Un ordinateur à ADN effectue des calculs sur 100 bits en utilisant la chaleur, l’eau et le sel.
Sur la photo figurent trois membres de l’équipe de recherche en informatique ADN de l’Université de Maynooth (MU), composée de cinq personnes : Janet Adio, étudiante de premier cycle, ainsi que le professeur Damien Woods et le docteur Abeer Eshra, de l’Institut Hamilton du département d’informatique de MU. Crédit : Université de Maynooth
Des chercheurs de l’université de Maynooth (MU) en Irlande ont développé un ordinateur à ADN unique en son genre, décrit comme l’un des ordinateurs moléculaires les plus complexes et les plus rapides jamais signalés.
Cette avancée, publiée dans la revue Nature , présente un ordinateur moléculaire constitué de brins d’ADN capable d’effectuer des multiplications, des divisions et des additions. Contrairement aux ordinateurs classiques fonctionnant sur des puces de silicium, ce système est un ensemble de brins d’ADN interagissant dans l’eau, sans alimentation électrique continue, et ne nécessite qu’une faible source de chaleur pour amorcer les calculs.
Ces recherches ouvrent de nouvelles perspectives pour le stockage de données à long terme, le calcul écoénergétique et, à terme, les systèmes moléculaires capables de fonctionner à l’intérieur des cellules pour des applications telles que la détection des maladies.
L’informatique au-delà du silicium
Le professeur Damien Woods, de l’Institut Hamilton de l’Université de Maynooth, a déclaré que ces travaux ouvrent une nouvelle voie pour l’informatique : « Les ordinateurs à base de silicium consomment énormément d’énergie — 23 % de l’électricité irlandaise est consacrée au calcul et au stockage de données. Nous avons été aveuglés par notre vision d’un seul type d’ordinateur, alors qu’il existe d’autres exemples autour de nous, notamment notre cerveau. »
Le Dr Abeer Eshra, professeur adjoint et informaticien à l’Institut Hamilton de l’Université du Missouri, qui a mené de nombreuses expériences, a déclaré : « Une petite goutte de liquide contient des milliards, voire des billions, de brins d’ADN. Ces brins interagissent entre eux pour produire un résultat. »
Le projet DISCO, infrastructure basée sur l’ADN pour le stockage et le calcul, vise à développer de nouvelles méthodes de calcul et de stockage de données utilisant la technologie de l’ADN.
Calcul dans une gouttelette
L’équipe a créé l’ordinateur à ADN en ajoutant une petite goutte d’eau et du sel dans un tube à essai, ainsi que de courts fragments d’ADN et une structure d’ADN plus longue. Le mélange est chauffé puis refroidi, permettant à l’ADN d’effectuer un calcul. « Les molécules interagissent, forment une structure, et cette structure constitue la réponse », a expliqué Woods. « L’une des innovations majeures réside dans le fait que le système trouve naturellement cette réponse sans nécessiter d’apport d’énergie continu », a-t-il ajouté.
Les chercheurs ont exécuté 10 programmes, dont des calculs sur 100 bits. Une expérience, consistant à additionner des nombres compris entre 11 et 34 millions environ, a nécessité jusqu’à 14 heures pour obtenir un résultat, tandis qu’un calcul de 10 plus 3 n’a pris que 30 secondes.
L’ordinateur à ADN de l’Université de Maynooth s’est révélé robuste et réutilisable , capable d’effectuer jusqu’à 25 calculs différents à la suite. « La réaction est rapide en éprouvette, mais pas aussi rapide que sur silicium, et ce n’est d’ailleurs pas son but. Cependant, comparé aux autres ordinateurs à ADN, le nôtre est le plus rapide », a déclaré Eshra. Elle est co-première auteure de l’étude avec le Dr Tristan Stérin. Parmi les autres co-auteurs figurent le Dr Constantine Evans, chercheur principal, et Janet Adio, étudiante de premier cycle.
Woods a ajouté que ces recherches s’inscrivent dans un effort plus vaste visant à explorer des formes alternatives d’informatique : « Il s’agit de science exploratoire. Nous ne savons pas où l’avenir nous mènera. »