để mã hóa thông tin”, đồng tác giả của nghiên cứu mới Brian Cafferty cho biết.

Thay vì sử dụng DNA, các nhà nghiên cứu đã sử dụng oligopeptide, các phân tử nhỏ được tạo thành từ nhiều axit amin khác nhau. Cơ sở của quá trình là microplate, một tấm kim loại chứa 384 hốc nhỏ. Các tổ hợp oligopeptide khác nhau được đặt vào mỗi hốc để đại diện cho một byte thông tin.

Hệ thống dựa trên hệ nhị phân: nếu một oligopeptide cụ thể hiện diện, nó sẽ hiểu là 1, và nếu không hiện diện, nó hiểu là 0. Sử dụng quy tắc đó, mã trong mỗi hốc có thể đại diện cho một chữ cái hoặc một điểm ảnh.

Chìa khóa để nhận biết oligopeptide nào hiện diện và cái nào không hiện diện là khối lượng của chúng, thông số có thể đọc được bằng một máy quang phổ khối. Cuối cùng, đó là cách để có thể lấy lại thông tin sau đó.

Trong các thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã có thể ghi, lưu trữ và đọc lại 400 kB dữ liệu, bao gồm một bản sao văn bản bài giảng, một tấm hình và một bức vẽ. Theo nhóm nghiên cứu, tốc độ ghi trung bình là 8 bit/s và việc đọc mất 20 bit/s, với độ chính xác là 99,9%.

Nhóm nghiên cứu cho hay hệ thống mới có một vài ưu điểm. Oligopeptide có thể ổn định trong hàng trăm hoặc hàng ngàn năm, điều này sẽ khiến chúng lý tưởng cho việc lưu trữ dữ liệu lâu dài. Hệ thống cũng có thể nhồi nhét thêm nhiều dữ liệu hơn vào không gian vật lý nhỏ hơn, thậm chí có thể nhỏ hơn cả DNA.

Nhóm nghiên cứu cho biết toàn bộ nội dung của Thư viện Công cộng New York chẳng hạn có thể được lưu trữ chỉ trong một muỗng đầy protein.

Hệ thống cũng có thể làm việc được với một loạt các phân tử khác. Nó cũng có thể ghi nhanh hơn khả năng của DNA mặc dù các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng hệ thống có thể còn đọc hơi chậm. Dù thế nào, cả tốc đọc và ghi đều có thể được cải thiện trong tương lai với công nghệ tốt hơn, chẳng hạn như sử dụng máy in phun để ghi dữ liệu và phổ kế tốt hơn để đọc dữ liệu.