« Vers une réduction drastique de la consommation d'énergie de l'IA grâce à l'ADN et aux semi-conducteurs ? Une nouvelle mémoire fusionnant le biologique et l'électronique »

Alors que l'IA générative se répand rapidement, un problème devient de plus en plus grave en arrière-plan.

C'est l'électricité.

L'IA ne repose pas uniquement sur la performance du modèle lui-même. Elle lit de grandes quantités de données depuis la mémoire, les envoie à l'unité de calcul, et réécrit les résultats. Ce processus est répété un nombre immense de fois.

C'est pourquoi, pour les ordinateurs de nouvelle génération, il devient aussi important de savoir "combien on peut accélérer les calculs" que de savoir "combien on peut stocker et déplacer les données avec peu d'énergie".

Dans ce contexte, une recherche a émergé qui pourrait changer fondamentalement la mémoire des ordinateurs.

Le matériau utilisé est, étonnamment, l'ADN.

Une équipe de recherche, incluant l'Université d'État de Pennsylvanie, a combiné de l'ADN synthétique conçu artificiellement avec un matériau semi-conducteur appelé "pérovskite" pour développer un nouveau dispositif de mémoire fonctionnant à très basse tension.

Dans cette recherche publiée en 2026 dans Advanced Functional Materials, l'ADN est utilisé non seulement comme une "molécule enregistrant l'information de la vie", mais comme un "matériau fonctionnel" pour construire des circuits électroniques.

Biologie et ingénierie des semi-conducteurs.

Deux domaines qui ont évolué presque séparément jusqu'à présent commencent à se croiser sérieusement.

L'ADN a été appelé le "support d'enregistrement ultime"

Quand on pense à l'ADN, beaucoup imaginent des informations génétiques.

C'est une molécule qui stocke l'information biologique à travers une séquence de quatre bases : A, T, G et C.

Et l'ADN a une autre caractéristique étonnante.

Sa densité d'information est extrêmement élevée.

Selon l'annonce de l'Université d'État de Pennsylvanie, théoriquement, 1 gramme d'ADN pourrait stocker environ 215 millions de Go de données.

C'est une densité d'information d'un tout autre ordre que les SSD ou HDD actuellement utilisés.

C'est pourquoi, depuis un certain temps, la recherche sur le "stockage ADN", qui convertit les données numériques en séquences de bases ADN pour un stockage à long terme, est menée dans le monde entier.

Cependant, il y a un point important à comprendre dans cette recherche.

Le dispositif développé cette fois-ci est un peu différent du "stockage ADN" classique qui stocke des photos ou des vidéos sous forme de séquences A, T, G, C à l'intérieur de l'ADN.

L'ADN lui-même est utilisé comme matériau pour les dispositifs électroniques.

Ce qui a attiré l'attention de l'équipe de recherche, c'est la capacité de concevoir artificiellement l'ADN.

ADN conçu pour les circuits électroniques, pas "ADN naturel"

L'ADN naturel extrait des organismes est très long.

Pour reprendre l'expression des chercheurs, il est facile de s'emmêler comme des "spaghettis mouillés" lorsqu'on le manipule.

Cette propriété est difficile à gérer si l'on veut le placer avec précision à l'échelle nanométrique en tant que composant électronique.

Ainsi, l'équipe de recherche a utilisé de l'ADN synthétique court.

Dans l'article, un ADN synthétique de 22 bases incorporant des nanoparticules d'argent est utilisé.

Avec un ADN court, il est plus facile de le concevoir en fonction de la longueur, de la séquence de bases, de la structure moléculaire, etc.

En d'autres termes, l'ADN a été traité non pas comme

"quelque chose extrait d'un organisme"

mais comme

"un nanomatériau conçu sur ordinateur et fabriqué avec les propriétés nécessaires".

De plus, l'équipe de recherche a ajouté des nanoparticules d'argent à cet ADN.

C'est ce qu'on appelle un processus de dopage.

Cela a permis d'ajuster les propriétés électriques de la couche d'ADN pour l'utiliser comme chemin de flux électronique.

Et ce qui a été combiné avec cet ADN synthétique contenant des nanoparticules d'argent, c'est la pérovskite à structure quasi-2D.

La pérovskite est un matériau également remarqué pour les cellules solaires, mais elle est étudiée comme matériau de mémoire de nouvelle génération en raison de sa capacité à contrôler les propriétés électriques.

Ce qui est intéressant, c'est que ni l'ADN seul ni la pérovskite seule n'ont donné les mêmes performances.

La combinaison de ces deux matériaux hétérogènes a créé un chemin de courant stable et des propriétés de mémoire.

C'est un dispositif électronique véritablement "bio-hybride".

Ce qui a été développé est un "memristor"

Le dispositif étudié cette fois-ci est appelé "memristor".

C'est un nom combinant Memory et Resistor, traduit en japonais par "résistance de mémoire" ou similaire.

Un résistor normal est un composant électronique qui détermine combien de courant il laisse passer.

D'autre part, un memristor change son état de résistance en fonction du courant qui est passé auparavant et peut conserver cet état.

En d'autres termes, le composant électronique lui-même peut se souvenir "quel signal électrique il a reçu auparavant".

C'est une des grandes raisons pour lesquelles il attire l'attention des chercheurs en IA.

Dans les ordinateurs actuels, le processeur qui effectue les calculs et la mémoire qui stocke les données sont séparés.

Lorsque le CPU ou le GPU effectue un calcul,

il lit les données de la mémoire

↓

les envoie au processeur
↓
effectue le calcul
↓
renvoie le résultat à la mémoire

Ce processus se produit plusieurs fois.

Avec un grand nombre de calculs d'IA, ce "travail de transport des données" consomme du temps et de l'énergie.

