Microsoft a un plan pour ajouter le stockage de données ADN à son cloud

yoshi sodeoka

Sur la base des premières recherches impliquant le stockage de films et de documents dans l'ADN, Microsoft développe un appareil qui utilise la biologie pour remplacer les lecteurs de bande, selon les chercheurs de la société.

Les architectes informatiques de Microsoft Research affirment que la société a officialisé l'objectif d'avoir un système de stockage opérationnel basé sur l'ADN fonctionnant à l'intérieur d'un centre de données vers la fin de cette décennie. L'objectif est un système proto-commercial en trois ans stockant une certaine quantité de données sur l'ADN dans l'un de nos centres de données, pour au moins une application boutique, explique Doug Carmean, architecte partenaire chez Microsoft Research. Il décrit l'appareil éventuel comme ayant la taille d'un grand copieur Xerox des années 1970.

En interne, Microsoft nourrit l'objectif encore plus ambitieux de remplacer les lecteurs de bande, un format courant utilisé pour l'archivage des informations. Nous espérons qu'il sera marqué comme 'Votre stockage avec ADN', déclare Carmean.

Les plans montrent à quel point certaines entreprises technologiques prennent au sérieux l'idée apparemment étrange de sauvegarder des vidéos, des photos ou des documents précieux dans la même molécule dont nos gènes sont faits. La raison, explique Victor Zhirnov, scientifique en chef du Société de recherche sur les semi-conducteurs , est que les efforts pour réduire la mémoire des ordinateurs atteignent des limites physiques, mais que l'ADN peut stocker des données à des densités incroyables.

Formaté en ADN, chaque film jamais réalisé tiendrait dans un volume plus petit qu'un morceau de sucre.

L'ADN est le support de stockage connu le plus dense de l'univers, uniquement basé sur les lois de la physique. C'est la raison pour laquelle les gens se penchent là-dessus, dit Zhirnov. Et le problème que nous résolvons est la croissance exponentielle des informations stockées.

En juillet dernier, Microsoft a annoncé publiquement qu'il avait stocké 200 mégaoctets de données dans des brins d'ADN, dont un clip vidéo, établissant un record. L'ouvrage, décrit dans un document publié en mars sur le serveur de préimpression Biorxiv, a été dirigé par Karin Strauss, de Microsoft Research, et le laboratoire de l'informaticien Luis Ceze de l'Université de Washington.

Des obstacles majeurs à un système de stockage pratique demeurent. La conversion de bits numériques en code ADN (constitué de chaînes de nucléotides étiquetés A, G, C et T) reste laborieuse et coûteuse en raison du processus chimique utilisé pour fabriquer les brins d'ADN. Dans son projet de démonstration, Microsoft a utilisé 13 448 372 morceaux uniques d'ADN. Les experts disent qu'acheter autant de matériel sur le marché libre coûterait 800 000 $.

Le principal problème avec le stockage de l'ADN est le coût, explique Yaniv Erlich, professeur à l'Université de Columbia qui, plus tôt cette année ont rapporté une nouvelle approche du stockage des données ADN . La principale question est donc de savoir si Microsoft a résolu ce problème. Sur la base de leur publication, dit Erlich, je n'ai vu aucun progrès vers cet objectif, mais peut-être qu'ils ont quelque chose dans leur pipeline.

Selon Microsoft, le coût du stockage de l'ADN doit être divisé par 10 000 avant qu'il ne soit largement adopté. Alors que de nombreux experts disent que c'est peu probable, Microsoft pense que de telles avancées pourraient se produire si l'industrie informatique les exige.

L'automatisation du processus d'écriture des données numériques dans l'ADN sera également essentielle. Sur la base des quelques semaines qu'il a fallu pour mener à bien leur expérience, Carmean estime que le taux de déplacement des données dans l'ADN n'était que de 400 octets par seconde. Microsoft dit que cela doit augmenter à 100 mégaoctets par seconde.

