13 juin 2017
L'informatique à ADN est là et c'est incroyable
L'University of Manchester a dévoilé une nouvelle forme d'ordinateur qui pourrait changer le monde plus profondément que l'avènement d'Internet, des téléphones portables ou de l'énergie nucléaire. Une équipe dirigée par le professeur Ross D. King a révélé en mars une forme d'ordinateur ultra-rapide qui « croît à mesure qu'il calcule ». C'est l'informatique à ADN et c'est impressionnant.
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L'ordinateur qui va transformer le monde est déjà là
L'University of Manchester a dévoilé une nouvelle forme d'ordinateur qui pourrait changer le monde plus profondément que l'avènement d'Internet, des téléphones portables ou de l'énergie nucléaire.
Une équipe dirigée par le professeur Ross D. King a révélé en mars une forme d'ordinateur ultra-rapide qui « croît à mesure qu'il calcule ».
Cela semble étrange, mais l'équipe de Manchester a transformé des brins d'ADN en base d'un système de calcul et de stockage de données.
Le nouveau système a le potentiel d'être exponentiellement plus rapide que les ordinateurs électroniques modernes, et même plus rapide que les ordinateurs quantiques qui arrivent tout juste sur le marché.
La raison en est que, contrairement aux ordinateurs électroniques, les ordinateurs à base d'ADN peuvent travailler sur deux réponses en même temps.
« Imaginez qu'un ordinateur explore un labyrinthe et arrive à un embranchement, un chemin menant à gauche, l'autre à droite », a expliqué le professeur King, de la School of Computer Science de Manchester. « Les ordinateurs électroniques doivent d'abord choisir quel chemin emprunter.
« Mais notre nouvel ordinateur n'a pas besoin de choisir, car il peut se répliquer et suivre les deux chemins en même temps, trouvant ainsi la réponse plus rapidement. »
L'autre forme d'informatique qui révolutionne actuellement l'industrie est l'ordinateur quantique.
Les ordinateurs ordinaires calculent à l'aide du code binaire, chaque unité de données, ou « bit », étant soit un 1, soit un 0.
Les ordinateurs quantiques utilisent des Qbits, qui peuvent être 1 et 0 en même temps, grâce aux mathématiques étranges et floues de la mécanique quantique.
La raison pour laquelle cela est si puissant réside dans le fait que lorsque les ordinateurs classiques comparent une option à une autre, ils doivent les examiner séparément. Les ordinateurs quantiques examinent toutes les options simultanément pour trouver la réponse, et sont donc exponentiellement plus rapides et plus puissants.
Alors, comment un système informatique pourrait-il être plus rapide qu'un ordinateur quantique ?
Comme King l'a expliqué en mars, les ordinateurs à ADN peuvent surpasser les ordinateurs quantiques parce qu'ils peuvent littéralement « croître » à mesure qu'ils calculent.
« Cette propriété “magique” est possible parce que les processeurs de l'ordinateur sont faits d'ADN plutôt que de puces de silicium », déclare King. « Tous les ordinateurs électroniques possèdent un nombre fixe de puces. La capacité de notre ordinateur à croître à mesure qu'il calcule le rend plus rapide que toute autre forme d'ordinateur, et permet de résoudre de nombreux problèmes de calcul jusqu'alors considérés comme impossibles. »
À QUEL POINT EST-CE RAPIDE ?
Alors, de quelle vitesse parlons-nous ?
La réponse, pour quiconque comprend ne serait-ce que les concepts de base de l'informatique, va vous époustoufler.
Les molécules d'ADN sont incroyablement petites, mais elles contiennent une quantité stupéfiante d'informations.
Considérez, par exemple, que les molécules d'ADN contiennent toutes les informations nécessaires pour construire n'importe quelle plante ou animal sur Terre, y compris tous les êtres humains.
Parce que les molécules d'ADN sont si petites, un ordinateur de bureau pourrait potentiellement utiliser plus de « processeurs » informatiques à ADN que tous les ordinateurs électroniques du monde réunis.
Un tel ordinateur ferait passer les superordinateurs les plus avancés du monde actuel pour une calculatrice de poche des années 1980.
Pour les véritables passionnés de technologie, formulons-le ainsi : un ordinateur personnel moderne et très haut de gamme peut aujourd'hui stocker et traiter quelques téraoctets de données, tandis qu'un ordinateur à ADN pourrait traiter 100 milliards de téraoctets, et tout ce stockage serait contenu dans un seul gramme d'ADN.
OÙ EST LE PIÈGE ?
Avant de courir chez Best Buy pour acheter le tout dernier ordinateur à ADN, sachez que cette recherche et développement n'en est qu'à ses débuts.
Le test réussi de ce nouveau type d'informatique est certes un événement historique... mais un ordinateur pratique pouvant être utilisé par des entreprises ou des particuliers est encore loin d'être prêt.
À l'heure actuelle, encoder un seul mégaoctet de données dans de l'ADN coûte environ 12 500 $ USD.
Mais comme pour toute technologie, les coûts diminuent très rapidement à mesure que les chercheurs, puis l'industrie, commencent à adapter les machines à plus grande échelle.
