Informatique
Stockage de données basé sur l’ADN entièrement fonctionnel rendu possible grâce à une réalisation récente
Ajouter Securities.io à vos sources préférées sur Google
Dans le monde hypernumérique d’aujourd’hui, chaque entreprise dépend des données. La quantité de données d’entreprise augmente rapidement, notamment avec l’avènement de technologies avancées comme l’analyse de données, l’Internet des objets (IoT) et l’IA, qui génèrent et utilisent d’énormes volumes de données.
Ces données sont potentiellement importantes, et il est crucial, plus que jamais, de les sécuriser de manière efficace, fiable et sûre. Pour stocker les données, vous avez besoin de solutions de stockage permettant d’accéder, d’organiser, de gérer, de partager et d’utiliser efficacement les informations essentielles.
Bien que votre ordinateur dispose d’une capacité de stockage, celle-ci est limitée et enregistrée sur un appareil, de sorte qu’elle ne peut être utilisée que tant que l’appareil est allumé et reste jusqu’à ce qu’elle soit supprimée. Pour stocker vos données à long terme, vous avez besoin de solutions de stockage de données.
Les dispositifs de stockage sont principalement divisés en deux groupes:
- Stockage direct (DAS)
- Stockage basé sur le réseau
Le DAS est directement connecté à la machine informatique qui y accède, et bien qu’il puisse fournir des services de sauvegarde locale décents, le partage est plutôt limité. Les appareils de cette catégorie comprennent les disquettes, les clés USB et les disques optiques tels que les CD et les DVD.
Aujourd’hui, le stockage basé sur le réseau est l’option la mieux adaptée au partage et à la collaboration de données, car il permet à plusieurs ordinateurs d’accéder aux données via un réseau. Les configurations de stockage basé sur le réseau sont principalement de deux types: stockage en réseau (NAS) et réseau de stockage (SAN).
Le NAS implique un dispositif connecté à un réseau. Ici, le stockage et la récupération des données se font depuis un emplacement centralisé. Cette option de stockage en réseau abordable permet à plusieurs utilisateurs de stocker et de partager des fichiers via un réseau TCP/IP via Wi‑Fi ou un câble.
Le SAN est un réseau spécialisé à haute vitesse qui connecte des pools de dispositifs de stockage partagés à plusieurs serveurs. Il implique plusieurs dispositifs de divers types, qui comprennent:
Un disque à état solide (SSD) est un type de disque dur plus rapide que les traditionnels qui utilisent la mémoire flash et les clés USB, qui sont des options électroniques où les données peuvent être mises à jour par des opérations d’effacement ou d’écriture. Le stockage hybride, quant à lui, implique un mélange de différents types de stockage: stockage flash, SSD et disques durs mécaniques (HDD).
Le stockage dans le cloud est une autre méthode économique et évolutive car les données sont stockées virtuellement et, de ce fait, nécessitent un accès à Internet ou à un réseau privé. Le stockage cloud hybride utilise différents clouds, publics, privés et hybrides, pour différentes charges de travail.
Développer de nouvelles technologies pour stocker les données numériques plus efficacement
Malgré toutes ces options, le monde recherche des solutions plus efficaces face à un univers numérique qui devrait ajouter environ 175 zettabytes de données chaque année d’ici 2025. Un groupe croissant de chercheurs plaide désormais pour l’ADN comme option stable et durable afin de répondre à cette demande.
Déjà, l’ADN est étudié pour le stockage de données, bien qu’il soit encore à ses débuts, avec une taille de marché de seulement 70 millions de dollars. Cependant, on estime qu’il croîtra à un TCAC de plus de 80 % d’ici 2032.
Le stockage de données dans l’ADN est exactement ce que son nom indique: stocker des données numériques dans l’ADN (ou acide désoxyribonucléique), la molécule qui porte l’information génétique pour le développement et le fonctionnement d’un organisme.
Pour créer de l’ADN, quatre nucléotides différents — Adénine (A), Cytosine (C), Guanine (G) et Thymine (T) — se combinent pour former une structure en double hélice, où deux brins liés s’enroulent l’un autour de l’autre.