La lecture des données est plus simple. Cela a été fait à l'aide d'une machine de séquencement à grande vitesse, y compris pour rappeler des parties spécifiques des fichiers, analogues à la mémoire à accès aléatoire sur un ordinateur. Même une double amélioration de la lecture de l'ADN rendrait cet aspect du système suffisamment efficace pour une utilisation commerciale, pense Microsoft.

Étant donné que l'écriture et la récupération de données dans l'ADN sont lentes, toute utilisation précoce de la technologie sera limitée à des situations particulières. Cela pourrait inclure des données qui doivent être archivées pour des raisons légales ou réglementaires, telles que des vidéos de caméras corporelles de la police ou des dossiers médicaux.

Microsoft travaille actuellement avec Torsion Biosciences , un fabricant d'ADN situé à San Francisco. Twist est l'une des nombreuses entreprises nouvellement créées qui tentent d'améliorer la production d'ADN, une liste qui comprend désormais les startups DNAScript, Nuclera Nucleics, Evonetix, Molecular Assemblies, Catalog DNA, Helixworks et une spin-off d'Oxford Nanopore appelée Genome Foundry.

Une possibilité passionnante poursuivie par certaines des startups est de remplacer le processus chimique vieux de 40 ans utilisé pour fabriquer de l'ADN par un processus qui utilise des enzymes, comme le font nos propres corps. Jean Bolot, directeur scientifique de Technicolor Research, à Los Altos, affirme financer de tels travaux à l'université d'Harvard, dans le laboratoire de George Church, l'expert en génomique.

Je suis convaincu que nous aurons des résultats à discuter cette année, déclare Bolot, qui ajoute que sa société a eu des discussions avec des studios de cinéma sur la manière dont ils pourraient utiliser le stockage d'ADN. Il dit que la moitié de tous les films réalisés avant 1951 sont déjà perdus parce qu'ils étaient stockés sur celluloïd. Aujourd'hui, de nouveaux formats, comme la vidéo haute définition et la réalité virtuelle, étendent la capacité des studios à préserver leur travail, dit-il.

Zhirnov dit que les fabricants de puces informatiques prennent l'ADN au sérieux car il existe des limites physiques à la quantité de données pouvant être stockées sur des supports conventionnels, tels que des bandes ou des disques durs. Son organisation, qui est financée par Microsoft, Intel et d'autres pour effectuer des recherches appliquées, a commencé à examiner de plus près l'ADN à partir de 2013. Il dit que les experts en semi-conducteurs qui pensaient que l'ADN était trop mou ont été surpris d'apprendre qu'il dure cent à un mille fois plus longtemps qu'un appareil en silicone. La molécule est si stable qu'elle est fréquemment récupérée à partir d'os de mammouth et d'anciens restes humains.

Mais sa caractéristique la plus importante est la densité. L'ADN peut contenir 1 000 000 000 000 000 000 (c'est-à-dire un quintillion) d'octets d'informations dans un millimètre cube. La densité est le moteur de tout, dit Zhirnov.

Un porte-parole de Microsoft Research a déclaré que la société ne pouvait pas confirmer les détails d'un plan de produit pour le moment. Au sein de l'entreprise, l'idée du stockage de l'ADN semble gagner des adhérents mais n'est pas encore universellement acceptée. Nos employés internes nous croient, mais pas les gens du stockage sur bande, dit Carmean, ancien concepteur de puces de premier plan chez Intel.

En plus d'être dense et durable, l'ADN a un autre avantage qui n'est pas souvent mentionné : son extrême pertinence pour l'espèce humaine. Pensez à ces vieilles disquettes que vous ne pouvez plus lire ou à ces tablettes d'argile avec des hiéroglyphes indéchiffrables. Contrairement à ces médias, l'ADN ne se démodera probablement jamais.

Nous lirons toujours l'ADN tant que nous serons humains, dit Carmean.

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