Informatique: des recherches pour concevoir l'ordinateur à ADN

Si vous vous intéressez un peu à l'informatique, vous connaissez sans doute la loi de Moore qui énonce que la puissance des machines double à chaque génération. Ça a été vrai, mais c'est moins le cas, et pourtant, les besoins en calcul sont de plus en plus importants. Big data, cryptographie... les supercalculateurs se multiplient sur toute la planète, mais on arrive à une limite. C'est pour cette raison que les recherches sur l'ordinateur du futur avancent à bon train. On en imagine même fonctionnant avec... de l'ADN.

Fini l'ordinateur électronique, bienvenue à l'ordinateur biologique ! Des chercheurs de l'université de Manchester ont jeté les premières bases d'une machine fonctionnant à l'ADN. Pour comprendre, il faut revoir quelques bases sur le fonctionnement des systèmes actuels. Un exemple simple : vous avez un labyrinthe, il faut en trouver la sortie.

Si on pose ce problème a un ordinateur actuel, il va faire les choses très bêtement. Au premier embranchement, il prendra un des deux chemins. Si c'est un cul-de-sac, il essaiera un autre passage, jusqu'à trouver la sortie. C'est long, fastidieux et pas très efficace. Mais en revanche, si on a une machine qui est capable d'explorer plusieurs options simultanément, le gain est indéniable. On appelle ces systèmes des systèmes universels de Turing non-déterministes. Plus un problème est compliqué, plus il requiert d'étapes pour le résoudre. Un calvaire pour un ordinateur traditionnel qui ne l'est pas pour une machine de Turing.

Casse-tête à double hélice

Reste désormais à savoir comment on fabrique une telle machine. La réponse est courte : on ne sait pas. Mais ça ne veut pas dire qu'on ne fait pas de recherches sur le sujet, et cette équipe de chercheurs mancuniens a essayé de manipuler de l'ADN pour parvenir à ce résultat.

Pour comprendre, il faut se souvenir de la forme de l'ADN : c'est une molécule qui est composée de deux brins, le tout enroulé sous forme d'hélice. Ils ont séparé ces deux brins, puis ils ont utilisé des techniques d'édition du génome, c'est-à-dire des techniques capables de découper et réarranger ce brin. C'est un peu complexe, mais l'idée, c'est qu'avec ce processus, ils sont parvenus avec le même brin d'ADN à le réarranger de façon aléatoire presque infiniment et instantanément.

Les limites

Si on reprend notre exemple du labyrinthe, vous pouvez voir ce nombre immensément grand de combinaisons d'ADN comme l'équivalent moléculaire d'un ordinateur qui explore toutes les routes du dédale en même temps. Mais il y a un problème, et pas des moindres : vous ne pouvez pas le programmer, et c'est malheureusement là que s'arrête le travail de ces chercheurs. Ceci dit, cette expérience montre qu'il est en effet possible de se servir de l'ADN comme base à une telle machine de Turing.  

Celle-ci n'est en revanche pas pour demain, ni même pour dans quelques années, mais c'est une voie de développement très intéressante pour remplacer à terme nos systèmes existants qui approchent de leurs limites. La recherche sur l'ordinateur à ADN est d'autant plus pertinente, car elle offre un axe technologique complètement nouveau. Jusqu'à présent, tous les efforts se concentraient sur ce qu'on appelle l'ordinateur quantique qui, comme son nom l'indique, utilise les phénomènes qui ont lieu à l'échelle de l'atome. Mais là aussi, nous n'en sommes qu'aux balbutiements.