Lors du stockage de données dans l’ADN, les données binaires sont encodées dans des brins d’ADN synthétisés puis décodées à partir de ceux-ci. L’ADN est reconnu pour sa stabilité, sa densité et sa capacité à durer longtemps. Ces qualités font de l’ADN un support de stockage attrayant.
“L’ADN synthétique a le potentiel de stocker des ordres de grandeur plus de données que les dispositifs actuels, et d’une manière qui promet d’être beaucoup plus durable.”
– Karin Strauss, Directrice principale de recherche senior chez Microsoft (MSFT ) Research
En plus du stockage de données, l’ADN a également été exploré pour le calcul. Depuis plusieurs décennies, le calcul ADN fait l’objet de recherches et de développements en raison des avantages qu’il offre en termes d’évolutivité, de durabilité et d’efficacité énergétique, entre autres.
En 2019, des chercheurs de Microsoft et de l’Université de Washington ont dévoilé le premier système entièrement automatisé de stockage et de récupération de données utilisant de l’ADN synthétique. Cela impliquait d’encoder « hello » dans les molécules d’ADN synthétique créées en laboratoire, puis de le reconvertir.
Les récentes percées en informatique moléculaire suggèrent que nous pourrions même faire fonctionner des réseaux informatiques entiers à l’intérieur de cellules vivantes dans un avenir proche. Bien que le stockage d’ADN existe déjà depuis un certain temps, la nouvelle étude présente le premier ordinateur moléculaire fonctionnel capable à la fois de stocker et de calculer via l’ADN au lieu d’utiliser l’électricité.
Plus tôt cette année, des ingénieurs de l’Université du Minnesota et du Rochester Institute of Technology (RIT) ont trouvé un moyen de traiter les données stockées dans l’ADN. Ce « circuit intégré microfluidique » est conçu pour fonctionner via des calculs de réseaux neuronaux artificiels sur des données stockées dans l’ADN. Selon le co‑auteur du papier Amlan Ganguly:
“Nous vivons à l’ère du big data qui doit être stocké quelque part.”
Il a également souligné que la construction de davantage de centres de données n’est pas la solution, car chacun nécessite construction, maintenance et exploitation, ce qui n’est pas durable.
Cette étude a proposé de représenter les nombres par les concentrations de solutions contenant des molécules d’ADN spécifiquement manipulées. Cette manipulation représenterait des opérations de calcul telles que l’addition, la multiplication et d’autres fonctions non linéaires essentielles à l’exécution de calculs de réseau.
Il y a quelques années, Mark Bathe, professeur d’ingénierie biologique au MIT, et ses collègues ont également dévoilé une méthode pour extraire le fichier souhaité d’un mélange de nombreux fragments d’ADN. Pour ce faire, les chercheurs ont encapsulé chaque fichier de données dans une particule de silice de 6 μm, étiquetée avec de courtes séquences d’ADN révélant le contenu.
Source: MIT News
En discutant du vaste potentiel de l’ADN pour répondre aux exigences croissantes de stockage de quantités massives de données, Bathe a souligné sa propriété intrigante de ne consommer aucune énergie une fois le polymère d’ADN créé. Vous écrivez simplement l’ADN et le stockez indéfiniment.
Des chercheurs ont même proposé d’utiliser la stabilité et la durabilité de l’ADN pour encoder des données numériques afin de sécuriser et protéger les actifs numériques.
De plus en plus de chercheurs et d’organisations étudient le potentiel de l’ADN pour le stockage de données et le calcul. Le marché mondial du stockage de données s’élève actuellement à $217 milliards et est prévu d’atteindre un impressionnant $777,98 milliards d’ici la fin de cette décennie.
Percée en informatique basée sur l’ADN révolutionne le stockage de données
Dans la dernière étude, publiée dans Nature, des chercheurs de l’Université Johns Hopkins et de l’Université d’État de Caroline du Nord ont démontré une technologie avec des fonctions de stockage et de calcul de données utilisant l’ADN au lieu de l’électronique.
Cette technologie peut stocker, récupérer, calculer, effacer ou réécrire des données de manière répétée. Alors que les technologies précédentes de stockage et de calcul ADN pouvaient accomplir certaines de ces tâches, elles ne pouvaient pas toutes les réaliser.
