Des chercheurs de Harvard ont mis au point un nouveau système pour lire et écrire des données sur des molécules organiques.
On n’appelle pas cela l’ère de l’information pour rien – de nos jours, nous pouvons accéder à l’ensemble du savoir collectif de l’humanité à partir de petits ordinateurs dans nos poches. Mais toutes ces données doivent être stockées quelque part, et d’énormes serveurs prennent beaucoup d’espace physique et nécessitent beaucoup d’énergie. Aujourd’hui, les chercheurs de Harvard ont mis au point un nouveau système de lecture et d’écriture de l’information à l’aide de molécules organiques, qui pourraient être stables et sécurisées pendant des milliers d’années.
L’ADN est le support de choix pour le stockage de l’information dans le monde naturel, pour une bonne raison : il peut stocker d’énormes quantités de données dans un espace minuscule, et il est extrêmement stable, survivant pendant des millénaires dans de bonnes conditions. Des études récentes ont exploré cette possibilité, entassant des données d’ADN sur les pointes de crayons, dans des bombes de peinture aérosol, et même encodées dans des bactéries vivantes.
Mais l’ADN a ses propres obstacles. En ce qui concerne les molécules, il s’agit d’un processus relativement important, et la lecture et l’écriture peuvent être un processus fastidieux et chronophage.
« Nous avons entrepris d’explorer une stratégie qui n’emprunte pas directement à la biologie, explique Brian Cafferty, premier auteur de la nouvelle étude. « Nous nous sommes plutôt appuyés sur des techniques courantes en chimie organique et analytique et avons mis au point une approche qui utilise des molécules de faible poids moléculaire pour coder l’information.
Au lieu de l’ADN, les chercheurs ont utilisé des oligopeptides, de petites molécules composées d’un nombre variable d’acides aminés. La base du procédé est une microplaque, une plaque métallique contenant 384 petits puits. Différentes combinaisons d’oligopeptides sont placées dans chaque puits pour représenter un octet d’information.
Il est construit sur le système binaire : si un oligopeptide particulier est présent, il se lit comme un 1, et s’il est absent, c’est un 0. En utilisant cela, le code dans chaque puits peut représenter une seule lettre, ou un pixel d’une image.
La clé pour reconnaître quels oligopeptides sont présents et lesquels ne le sont pas est leur masse, qui peut être lue à l’aide d’un spectromètre de masse. En fin de compte, c’est ainsi que l’information peut être récupérée à nouveau.
Un diagramme démontrant le fonctionnement du nouveau système
Dans leurs tests, les chercheurs ont réussi à écrire, stocker et relire 400 ko de données, dont une transcription écrite d’une conférence, une photo et un tableau. Selon l’équipe, la vitesse moyenne d’écriture est de huit bits par seconde et la lecture prend 20 bits par seconde, avec une précision de 99,9 %.
L’équipe affirme que le nouveau système présente plusieurs avantages. Les oligopeptides peuvent être stables pendant des centaines ou des milliers d’années, ce qui les rendrait idéaux pour le stockage de données d’archives à long terme. Il peut également entasser plus de données dans un espace physique plus petit, potentiellement encore plus petit que celui de l’ADN. L’équipe dit que tout le contenu de la bibliothèque publique de New York, par exemple, pourrait être stocké dans une cuillère à café pleine de protéines.
Le système peut également fonctionner avec un large éventail de molécules. Il peut aussi écrire plus vite que l’ADN est capable d’écrire, bien que les chercheurs admettent qu’il peut être un peu lent à lire. Quoi qu’il en soit, ces deux aspects pourraient être améliorés à l’avenir grâce à une meilleure technologie, comme l’utilisation d’imprimantes à jet d’encre pour écrire les données et de meilleurs spectromètres de masse pour les lire.
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscentsci.9b00210?ref=tw1
