Ако използвахме ДНК, както използваме магнитната лента за съхраняване на информация днес, на теория щеше да е възможно да съберем всичката информация, която хората някога са записали, в пространство с размера на двоен гараж.

Компютърни архитекти от Microsoft Research искат до няколко години да започнат да съхраняват данни в части от ДНК и очакват да имат работеща система, използваща ДНК в дата център до края на десетилетието.

Колкото и демоде да звучи, в момента един от най-добрите начини да съхраняваме много информация на малко място е добрата стара магнитна лента – не само е евтина, достатъчно издръжлива да съхранява записите до 30 години, но и може да побере около терабайт на ролка.

Но като вземем предвид, че само за последните 2 години е генерирана повече информация, отколкото в цялата човешка история допреди това, изглежда магнитната лента ще отпадне като вариант през следващите няколко десетилетия.

Биологичен материал като ДНК може да изглежда странен избор за съхранение на голям обем от дигитална информация, но способността му да събира много информация в малко пространство е известна от повече от 70 години.

Още през 40-те години физикът Ервин Шрьодингер излиза с теорията, че код би могъл да се съхрани в ген, предаван от поколение на поколение – неповторяема структура, която той нарича апериодичен кристал.

Неговите размишления вдъхновяват Джеймс Уотсън и Франсис Крик да определят двойноверижния структурен модел на ДНК, базиран на изследванията на Розалинд Френклин, с което дават началото на революция в разбирането на механиката на живота.

И докато нуклеинова киселина е използвана за съхранение на информация в живи клетки от милиарди години, ролята им при дигиталния запис е демонстрирана за първи път едва преди 5 години, когато генетик от Харвард успява да запише своята книга – включително JPG снимки от нея – в едва 55 000 полимера ДНК.

Оттогава, технологията се е развила до толкова, че учените са успели да запишат 215 петабайта (215 милиона гигабайта) информация в един грам ДНК.

Може да е компактно, но записването на информация във формата на нуклеинови киселини не става бързо. Нито евтино.

Миналата година Microsoft демонстрира своята технология за ДНК запис, като събра около 200 мегабайта, под формата на 100 класически литературни произведения, в четирите основи на ДНК чрез единичен процес.

Цената на всичко това е около $800 000, използвайки материали от открития пазар, което означава че технологията трябва да стане хиляди пъти по-евтина, за да се превърне в реална алтернатива.

Освен това, записът е изключително бавен – около 400 байта в секунда. Microsoft казва, че скоростта трябва да достигне около 100 мегабайта в секунда.

Не е ясно какво компанията предприема, за да понижи цената и ускори процеса, но нови технологии значително понижиха цената на генното секвениране през последните години, така че целта на Microsoft за края на десетилетието може и да е реалистична.

Но дори тогава, технологията вероятно ще се използва само при определени обстоятелства от клиенти, които биха платили за по-специален метод на съхранение – като например за важни медицински или правни архиви – а не като заместител на сегашните популярни методи.

ДНК решението на Microsoft засега е базирано на чипове, но има реалната възможност бъдещите версии на технологията да включват ензими или бактерии, създадени да извършват изчисления.

Дори извън клетките, ДНК има потенциала да предложи необикновени начини за изчисление, отваряйки възможност за супер бързи пресмятания при определени проблеми, също както квантовите компютри правят това в други сфери на математиката.

Засега изглежда, че ДНК може да изиграе голяма роля в решаването на много реален проблем, който само ще се влошава с времето.

Снимка: Bernard Wilchusky/UCF

Професорът по химия Фернандо Урибе-Ромо от университета в Централна Флорда най-после е постигнал това, което учени от цял свят се опитват от години: да създадат устройство, което да извършва изкуствена фотосинтеза в синтетичен материал.

Също както растенията са способни да се хранят от слънчевата светлина и въглеродния диоксид, изобретението на Урибе-Ромо филтрира парниковите газове от въздуха и произвежда гориво. Това не е първият път, когато е постигната изкуствена фотосинтеза, но за първи път това става с използването на достъпен синтетичен материал, което прави технологията широкоприложима.