“Dans les technologies informatiques conventionnelles, nous tenons pour acquis que les méthodes de stockage des données et les méthodes de traitement des données sont compatibles entre elles.”
– Albert Keung, responsable de l’étude et professeur associé de génie chimique et biomoléculaire à NC State
Il a également ajouté:
“Mais en réalité, le stockage des données et le traitement des données sont effectués dans des parties séparées de l’ordinateur, et les ordinateurs modernes sont un réseau de technologies complexes.”
Étant donné que les données basées sur l’ADN sont stockées sous forme d’acides nucléiques, le calcul ADN a eu du mal à les stocker, les récupérer et les calculer.
Ce qui rend l’informatique électronique attrayante, c’est que tous les composants d’un dispositif sont compatibles. Mais avec le stockage de données ADN, ce n’est pas le cas. Bien que le stockage de données basé sur l’ADN offre des avantages à long terme, on pense que développer une technologie ADN capable de couvrir l’ensemble des opérations présentes dans les dispositifs électroniques traditionnels serait soit difficile, soit impossible à réaliser.
Aujourd’hui, la dernière étude montre que ces technologies basées sur l’ADN sont réellement “viables parce que nous en avons créé une”.
Cela a été réalisé grâce à des techniques récentes qui ont permis la création de matériaux polymères souples avec des morphologies uniques. Selon le co‑correspondant de l’article, Orlin Velev:
“Plus précisément, nous avons créé des structures polymères que nous appelons dendricolloïdes — elles commencent à l’échelle microscopique mais se ramifient les unes des autres de manière hiérarchique pour créer un réseau de fibres nanoscopiques.”
En 2019, des recherches de l’Université d’État de Caroline du Nord ont montré que différents polymères précipités à partir de solutions sous des conditions spéciales peuvent créer des matériaux de particules dendritiques souples uniques avec une adhérence distincte (comme celle des pattes de gecko, qui leur permettent de coller à presque toutes les surfaces) et des propriétés de construction de structures.
À l’époque, Velev a expliqué l’utilisation de la nanofabrication « liquide » pour convertir les polymères en particules ramifiées après avoir dissous le polymère et mélangé rapidement la solution avec un autre liquide. Ce mélange rapide dans un écoulement turbulent, processus intrinsèquement chaotique, a créé des particules ramifiées dans des structures hiérarchiques.
L’Université d’État de Caroline du Nord a également déposé un brevet sur les matériaux dendritiques souples ainsi que sur le processus de leur création.
Aujourd’hui, pour l’étude sur la solution de stockage ADN, la structure qu’ils ont créée possède une grande surface, permettant aux chercheurs de déposer l’ADN parmi les nanofibrilles. Cela a été réalisé sans sacrifier la densité des données, rendant l’ADN attrayant pour le stockage de données.
“Vous pourriez placer l’équivalent de mille ordinateurs portables de données dans un stockage basé sur l’ADN de la taille d’une gomme à crayon.”
– Keung
Le premier auteur du papier, Kevin Lin, ancien doctorant à NC State, a déclaré que la capacité à différencier l’information ADN des nanofibres sur lesquelles elle est stockée permet d’exécuter de nombreuses fonctions similaires à celles que l’on peut réaliser avec des appareils électroniques.
Selon lui, l’information ADN peut être copiée directement depuis la surface du matériau sans endommager l’ADN lui-même. En plus de la capacité d’effacer des fragments ciblés d’ADN puis de les réécrire sur la même surface, l’étude a constaté que le dépôt d’ADN sur le matériau dendricolloïde aidait réellement à préserver l’ADN.
Velev a noté qu’avec cette étude, ils « fournissent l’équivalent de microcircuits », et le matériau dendricolloïdal sert de carte de circuit.
Cette nouvelle technologie de stockage et de calcul basée sur l’ADN, appelée « moteur primordial de stockage et de calcul ADN », est également capable de résoudre des sudokus simples et des problèmes d’échecs 3 × 3. Les tests suggèrent que la technologie pourrait stocker des données de manière sécurisée pendant des milliers d’années. En plus de cela, « le matériau hôte dendrocolloïdal lui-même est relativement peu coûteux et facile à fabriquer », selon Velev.
