Мне всегда было интересно, какие необычные вещи или предметы можно использовать в качестве цифрового хранилища вместо USB-накопителя. Есть данные, что перфокарта, которая управляла ткацкими станками в XIX веке и позже обрабатывала данные о населении, хранила около 80 байт. А вот компьютер, использовавшийся в лунной миссии «Аполлон», имел почти в тысячу раз большую ёмкость — 73 килобайта. Сегодня достаточно современный смартфон имеет как минимум 256 гигабайт памяти. Это 256 000 000 000 байт — в миллион раз больше!
Если отказаться от идеи постоянно растущего объема памяти, открываются невообразимые возможности для устройств хранения данных. Нули и единицы – основа цифровой обработки данных – также могут быть записаны интересными способами.
Нанокапли нано-масла в персиковом компоте
Штрихкоды давно стали неотъемлемой частью супермаркетов, больниц и библиотек. Этот принцип был запатентован в США в 1952 году, а 13-значная система EAN-кодов для розничных товаров была введена в Европе в 1976 году. 95 бит, что соответствует чуть менее 12 байт, закодированы в виде полосок различной толщины.
Исследовательская группа из Института Йожефа Стефана в Любляне развила этот принцип: вместо того, чтобы наклеивать штрихкоды на продукты питания, они предлагают добавлять крошечные съедобные, но безвкусные капли непосредственно в продукты питания, например, в консервы.
Они состоят из смеси масла или воды с глицерином, а также хлорофилла или витамина B2 в качестве природных оптических усилителей. Капли можно считывать с помощью импульсного лазера.
Система может кодировать 14 бит информации, используя капли размером от 39 до 95 микрометров. Этого недостаточно для системы EAN, но, по крайней мере, дату производства можно хранить непосредственно в персиковом компоте или мёде. Использование других масел может дополнительно увеличить ёмкость.
Певчая птица из Кентукки
Певчая птица Рот почти всю свою жизнь прожила в непосредственной близости от людей, и её вокальный репертуар, соответственно, включает в себя «неестественные» звуки: Рот включает в свою песню щелчки камеры iPhone и другие электронные звуки, но также может с поразительной точностью имитировать человеческую речь.
YouTube-блогер Бенн Джордан посетил птичку этим летом вместе с его хозяйкой Сарой Тидуэлл. У него с собой был микрофон высокого разрешения. Он также нарисовал птицу в программе спектрального синтезатора и сохранил изображение в виде звукового файла.
И Джордан воспроизвёл именно этот звук певчей птице, надеясь, что она запомнит последовательность звуков. И действительно, птичка смогла воспроизвести их в точности, что сделало её идеальным носителем для графического изображения. Чтобы вернуть птице визуальную форму, Джордан записал пение птицы и открыл файл в своей аудиопрограмме.
ДНК
ДНК хранит генетическую информацию живых организмов. Это происходит благодаря четырем основным строительным блокам: аденину (А), тимину (Т), гуанину (G) и цитозину (C).
ДНК обладает огромной плотностью информации и долговечна, поэтому считается перспективным носителем информации. Для этого требуется не только перевод двоичных данных — нулей и единиц — в систему A-T-G-C, но и добавление кодов, исправляющих ошибки. Небольшие ошибки в синтезе и секвенировании могут сделать молекулы ненадёжными.
Группа биоинженеров и исследователей информации представила соответствующий метод в журнале Nature Protocols в 2019 году. Этот метод позволяет хранить от 100 КБ до 15 МБ данных, но требует много времени: 1–2 часа на подготовку, около половины дня на секвенирование и 2–4 часа на анализ данных.
Если затем молекулы сохранить с помощью стеклянных частиц, как предложили австрийский исследователь Роберт Н. Грасс и его швейцарский коллега Венделин Штарк, ДНК станет одним из самых долговечных методов хранения данных. За свою работу они были удостоены Европейской премии изобретателей 2021 года.