„Откритието е революционно. Създаването на материал, който да абсорбира определен цвят на светлината е много трудно от научна гледна точка, но от перспективата на обществото, допринасяме за развитието на технология, която може да намали нивата на парникови газове в атмосферата.“ – обяснява Урибе-Ромо.

Една от големите спънки за другите учени, опитващи се да създадат подобно нещо е била да накарат видимата светлина да активира химическата трансформация. Ултравиолетовата светлина може лесно да го направи, но тя съставлява едва 4% от светлината, която Земята получава от Слънцето. За да е наистина приложима технологията, процесът трябва да бъде активиран от видимата светлина.

Има някои много редки материали, които работят с видимата светлина, като например платина, рений и иридий, но те са толкова редки, че цената им е ужасно висока. Урибе-Ромо е успял да постигне същото с титан – често срещан и нетоксичен материал – като е добавил в него хранещи се със светлината молекули, носещи доста сложно име, които могат да бъдат накарани да абсорбират определени цветове от светлината. За прототипа, молекулите са били синхронизирани за син цвят.

За изпитанието, Урибе-Ромо и екипът му са пуснали въглероден диоксид към син LED фотореактор. Химическа реакция е превърнала въглеродния диоксид в две други форми на въглерода, формати и формамиди, които се оказва са два вида соларно гориво.

Звучи прекалено хубаво, за да е истина. Изобретение, което пречиства въздуха от въглероден диоксид и произвежда енергия? Урибе-Ромо вече е измислил всичко:

„Идеята е да бъдат изградени станции, които да поемат големи количества CO2, например близо до електроцентрали. Газът ще бъде всмукван от станцията, ще преминава през процеса и ще дава енергия, която да се използва в електроцентралата.“

И всички останали биха могли също да използват тази технология. Представете си къщи с покриви от този материал, който ще пречиства въздуха и ще снабдява с електричество домакинствата.

„За това ще е нужна нова технология и инфраструктура. Но може би е възможно.“ – казва Урибе-Ромо.

Физици са измислили как да създадат истинска машина на времето, която според тях математически се придържа към познатата физика. И ето най-хубавото: Кръстили са машината „Traversable Acausal Retrograde Domain in Space-time“ или съкратено TARDIS.

За незапознатите с дългогодишния британски научнофантастичен сериал „Доктор Кой“, TARDIS е машината на времето на самия Доктор.

Истинската машина, която си представят физиците, е също във формата на кутия и способна да транспортира хора назад и напред във времето и пространството. За построяването й са необходими единствено материалите, казват физиците.

„Хората смятат пътуването във времето за фантастика. Не вярват, че е възможно, защото не го правим.“ – казва Бен Типет от университета в Британска Колумбия, който стои зад новината. „Математически обаче е възможно.“

Типет и колегата му Дейвид Цанг от университета в Мериленд са използвали теорията за относителност на Айнщайн, за да създадат математически модел за пътуване във времето. Те твърдят, че разделянето на пространството на три измерения, а отделянето на времето в отделно измерение, е неправилно. Вместо това, техният модел представя пространство-времето като континуум, където различните посоки са свързани в огънатата материя на вселената.

Ученият напомня, че времето се огъва по същия начин като пространството: „Времевата посока на пространствено-времевата материя също е извита. Има доказателства, показващи че колкото по-близо сме до черна дупка, толкова по-бавно върви времето. Моят модел на машина на времето използва тази идея – огъва времето в кръг за пасажерите, а кръгът ни връща във времето.“

Доста вълнуваща идея, но е съвсем друго да се направи истинска машина, която да може успешно и безопасно да транспортира хора във времето. За да проработи кутията на Типет и Цанг, тя трябва да бъде направена от изключително екзотични материали… и там е уловката. Такива материали са толкова екзотични, че все още не са открити.

И така, макар построяването на машина на времето да е математически възможно, материалите, които да й дадат свойствата да отвори дупка в пространство-времето и да позволи скок през нея, са чисто теоретични. Това не означава, че подобни материали няма да бъдат произведени един ден, но за момента не знаем как.

Разбира се, има ги и различните парадокси, които трябва да обмислим, като например парадокса с дядото (ако можете да се върнете във времето и убиете дядо си, ще бъдете ли родени изобщо?). Може би пътуването във времето не е нещо, с които бихме искали да си играем, дори да можехме.