Béatrice Garnier
Dans une première mondiale, une « caméra biologique » contourne les contraintes des méthodes actuelles de stockage de l’ADN, exploitant les cellules vivantes et leurs mécanismes biologiques inhérents pour coder et stocker des données. Cela représente une percée significative dans le codage et le stockage d’images directement dans l’ADN, créant un nouveau modèle de stockage d’informations rappelant un appareil photograph numérique.
Dirigé par le chercheur principal, professeur agrégé Chueh Loo Poh du Collège de conception et d’ingénierie de l’Université nationale de Singapour, et le NUS Artificial Biology for Medical and Technological Innovation (SynCTI), les découvertes de l’équipe, qui pourraient potentiellement bouleverser le stockage des données l’industrie, ont été publiés dans Character Communications le 3 juillet 2023.
Un nouveau paradigme pour faire deal with à la surcharge mondiale de données
Alors que le monde keep on de générer des données à un rythme sans précédent, les données sont désormais considérées comme la « monnaie » du 21e siècle. Estimée à 33 ZB en 2018, il a été prévu que la World Datasphere atteindra 175 ZB d’ici 2025. Cela a déclenché une quête d’une substitute de stockage able de transcender les limites du stockage de données conventionnel et de répondre à l’impact environnemental des ressources gourmandes en ressources. centres de données.
Ce n’est que récemment que l’idée d’utiliser l’ADN pour stocker d’autres forms d’informations, telles que des pictures et des vidéos, a attiré l’attention. Cela est dû à la capacité de stockage exceptionnelle de l’ADN, à sa stabilité et à sa pertinence de longue day en tant que help de stockage d’informations.
“Nous sommes confrontés à une surcharge de données imminente. L’ADN, le biomatériau clé de tout être vivant sur Terre, stocke des informations génétiques qui codent pour un ensemble de protéines responsables de diverses fonctions vitales. Pour mettre les choses en standpoint, un seul gramme d’ADN peut contenir moreover de 215 000 téraoctets de données, ce qui équivaut à stocker 45 hundreds of thousands de DVD combinés », a déclaré Assoc Prof Poh.
“L’ADN est également facile à manipuler avec les outils de biologie moléculaire actuels, peut être stocké sous diverses formes à température ambiante et est si strong qu’il peut durer des siècles”, explique Cheng Kai Lim, un étudiant diplômé travaillant avec Assoc Prof Poh.
Malgré son immense potentiel, les recherches actuelles sur le stockage de l’ADN se concentrent sur la synthèse de brins d’ADN à l’extérieur des cellules. Ce processus est coûteux et repose sur des devices complexes, qui sont également sujets aux erreurs.
Pour surmonter ce goulot d’étranglement, le professeur Assoc Poh et son équipe se sont tournés vers des cellules vivantes, qui contiennent une abondance d’ADN pouvant agir comme une «banque de données», évitant ainsi la nécessité de synthétiser le matériel génétique à l’extérieur.
Grâce à une ingéniosité pure et à une ingénierie intelligente, l’équipe a développé « BacCam », un nouveau système qui fusionne diverses methods biologiques et numériques pour émuler les fonctions d’un appareil photo numérique à l’aide de composants biologiques.
“Imaginez l’ADN dans une cellule comme un film photographique non développé”, a expliqué le professeur Assoc Poh. “En utilisant l’optogénétique – une procedure qui contrôle l’activité des cellules avec de la lumière semblable au mécanisme d’obturation d’un appareil photograph, nous avons réussi à capturer des” pictures “en imprimant des signaux lumineux sur le” movie “d’ADN.”
Les chercheurs ont marqué les images capturées pour une identification exceptional. Des algorithmes d’apprentissage automatique ont été utilisés pour organiser, trier et reconstruire les visuals stockées. Ceux-ci constituent la « caméra biologique », reflétant les processus de seize, de stockage et de récupération des données d’une caméra numérique.
L’étude a montré la capacité de la caméra à capturer et à stocker plusieurs pictures simultanément en utilisant différentes couleurs de lumière. As well as critical encore, par rapport aux méthodes antérieures de stockage des données ADN, le système innovant de l’équipe est facilement reproductible et évolutif.
“Alors que nous repoussons les limites du stockage des données ADN, il y a un intérêt croissant à combler l’interface entre les systèmes biologiques et numériques”, a déclaré le professeur Assoc Poh.
“Notre méthode représente une étape majeure dans l’intégration des systèmes biologiques aux dispositifs numériques. En exploitant la puissance de l’ADN et des circuits optogénétiques, nous avons créé le leading” appareil photo numérique vivant “, qui offre une approche rentable et efficace du stockage des données ADN. Notre travail check out non seulement d’autres apps du stockage de données ADN, mais réorganise également les systems de seize de données existantes dans un cadre biologique. Nous espérons que cela jettera les bases d’une innovation keep on dans l’enregistrement et le stockage des informations.