Entreprises impliquées dans le stockage et le calcul de données ADN
Compte tenu de l’importance des données et du besoin de solutions plus efficaces, plusieurs entreprises explorent le stockage de données ADN, le calcul et les technologies moléculaires. Par exemple, Thermo Fisher Scientific (TMO ) (TMO) fournit des solutions complètes pour le séquençage ADN et la biologie moléculaire, tandis qu’Agilent Technologies (A) se concentre sur les technologies basées sur l’ADN, et Pacific Biosciences of California (PACB ) (PACB) se spécialise dans la technologie de séquençage à longue lecture. Il y a aussi Helixworks Technologies, qui a créé un matériau de stockage de données ADN programmable pour encoder des fichiers de données ou de petites applications directement dans la structure moléculaire d’un objet.
Nous allons maintenant examiner plus en détail deux noms majeurs dans ce domaine. Ces deux entreprises, ainsi que Microsoft, Western Digital (WDC ) et plusieurs autres institutions membres, ont formé l’Alliance pour le stockage de données ADN. L’alliance vise à répondre à la croissance des données numériques en proposant une solution de stockage d’archives à faible coût et durable utilisant l’ADN et en explorant sa commercialisation précoce.
#1. Twist Bioscience Corporation
Cette entreprise se spécialise dans l’ADN synthétique et se concentre fortement sur les technologies de stockage de données ADN. Avec une capitalisation boursière de 2,57 milliards de dollars, les actions de Twist Bioscience (TWST ) se négocient actuellement à 43,98 $, en hausse de 19,32 % depuis le début de l’année. Son BPA (TTM) est de -3,81, et son PER (TTM) est de -11,53.
TWST Graphique du prix
Pour le deuxième trimestre 2024, l’entreprise a déclaré un chiffre d’affaires de 75,3 millions de dollars, soit une hausse de 25 % par rapport au même trimestre de l’année précédente. La marge brute a également augmenté à 41 % contre 31 %. Par ailleurs, environ 193 000 gènes ont été expédiés pendant la période. 293,3 millions de dollars ont été signalés en liquidités, équivalents de liquidités et placements à court terme.
“Nous restons fermes et concentrés sur notre chemin vers la rentabilité.”
– PDG et cofondatrice Emily M. Leproust, Ph.D.
#2. Illumina
Cette société est un leader dans le séquençage et les solutions basées sur les puces, essentielles pour le traitement et le stockage des données ADN. Avec une capitalisation boursière de 20,77 milliards de dollars, les actions d’Illumina se négocient actuellement à 130,42 $, en baisse de 6,33 % depuis le début de l’année. Son BPA (TTM) est de -19,18, et son PER (TTM) est de -6,80.
ILMN Graphique du prix
Pour le deuxième trimestre 2024, l’entreprise a déclaré un chiffre d’affaires de 1,09 milliard de dollars, en baisse de 6 % par rapport au 2T23. Sa marge opérationnelle GAAP était de 40,5 %, et sa marge opérationnelle non GAAP était de 22,2 %. À la fin du trimestre, 994 millions de dollars étaient détenus en liquidités, équivalents de liquidités et placements à court terme.
“L’équipe Illumina a livré des résultats supérieurs à nos attentes au cours du trimestre, grâce à une exécution disciplinée de nos priorités stratégiques.”
– PDG Jacob Thaysen
Conclusion
La numérisation croissante du monde signifie que les données numériques sont prêtes à connaître une croissance exponentielle. Cette explosion de données dépassera largement la capacité des technologies de stockage existantes, incitant à explorer et adopter de nouvelles solutions comme le stockage ADN.
Comme le montre la nouvelle étude, les percées continues rendent possible la réalisation d’une gamme complète de fonctions de stockage et de calcul de données. Ces opérations comprennent le stockage de données, le déplacement de données, ainsi que la capacité de lire, réécrire, effacer, recharger ou calculer des fichiers de données spécifiques — le tout de manière programmable et répétable sans dégrader l’ADN.
L’ADN, une molécule remarquable présente dans chaque cellule vivante, offre une densité extrêmement élevée, ce qui en fait la solution de stockage à long terme idéale (pas seulement pour des centaines mais des milliers d’années). Cela souligne son immense potentiel pour transformer le monde du stockage et de l’informatique.
