Microsoft prévoit de stocker ses données sur de l’ADN dans les 3 prochaines années

Partageant leurs objectifs avec le MIT Technology Review cette semaine, les architectes informatiques de Microsoft Research ont affirmé leur intention de proposer d’ici trois ans un système de stockage opérationnel basé sur l’ADN et fonctionnant dans un centre de données.

Stocker des données dans l’acide désoxyribonucléique (ADN) n’est pas une idée nouvelle. Des travaux sont menés en ce sens depuis des années puisque comme vous le savez, l’ADN est une molécule qui « stocke » et transmet naturellement les instructions génétiques encodées dans la célèbre double hélice de la molécule permettant le développement des organismes vivants.

Techniquement, le concept est applicable à l’informatique et c’est pourquoi Microsoft œuvre en ce sens en ouvrant de vraies pistes sur le stockage pérenne d’informations. L'objectif est pour l'heure de mettre sur pied un « système proto-commercial d'ici trois ans stockant une quantité de données sur l'ADN dans l'un de nos centres de données, pour au moins une boutique d'applications », explique Doug Carmean, architecte chez Microsoft Research.

Les lecteurs à bande (le format le plus commun utilisé pour l’archivage des données) rencontrent en effet aujourd’hui de vraies limites physiques face à la masse de données générées chaque jour dans le monde. L’ADN pourrait quant à lui stocker des données avec des densités record.

« L’ADN est le support de stockage connu le plus dense de l’univers », explique Victor Zhirnov, de Semiconductor Research Corporation. « Le problème que nous résolvons est la croissance exponentielle de l’information stockée ». Il y a quelques mois, un groupe de chercheurs franchissait un cap en réussissant à stocker une grande quantité d’informations dans des brins d’ADN, en atteignant une densité théorique record de 215 pétaoctets par gramme.

En juillet dernier, Microsoft annonçait avoir stocké 200 mégaoctets de données dans des brins d’ADN (une vidéo musicale). Pour la firme américaine, le prochain objectif sera de concevoir un « système protocommercial d’ici trois ans stockant une quantité de données sur l’ADN dans l’un de nos centres de données, pour au moins une boutique d’applications », explique Doug Carmean, architecte chez Microsoft Research.

Un quintillion de bits de données dans un millimètre cube

Pourquoi aller chercher vers l'ADN pour stocker des données ? Un matériau biologique tel que l’ADN pourrait sembler être un choix étrange pour sauvegarder de grandes quantités d’informations numériques, mais les avantages sont nombreux. En effet, les instances de stockages connues rencontrent aujourd'hui des limites physiques face à la masse de données générées chaque jour dans le monde alors que l'ADN peut stocker des données avec des densités record.

L’ADN se révèle d’une part bien plus résistant que le silicium avec une durée de vie estimée à de cent à mille fois plus longue qu’un dispositif réalisé avec du silicium. Quant à sa capacité de stockage, l’ADN pourrait contenir 1.000.000.000.000.000.000 (c’est-à-dire un quintillion de bits de données dans un millimètre cube).

« L'ADN est le support de stockage connu le plus dense de l'univers » explique Victor Zhirnov, de Semiconductor Research Corporation. « Et le problème que nous résolvons est la croissance exponentielle de l'information stockée ».

En plus d'être dense et durable, l'ADN présente un autre avantage : son extrême pertinence pour l'espèce humaine. Contrairement aux vielles disquettes devenues illisibles avec l'évolution technologique, l'ADN ne sera probablement jamais mis hors circuit.

Un porte-parole de Microsoft Research a déclaré que la société ne pouvait pas donner "des précisions sur un plan de commercialisation" pour le moment. En interne l'idée de stockage d'ADN n'est pas encore totalement acceptée.

Coût exorbitant du projet

Le problème principal reste le coût qui reste pour l’heure exorbitant en raison du processus chimique utilisé pour fabriquer des brins d’ADN. Ainsi, la conversion de bits numériques en code ADN (constitué de chaînes de nucléotides étiquetés A, G, C et T) reste compliquée et fort coûteuse en raison du processus chimique utilisé pour fabriquer des brins d'ADN.

Pour sa démonstration Microsoft a utilisé 13.448.372 morceaux d'ADN uniques. Le prix de ce type de matériel est estimé à 800.000 dollars.Les 200 premiers mégaoctets de données stockés il y a quelques mois avaient coûté pas moins de 800 000 dollars américains. Le processus devra donc être des milliers de fois moins cher pour en faire une option concurrentielle.

Microsoft affirme que le coût du stockage de l'ADN doit diminuer d'un facteur 10.000 avant qu'il ne soit largement adopté comme un produit commercialisable. Et l'entreprise affirme que cela est réalisable à court termes, contre l'avis d'autres experts.

L'automatisation du processus d'écriture de données numériques dans l'ADN sera également un point critique. Doug Carmean estime le taux de déplacement des données dans l'ADN de seulement 400 octets par seconde pour l'heure. Microsoft affirme que cette vitesse doit être augmentée à 100 mégaoctets par seconde.

La lecture des données est en revanche plus facile. Elle est réalisée en utilisant une machine de séquençage à grande vitesse, et ce de la même manière que la RAM (Random-Access Memory) d'un ordinateur. Une amélioration de deux fois de la vitesse de lecture de l'ADN rendrait cet aspect du système suffisamment efficace pour une utilisation commerciale, considère Microsoft.

Archivage des films

Dans un premier temps l'utilisation de cette technologie pourrait concerner les tâches d'archivage pour des raisons légales ou réglementaires, comme des fichiers de vidéosurveillance ou des dossiers médicaux.

En ce sens, Microsoft collabore notamment avec Twist Bioscience, un fabricant d’ADN situé à San Francisco. Une des possibilités serait de remplacer le processus chimique vieux de quarante ans utilisé pour fabriquer de l’ADN par un procédé qui utilise des enzymes comme le fait notre propre corps. « Je suis convaincu que nous aurons des résultats cette année », affirme Jean Bolot, directeur scientifique de Technicolor Research.

La société serait en discussion avec des studios de cinéma pour stocker des films avec cette méthode. La moitié de tous les films réalisés avant 1951 sont considérés comme perdus parce qu'ils étaient stockés sur du celluloïd. Avec les nouveaux formats de fichier vidéo, comme la haute définition et la réalité virtuelle, la question du stockage des données est un sujet chaud chez les acteurs du divertissement.