L'ADN est la méthode la plus fiable connue pour stocker des informations... et elle doit l'être, pour s'assurer que lorsqu'elle produit un moustique ou un bébé humain, le « produit » résultant soit créé sans erreurs ni mutations invalidantes.
Un bon exemple est le séquençage des génomes.
La capacité de séquencer le génome entier d'un organisme vivant était techniquement impossible il n'y a pas si longtemps, et lorsque le séquençage a été mis au point, il en coûtait la somme vertigineuse de 2,7 milliards de dollars pour séquencer le génome d'un organisme vivant.
Aujourd'hui, ce coût est tombé à moins de 1 000 $... et dans certains cas à seulement 280 $ !
L'obstacle du coût dans l'informatique à ADN est très similaire. Maintenant que les chercheurs ont compris comment stocker des données et calculer des problèmes avec un ordinateur à ADN, le principal défi consiste à accroître l'efficacité et à réduire le coût.
Et ce n'est vraiment qu'une question de temps, pas d'incertitude.
COMMENT NOUS EN SOMMES ARRIVÉS LÀ, ET OÙ NOUS ALLONS
Ce que l'équipe de l'University of Manchester a apporté d'inédit, c'est l'introduction du concept d'informatique à ADN, mais le stockage de données sur ADN avait déjà été mis au point.
Même cela est assez récent et trop coûteux pour être pratique, mais en 2012, le scientifique George Church a stocké de manière originale 70 milliards d'exemplaires de son livre « Regenesis: How Synthetic Biology Will Reinvent Nature and Ourselves in DNA » sur des brins d'ADN de la taille de votre ongle de pouce.
C'est tellement de données qu'il faudrait plusieurs vies pour les lire.
Cela s'est produit en 2012, et c'était à l'époque l'utilisation la plus efficace de l'ADN pour le stockage de données.
Aujourd'hui, le stockage et l'informatique à ADN quittent les laboratoires universitaires pour entrer dans les centres de développement des entreprises.
L'année dernière, Microsoft a acheté dix milliards de brins d'ADN à Twist BioScience pour expérimenter le stockage de données.
Twist BioScience est une startup basée à San Francisco qui a développé un procédé pour créer de l'ADN synthétique à coût et à échelle réduits pour le stockage de données.
Microsoft et Twist affirment tous deux que stocker des données sur de l'ADN est bien plus fiable et stable que de stocker des données sur une puce de silicium.
« Aujourd'hui, la grande majorité des données numériques est stockée sur des supports qui ont une durée de conservation limitée et qui doivent périodiquement être réencodés. L'ADN est un support de stockage prometteur, car il a une durée de conservation connue de plusieurs milliers d'années, offre un format de stockage permanent et peut être lu pour des coûts en baisse continue », déclare la PDG de Twist, Emily Leproust.
« Notre plateforme de synthèse d'ADN sur silicium offre une échelle et une qualité de produit inégalées qui accélèrent considérablement la capacité d'écrire de l'ADN à un coût rendant possible le stockage de données. »
Le chercheur principal de Microsoft, Doug Carmean, affirme que cette nouvelle technologie représente l'avenir de l'informatique et du stockage de données : « Nous sommes encore à des années d'un produit commercialement viable, mais nos premiers tests avec Twist démontrent qu'à l'avenir, nous serons en mesure d'augmenter considérablement la densité et la durabilité du stockage de données. »
LE POTENTIEL ILLIMITÉ DE L'INFORMATIQUE À ADN
Bien que l'informatique à ADN en soit à ses balbutiements, le potentiel est évident pour tous.
Aujourd'hui, les développements en matière d'intelligence artificielle et d'augmentation de l'intelligence commencent également à décoller.
Les développeurs conçoivent des ordinateurs capables d'apprendre et estiment qu'un ordinateur ou un robot véritablement intelligent pourrait voir le jour d'ici la prochaine décennie.
Dans le même temps, des innovateurs comme Elon Musk de Tesla développent des moyens d'augmenter considérablement l'intelligence humaine en reliant le cerveau à des ordinateurs.
Par exemple, Musk développe un « lacet neuronal » (neural lace) qui est inséré par la veine jugulaire, puis se déploie pour créer une interface neuronale entre l'esprit et un ordinateur.
À l'heure actuelle, ces technologies sont construites avec des ordinateurs électroniques à base de silicium.
Si elles étaient conçues à l'aide d'un ordinateur à ADN, un être humain augmenté pourrait littéralement transporter et consulter l'ensemble des informations actuellement stockées sur Internet, dans des brins d'ADN de la taille d'une pièce de 25 cents canadienne.
Des humains augmentés, ou des ordinateurs dotés d'intelligence artificielle, seraient capables de calculer instantanément des équations mathématiques complexes, de parler plusieurs langues étrangères ou d'analyser des composés chimiques complexes en quelques secondes.
En comparaison, l'humain moyen non augmenté aurait à peu près l'intelligence d'un chat domestique.
En résumé, le développement de l'informatique à ADN – combiné aux avancées de la nanotechnologie – changera le monde d'une manière que nous ne pouvons même pas appréhender aujourd'hui.
Par Gary Symons, Equedia
