Les molécules de notre corps peuvent aussi stocker des données

Des universitaires américains ont conçu des mélanges de métabolites pour recréer le système binaire, fait de 1 et de 0. Sur des plaques de la taille d’un téléphone mobile, ils ont réussi à enregistrer l’image d’un chat avec un taux de réussite de 99 %.

Les brins d’ADN ne sont pas les seuls composés organiques qui pourraient potentiellement remplacer nos disques durs. Inspirés par les recherches sur l’ADN, des chercheurs de l’université Brown aux États-Unis ont souhaité tester d’autres molécules pour évaluer leur capacité de stockage d’informations.

Ils ont créé des mélanges de métabolites, des substances organiques créées par le métabolisme contenant des sucres et des acides aminés, entre autres. L’idée est d’utiliser la présence ou l’absence de métabolites spécifiques pour recréer les 0 et 1 du code binaire. Ils sont parvenus ainsi à enregistrer et à lire des images d’un chat provenant d’une tombe égyptienne, d’un bouquetin et d’une ancre.

Un taux d’erreur inférieur à 1 %

Pour enregistrer l’image du bouquetin, l’équipe de chercheurs a utilisé des mélanges de six métabolites différents pour créer des bytes de six bits. Ils ont ensuite utilisé un robot pour déposer des gouttes sur une plaque, avec un total de 1.024 gouttes encodées avec la présence ou l’absence de chacun des six métabolites. Cela a créé ainsi 1.024 bytes de six bits, ce qui a permis d’encoder l’image contenant 6.142 pixels en noir et blanc.

Les chercheurs ont ensuite utilisé un spectromètre de masse pour analyser le contenu de chaque goutte, et identifier les métabolites présents. Cela leur a permis de lire les données de l’image avec un taux d’erreur avoisinant 2 %. Ils ont ensuite utilisé une image contenant 17.424 pixels représentant un chat, qu’ils ont encodé grâce à des mélanges de douze métabolites déposés sur une plaque en 1.452 points. Ils ont obtenu une précision de 97,7 % à la lecture, qu’ils ont ensuite améliorée grâce à la régression logistique, pour obtenir un taux d’erreur en dessous de 1 %.

Les données d’image binaire sont cartographiées sur un ensemble de mélanges de métabolites, chaque bit déterminant la présence ou l’absence d’un composé dans un mélange. © Eamonn Kennedy, Christopher E. Arcadia, Joseph Geiser, Peter M. Weber, Christopher Rose, Brenda M. Rubenstein, Jacob K. Rosenstein  

Des données plus denses que l’ADN

Les plaques utilisées pour encoder les imagesmesurent 76 x 120 millimètres, soit une dimension proche de la taille d’un smartphone. Une technique encombrante en comparaison notamment aux mémoires flash. Cependant, il ne s’agit que d’un premier prototype de recherche, les chercheurs ont indiqué qu’un système de stockage par métabolites pourrait avoir une taille beaucoup plus réduite. Les molécules des métabolites sont nettement plus petites que l’ADN, et plus variées, ce qui leur permettrait d’être beaucoup plus denses.

Ce système, que les chercheurs indiquent n’avoir pas optimisé, a atteint une vitesse d’écriture de cinq bits par seconde et une vitesse de lecture de 11 bits par seconde. L’augmentation du nombre de métabolites utilisés, et donc du nombre de bits par point, serait susceptible d’améliorer considérablement la vitesse de lecture. Il existe aux alentours de 100.000 métabolites connus, soit potentiellement jusqu’à 12,5 Ko de données par point, bien que tous ne seront pas utilisables, n’étant pas suffisamment stables ou faciles à identifier par cette méthode.POUR EN SAVOIR PLUS

Des millions de données numériques stockées sur des brins d’ADN

Par sa longévité et son faible encombrement, l’ADN est l’avenir du stockage. Une startup de Boston vient de le prouver en stockant toute la version anglophone de Wikipédia sur des brins d’ADN.

Une nouvelle technologie pourrait un jour bouleverser le monde informatique. L’entreprise Catalog, située à Boston, aux États-Unis, vient d’annoncer un nouvel exploit en matière de stockage de données, en utilisant de l’ADN. La startup est parvenue à enregistrer tout le contenu de la version anglophone de l’encyclopédie en ligne Wikipédia, soit 16 Go de données contenues dans près de six millions d’articles, sur des brins d’ADN.

L’informatique a déjà connu plusieurs évolutions dans les technologies de stockage. Les premiers ordinateurs utilisaient des cartes perforées, puis le passage à un support magnétique (disques durs et cassettes) a été une véritable révolution. Ceux-ci ont été ensuite accompagnés par le support optique comme le CD, et enfin les semi-conducteurs, sous la forme de disques durs SSD, cartes mémoires et clés USB.

Une technologie qui ne deviendra jamais obsolète

La startup a réussi cet exploit grâce à une machine capable d’écrire l’ADN. L’appareil est capable pour l’instant d’écrire à une vitesse de 4 mégabits par seconde, mais les chercheurs pensent pouvoir tripler cette vitesse grâce à quelques optimisations, ce qui devrait permettre d’écrire 125 Go en une journée. L’écriture des données se fait de manière séquentielle, mais la lecture peut démarrer à n’importe quel endroit, rendant l’utilisation plus proche de celle des disques durs que des cassettes d’archivage. Les données pourront être lues par les séquenceurs d’ADN déjà sur le marché. Selon la firme, « nous pensons que cette nouvelle utilisation pour la technologie de séquençage réduira sensiblement les coûts ».

L’utilisation de l’ADN comme support de stockagea longtemps été un rêve des chercheurs, qui offre de nombreux avantages par rapport aux technologies actuelles. Contrairement aux supports comme les CD ou les cartes mémoire, qui deviendront certainement illisibles à l’avenir lorsqu’il n’existera plus de lecteurs compatibles, il existera très certainement toujours des séquenceurs d’ADN. Essayez seulement de lire le contenu d’une disquette… L’ADN est la base de toute vie sur Terre, et donc ne devrait jamais devenir obsolète.

Un graveur d’ADN est nécessaire pour effectuer ces travaux d’archivage de données. © Catalog technologies

Une densité de stockage incomparable

L’ADN est aussi beaucoup plus compact, avec la capacité d’enregistrer dans un même volumeplusieurs millions de fois la quantité de données par rapport aux supports actuels. Un stockage de la taille d’un morceau de sucre pourrait contenir un exaoctet, soit un milliard de Go, et équivaudrait à un data center (centre de données) de la taille d’un terrain de foot. L’ADN offre également une plus grande durabilité, étant lisible pendant des milliers, voire des centaines de milliers d’années sans détérioration, contrairement aux technologies actuelles dont l’espérance de vie se compte en décennies, ou même seulement en années.

Catalog a déjà un partenaire officiel, l’Arch Mission Foundation, qui souhaite stocker toute la connaissance humaine sur Terre et ailleurs dans le Système solaire. La firme aurait également des négociations en cours avec des agences gouvernementales, des projets scientifiques internationaux et de nombreuses entreprises. Cette technologie ne risque cependant pas d’intégrer les ordinateurs grand public dans l’immédiat, la machine pour écrire l’ADN étant d’une taille équivalente à plusieurs gros appareils électroménagers.

Futura tech