Lagring af data i hverdagsgenstande

Lifes monterings- og betjeningsvejledning er i form af DNA. Det er ikke tilfældet med livløse objekter:enhver, der ønsker at 3-D-printe et objekt, kræver også et sæt instruktioner. Hvis de så vælger at udskrive det samme objekt igen år senere, de har brug for adgang til den originale digitale information. Selve objektet gemmer ikke udskrivningsinstruktionerne.

Forskere ved ETH Zürich har nu samarbejdet med en israelsk videnskabsmand for at udvikle et middel til at gemme omfattende information i næsten ethvert objekt. "Med denne metode, vi kan integrere 3-D-printinstruktioner i et objekt, således at efter årtier, eller endda århundreder, det vil være muligt at få disse instruktioner direkte fra selve objektet, " forklarer Robert Grass, Professor ved Institut for Kemi og Anvendt Biovidenskab.

Adskillige udviklinger i de seneste år har gjort dette fremskridt muligt. En af dem er Grass 'metode til mærkning af produkter med en DNA "stregkode" indlejret i små glasperler. Disse nanokugler bruges i industrien som sporstoffer til geologiske tests eller som markører for fødevarer af høj kvalitet, dermed adskille dem fra forfalskninger ved hjælp af en relativt kort stregkode bestående af en 100-bit kode. Denne teknologi er nu blevet kommercialiseret af ETH-spin-off Haelixa.

Det er blevet muligt at lagre enorme datamængder i DNA. Grass kollega Yaniv Erlich, en israelsk datalog, udviklet en metode, der teoretisk gør det muligt at opbevare 215, 000 terabyte data i et enkelt gram DNA. Og Grass var selv i stand til at gemme et helt musikalbum i DNA - hvad der svarer til 15 megabyte data.

De to videnskabsmænd har nu viet disse metoder ind i en ny form for datalagring, som de rapporterer i journalen Natur bioteknologi . De kalder lagringsformen DNA of Things, en start på det såkaldte Internet of Things, hvor objekter er forbundet med information via internettet.

Kan sammenlignes med biologi

Som en brugssag, forskerne 3-D printede en kanin af plastik, der indeholder instruktionerne (ca. 100 kilobytes værdi af data) til udskrivning af objektet. Det opnåede forskerne ved at tilføje små glasperler indeholdende DNA til plastikken. "Ligesom rigtige kaniner, vores kanin bærer også sin egen plan, " siger Grass.

Og ligesom i biologi, denne nye teknologiske metode bevarer informationen over flere generationer – en funktion, som forskerne demonstrerede ved at hente udskrivningsinstruktionerne fra en lille del af kaninen og bruge dem til at udskrive en helt ny. De var i stand til at gentage denne proces fem gange, hovedsageligt at skabe den "store-tip-oldebarn" af den originale kanin.

"Alle andre kendte former for lagring har en fast geometri:En harddisk skal ligne en harddisk, en cd som en cd. Du kan ikke ændre formularen uden at miste oplysninger, " Erlich siger. "DNA er i øjeblikket det eneste datalagringsmedium, der også kan eksistere som en væske, som giver os mulighed for at indsætte det i genstande af enhver form."

Skjul information

En yderligere anvendelse af teknologien ville være at skjule information i hverdagsgenstande, en teknik, eksperter omtaler som steganografi. For at fremvise denne applikation, videnskabsmændene vendte sig mod historien:Blandt de sparsomme dokumenter, der vidner om livet i Warszawas ghetto under Anden Verdenskrig, er et hemmeligt arkiv, der blev samlet af en jødisk historiker og ghettobeboer på det tidspunkt og gemt for Hitlers tropper i mælkedåser. I dag, dette arkiv er opført på UNESCOs Memory of the World Register.

Græs, Erlich og deres kolleger brugte teknologien til at gemme en kort film om dette arkiv (1,4 megabyte) i glasperler, som de så hældte i linserne på almindelige glas. "Det ville ikke være noget problem at tage et par briller som denne gennem lufthavnssikkerheden og dermed transportere information fra et sted til et andet uopdaget, " siger Erlich. I teorien, det skal være muligt at skjule glasperlerne i eventuelle plastikgenstande, der ikke når for høj temperatur under fremstillingsprocessen. Sådan plast omfatter epoxider, polyester, polyurethan og silikone.

Mærkning af medicin og byggematerialer

Desuden, denne teknologi kan bruges til at mærke medicin eller byggematerialer såsom klæbemidler eller maling. Oplysninger om deres kvalitet kan gemmes direkte i medicinen eller selve materialet, Grass forklarer. Det betyder, at medicinske tilsynsmyndigheder kunne læse testresultater fra produktionskvalitetskontrol direkte fra produktet. Og i bygninger, for eksempel, arbejdere, der udfører renoveringer, kan finde ud af, hvilke produkter fra hvilke producenter blev brugt i den oprindelige struktur.

I øjeblikket, metoden er stadig forholdsvis dyr. Det koster ca. 000 schweizerfranc, siger Grass. En stor sum af det går til at syntetisere de tilsvarende DNA-molekyler. Imidlertid, jo større batchstørrelse af objekter, jo lavere enhedsomkostninger.