L’humanité produit aujourd’hui une quantité de données invraisemblable : depuis l’avènement de l’informatique grand public, le stockage physique peine à suivre le rythme. Au milieu des années 2000, cette croissance exponentielle nous a forcé à passer au stockage Cloud, mais même cette solution dématérialisée n’est qu’un déport de la contrainte physique vers des infrastructures géantes cachées aux yeux du grand public. Ces centres de données font désormais face à un mur physique : la croissance du volume mondial de données dépasse largement les gains de densité des supports actuels, et la consommation électrique nécessaire à leur refroidissement devient insoutenable à l’échelle planétaire. Au long terme, le risque qui nous pend au nez est vertigineux : l’émergence de « l’Âge sombre numérique » où les données seront illisibles ou perdues faute de supports viables pour les migrer.
Une problématique prise avec un grand sérieux par les géants de la tech. Microsoft, par exemple, nous a récemment présenté son projet Silica pour graver la mémoire de l’humanité dans un support quasi inaltérable. Il existe pourtant une autre voie pour ne pas faire sombrer notre savoir dans l’oubli : le stockage dans l’ADN, dont la première démonstration pratique remonte au début des années 2010. Le problème, c’est qu’une fois une donnée synthétisée dans un brin d’ADN, il était impossible de la modifier. Grâce à des travaux de l’Université du Missouri, on sait enfin modifier une seule lettre du code chimique sans devoir reconstruire toute la molécule de zéro.
Le stockage sur ADN : comment ça marche ?
L’ADN, lui aussi, est un langage. Dans un ordinateur, l’information est une suite de 0 et de 1. Dans le vivant, l’information est une suite de quatre molécules appelées bases azotées : l’adénine (A), la cytosine (C), la guanine (G) et la thymine (T). Pour stocker un fichier (une photo, un texte ou une vidéo), on utilise un logiciel qui traduit le code binaire en code génétique. Par exemple, le binaire 00 devient A, 01 devient C, et ainsi de suite. Une fois cette traduction faite, on fabrique artificiellement des brins d’ADN synthétiques qui portent exactement cette séquence.
Dès que les données sont inscrites dans ces molécules, elles sont conservées dans des capsules minuscules, à l’abri de la lumière et de l’humidité. C’est ici que l’ADN surclasse tous nos supports actuels : là où un disque dur s’use en dix ans, l’ADN peut conserver l’information intacte pendant des millénaires sans consommer une goutte d’énergie. Sa densité théorique est également vertigineuse : un seul gramme d’ADN pourrait stocker plus de 200 pétaoctets de données. Pour récupérer ses fichiers, on utilise un lecteur (un séquenceur) qui décode la suite de lettres et la retransforme en binaire pour l’ordinateur.
Jusqu’à l’intervention des chercheurs de l’Université du Missouri, ce processus était malheureusement à sens unique. Si vous vouliez modifier une seule lettre dans votre fichier, il fallait jeter l’échantillon d’ADN et en faire fabriquer un nouveau de toutes pièces. Mais l’équipe de chercheurs, dirigée par Li-Qun Gu, a trouvé la solution pour que ce défaut disparaisse.
La réécriture de données sur ADN fait ses premiers pas
Ainsi, ils ont mis au point une méthode pour « raturer » les bases azotées (A, C, G, T) afin de les remplacer, permettant ainsi de corriger ou de mettre à jour les données sans détruire le brin original.
Pour pouvoir lire ces modifications, les chercheurs ont développé des capteurs à nanopores : il s’agit d’une membrane percée d’un trou microscopique à travers lequel on fait passer un courant électrique. Lorsqu’un brin d’ADN est forcé de traverser ce pore, chaque base chimique (A, C, G ou T) occupe un espace différent en raison de sa forme et de sa taille unique.
En passant, chaque base obstrue partiellement le trou et perturbe le flux électrique. Le système mesure alors en temps réel ces infimes variations de courant : une baisse spécifique correspond à un « A », une autre à un « G », et ainsi de suite. C’est grâce à cette signature électrique qu’il est possible ensuite de traduire la molécule physique en code binaire (0 et 1) sur un ordinateur.
Comme l’explique le professeur Gu : « Nous voulions voir si nous pouvions stocker et réécrire des informations au niveau moléculaire plus simplement et plus efficacement que jamais auparavant ». Même si ces travaux sont à un stade expérimental, l’objectif à long terme du chercheur est que ce dispositif puisse exister un jour. Il faudra d’abord le miniaturiser pour qu’il ressemble à une grosse clé USB ; pour le moment, il a plus l’air d’un prototype encombrant bardé de capteurs et d’électrodes reliés à un ordinateur. Bien sûr, le passage à la production de masse, s’il a lieu un jour, prendra encore des décennies et la commercialisation d’un tel système n’est pas pour demain. Toutefois, n’oublions pas qu’en 1956, le premier disque dur d’IBM pesait une tonne pour seulement 5 Mo de stockage. En théorie, rien ne nous interdit donc d’imaginer que ce support puisse exister un jour.
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