Un chercheur relie la biologie et l’informatique au traitement dans le stockage de l’ADN
Un chercheur en ingénierie du Rochester Institute of Technology a découvert le moyen de traiter les données à l’aide de l’ADN.
Amlan Ganguly, chef du département de génie informatique du Kate Gleason College of Engineering du RIT, et des chercheurs de l’Université du Minnesota, ont conçu un circuit intégré microfluidique pour effectuer des opérations complexes via des calculs de réseaux neuronaux artificiels sur les données stockées dans l’ADN.
Leur conception en bioinformatique constitue une percée qui s’appuie sur les avancées innovantes en matière d’ingénierie de l’ADN et de systèmes informatiques.
Nous sommes à l’ère du Big Data qui doit être stocké quelque part. Nous ne pensons pas que davantage de centres de données soient la solution, ni même la meilleure solution. Chaque centre de données nécessite l’équivalent d’un pâté de maisons d’électricité. Construire, entretenir et exploiter des centres de données plus traditionnels n’est pas durable, a déclaré Ganguly, qui a ajouté que les données stockées sur l’ADN constituent un domaine de recherche largement inexploré.
L’ADN est excellent pour stocker des informations. En fait, il est bien meilleur que les modes de mémoire électroniques car il est environ 3 à 6 ordres de grandeur plus compact que la plupart des matériels de mémoire dont nous disposons ; il est également beaucoup plus fiable et durable.
Les équipes de recherche qui travaillent aujourd’hui peuvent jeter les bases du stockage des énormes quantités de données générées par des millions d’appareils technologiques personnels et commerciaux. Une capacité de stockage plus robuste pourrait améliorer les recherches de données d’archives et les applications médico-légales ou scientifiques et biomédicales où les fonctions informatiques doivent être compatibles avec les tissus vivants.
Les résultats de l’étude ont été publiés dans le PLOS One Journal à l’automne.
L’ADN et l’informatique ont plusieurs fonctions communes : le séquençage, ou lecture de données, et la synthèse, ou écriture de données. En commençant à manipuler les matériaux au niveau moléculaire, les chercheurs développent des moyens de réduire l’aspect électronique du stockage technologique afin d’augmenter l’utilisation de systèmes de stockage et de traitement biocompatibles et hautement compacts.
Nous avons proposé de représenter les nombres à travers des concentrations de solutions contenant des molécules d’ADN spécifiquement manipulées et des opérations informatiques permettant de manipuler des molécules d’ADN, des opérations telles que l’addition et la multiplication et d’autres fonctions non linéaires nécessaires aux calculs en réseau peuvent être effectuées. C’est le pont entre le stockage et le calcul et l’utilisation de l’ADN comme véhicule pour effectuer le calcul, a déclaré Ganguly.
Les chercheurs conçoivent un prototype de système microfluidique, un laboratoire sur puce. Il s’agit d’un système miniaturisé capable de fournir le résultat d’un réseau neuronal artificiel, qui est un algorithme de base de l’intelligence artificielle. Le dispositif microfluidique fonctionne à la fois comme un capteur et un mini-processeur informatique composé d’une série de petits canaux dotés de capteurs nanotechnologiques intégrés pour séparer, détecter et attirer les molécules dans les échantillons liquides.
L’équipe de Gangulys construit un dispositif microfluidique à plus grande échelle avec l’aide d’étudiants du programme supérieur de conception des écoles d’ingénieurs. Un modèle plus grand aidera à visualiser les fonctions que l’équipe tente d’accomplir. À terme, le développement d’une nouvelle structure informatique pourrait présenter des avantages environnementaux supplémentaires.
Un ordinateur fabriqué à partir de ce substrat d’ADN sera bien plus durable que l’électronique traditionnelle dont nous disposons actuellement, a-t-il déclaré.