L'humanité a un énorme problème de stockage de données. Au cours des deux dernières années, les gens ont créé plus d'informations que dans toute l'histoire précédente. Et ce flux d'informations dépassera bientôt la capacité des disques durs.
Les chercheurs affirment avoir trouvé une nouvelle façon d'encoder les informations numériques dans l'ADN. Un gramme d'ADN peut stocker 215 pétaoctets (215 millions de gigaoctets) de données. Ainsi, toutes les informations jamais créées par une personne occuperont un conteneur de la taille de quelques camions.
L'ADN présente de nombreux avantages pour stocker des informations numériques. Il est ultra compact et peut être stocké pendant des milliers d'années dans un endroit frais et sec. Et les gens peuvent toujours le déchiffrer. «L'ADN ne se dégrade pas avec le temps comme les cassettes ou les disques, et il ne devient pas obsolète», explique Yaniv Ehrlich, scientifique à l'Université de Columbia (États-Unis).
Les scientifiques préservent les informations numériques dans l'ADN depuis 2012, lorsque les généticiens de l'Université de Harvard (États-Unis) George Church, Sree Kosuri et leurs collègues ont chiffré un livre de 52 mille mots en milliers de fragments d'ADN en utilisant des brins de l'alphabet à quatre lettres - A, G, T et C pour encoder les zéros et les uns du fichier numérisé.
Ce système de cryptage était relativement inefficace et ne pouvait stocker que 1,28 pétaoctet par gramme d'ADN. D'autres approches ont mieux fonctionné. Mais aucun n'a permis à l'ADN de conserver plus de la moitié de sa capacité maximale. L'ADN peut supporter environ 1,8 bits par nucléotide d'ADN (le nombre n'atteint pas 2 bits en raison d'erreurs de lecture et d'écriture rares mais inévitables).
Ehrlich a décidé qu'il se rapprocherait de cette limite. Par conséquent, lui et Dina Zilinski se sont tournés vers les algorithmes utilisés pour crypter et décrypter les informations. Ils ont commencé avec 6 fichiers, qui comprenaient un système d'exploitation informatique complet, un virus informatique, un film français de 1895 intitulé L'arrivée d'un train à La Ciotat et une étude de 1948 du théoricien Claude Shannon. Tout d'abord, les scientifiques ont converti les fichiers en chaînes binaires de uns et de zéros, les ont compressés en un seul fichier de base, puis ont divisé les données en courtes chaînes de code binaire. Ils ont développé un algorithme appelé «Fontaine d'ADN», qui emballe au hasard des chaînes dans des soi-disant «blobs». Les chercheurs ont ajouté des balises supplémentaires à ceux-ci afin qu'ils puissent être reconstruits plus tard dans le bon ordre. Au total, les scientifiques ont généré une liste numérique de 72000 brins d'ADN,chaque 200 caractères de longueur.
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Ils les ont envoyés sous forme de fichiers texte à la startup Twist Bioscience en Californie, où ils ont synthétisé des brins d'ADN. Deux semaines plus tard, Ehrlich et Zilinski ont reçu une ampoule avec un morceau d'ADN par la poste, dans laquelle leurs fichiers étaient cryptés. Pour les déchiffrer, les scientifiques ont utilisé la technologie moderne de séquençage de l'ADN. Les séquences ont été envoyées à un ordinateur, qui a traduit le code génétique en binaire et a utilisé les balises pour réassembler les six fichiers originaux. La technologie fonctionnait si bien que les nouveaux fichiers étaient exempts d'erreurs.
Cependant, Kosuri et Ehrlich ont noté que la nouvelle approche n'est pas prête pour une utilisation à grande échelle. Ils ont dépensé 7 000 dollars pour synthétiser 2 mégaoctets d'informations dans des fichiers, et 2 000 dollars supplémentaires pour les lire. Par rapport à d'autres formes de stockage de données, l'écriture et la lecture à partir de l'ADN sont relativement lentes.