Avec un memristor, il est possible d'effectuer la mémoire et le calcul à proximité ou sur le même élément.

Cela mène à des technologies informatiques de nouvelle génération appelées "calcul en mémoire" ou "calcul neuromorphique".

Une tension inférieure à 0,1 volt

Le chiffre particulièrement remarqué dans cette recherche est "moins de 0,1V".

Selon l'article, le memristor développé a pu changer son état de résistance à une tension très basse de moins de 0,1V.

De plus, l'équipe de recherche a rapporté une densité de puissance aussi basse que 0,01W/cm².

Les tests de durabilité ont montré environ 1000 cycles de fonctionnement, et la différence électrique entre les états ON et OFF a dépassé 100 000 fois.

Ils ont maintenu un rapport ON/OFF élevé pendant plus de six semaines à température ambiante et en environnement atmosphérique.

Dans les dispositifs à base de pérovskite, la stabilité est un grand défi, donc le fait que "l'ajout d'ADN améliore non seulement les performances mais aussi la stabilité" est une partie importante de cette recherche.

L'annonce de l'université indique qu'elle consomme "100 fois moins d'énergie" par rapport aux technologies conventionnelles, et ce chiffre a été largement rapporté via ScienceDaily, entre autres.

Cependant, il faut lire cela avec prudence.

Dans la même annonce universitaire, il est également mentionné que "la même fonction de mémoire peut être réalisée avec un dixième de l'énergie".

De plus, ce qui est principalement montré dans le résumé de l'article évalué par les pairs, ce sont les résultats de mesure du dispositif tels que la tension de fonctionnement inférieure à 0,1V, la densité de puissance de 0,01W/cm², la durabilité et les caractéristiques de rétention.

Par conséquent, il est prématuré de penser que "les SSD ou DRAM actuels peuvent être réduits à un centième de leur consommation d'énergie".

Le chiffre "100 fois" doit être considéré comme une valeur comparative pour montrer l'impact des résultats de la recherche, et il est nécessaire de voir avec quelle technologie existante et dans quelles conditions il est comparé.

Pourquoi est-il compatible avec l'IA

La raison pour laquelle cette recherche ne se limite pas à une simple nouvelle mémoire est sa compatibilité avec l'IA.

Actuellement, les réseaux neuronaux sont largement utilisés dans l'IA.

Les réseaux neuronaux artificiels sont inspirés des circuits neuronaux du cerveau, mais les puces d'IA actuelles ne calculent pas de la même manière que le cerveau humain.

Dans le cerveau, les synapses, qui sont les points de connexion entre les neurones, sont impliquées dans le traitement de l'information et la mémoire.

D'autre part, dans les ordinateurs conventionnels, la mémoire et l'unité de calcul sont séparées.

C'est pourquoi le calcul neuromorphique est étudié.

Si la valeur de résistance d'un memristor est assimilée à la "force de connexion" d'une synapse artificielle, il est possible d'exécuter directement une partie des calculs matriciels massifs dans la mémoire.

Ce qui devient important ici, c'est la consommation d'énergie.

Même si le nombre de synapses artificielles est augmenté à des millions, des milliards, voire au-delà, si chacune d'elles nécessite une grande quantité d'énergie, cela ne sera pas pratique.

La raison pour laquelle le memristor ADN-pérovskite, qui peut changer d'état à une tension très basse, est remarqué, est ici.

À l'avenir,

accélérateurs d'IA

IA en périphérie

capteurs autonomes
robots
appareils portables
processeurs neuromorphiques

et d'autres applications pour des appareils traitant de grandes quantités d'informations avec une énergie limitée sont envisagées.

"Parce que c'est de l'ADN, beaucoup de données peuvent y entrer" est un peu différent

Il est important de noter une partie particulièrement sujette à malentendu dans cette nouvelle.

"L'ADN peut stocker 215 millions de Go par gramme"

et

"le memristor ADN créé cette fois-ci"

ne doivent pas être directement liés pour conclure que

"un semi-conducteur capable de stocker 215 millions de Go par gramme a été achevé".

Ce n'est pas exact.

Dans le stockage ADN, l'information numérique est écrite dans l'ordre même des bases A, T, G, C.

Dans le dispositif actuel, l'ADN synthétique est combiné avec des nanoparticules d'argent et utilisé comme matériau pour contrôler le transport de charge et le changement de résistance.

L'essence de la recherche est donc

"enregistrer des fichiers dans l'ADN"

mais plutôt

"intégrer l'ADN, un matériau moléculaire, dans des semi-conducteurs comme matériau électronique programmable".

À long terme, cela pourrait même avoir une signification plus grande.

Jusqu'à présent, les matériaux semi-conducteurs étaient principalement le silicium, les oxydes, les métaux et divers composés.

Si des molécules biologiques comme l'ADN sont véritablement ajoutées, un nouveau monde de matériaux électroniques conçus au niveau moléculaire pourrait s'ouvrir.

Sur les réseaux sociaux, la recherche est perçue comme "la science-fiction devenue réalité"

Cette recherche est également présentée sur les réseaux sociaux dans le contexte de "la biologie rencontre l'électronique".

Sur X, des publications soulignent, avec le titre de l'article de ScienceDaily, le fait qu'ils ont créé une mémoire à très basse consommation d'énergie à partir d'ADN synthétique et de semi-conducteurs.

Sur LinkedIn, Penn State Research présente les résultats de la recherche comme une "technologie de stockage de données à faible énergie et haute capacité de nouvelle génération".

D'autres comptes technologiques soulignent également

"la nature a stocké des informations dans l'ADN pendant des milliards d'années"

"la recherche pour connecter enfin l'ADN aux circuits électroniques est apparue"

"cela pourrait