Énergie

Stockage de données longue durée et basse consommation énergétique

Comment réduire l'énergie nécessaire à l'archivage à long terme des données tout en maximisant la densité d'informations ? Ce projet explore des stratégies inspirées du vivant pour un encodage et une compression plus efficaces des données, afin de relever les défis liés à l'archivage durable.

Énergie

périmètre du projet

Fournisseurs de stockage de données, entreprises numériques de haute technologie, défense et sécurité.

OBJECTIFS

Concevoir un système capable de stocker un volume maximal de données tout en minimisant l'espace et la consommation d'énergie, avec une stabilité suffisante pour assurer la conservation pendant des décennies.

Exigences

Stabilité dans le temps
Consommation énergétique de l'unité de stockage
Vitesse de lecture/écriture compatible avec l'utilisation
Coût du système
Compatibilité avec les systèmes numériques existants
Haute densité de données

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Analyse du problème

Pourquoi les solutions de stockage actuelles atteignent-elles leurs limites ?

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Les systèmes actuels de stockage d’archives présentent des limites majeures en termes de densité et de consommation énergétique. Les principaux enjeux sont les suivants :

Contraintes liées à la gestion thermique et système de refroidissement à haute énergie
Consommation électrique élevée pour les supports de stockage
Limitation physique des supports de stockage

Les agents IA aident à mener une analyse des causes racines afin de mieux comprendre ces inefficacités systémiques.

Insights biologiques

Comment la nature encode-t-elle efficacement l'information ?

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Pour surmonter les limites en matière de densité et de consommation d'énergie, l'analyse des systèmes vivants fournit des informations remarquables :

Réseaux neuronaux clairsemés : ne connectent que l'essentiel
Mécanismes d'hibernation : réduisent considérablement la consommation d'énergie pendant les phases d'inactivité
Codage à l'échelle moléculaire : atteinte d'une densité ultra-élevée à l'échelle nanométrique

Ces mécanismes biologiques orientent les utilisateurs vers de nouveaux systèmes basés sur le stockage de données moléculaires, codant la sobriété et la segmentation des phases fonctionnelles.

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Asteria vous aide ensuite à générer des idées de concepts concrets bio-inspirés en tirant parti à la fois des différents mécanismes biologiques sélectionnés et de la modélisation du contexte du projet.

Emballage génomique dans les virus géants

Compactage extrême de grands volumes de données

Encapsulation protectrice

Mécanisme d'intégration et de lecture rapide

Mémoire séquentielle dans la région CA3 de l'hippocampe

Réactivation ordonnée des informations

Stockage temporaire et transfert vers la mémoire à long terme

Consolidation des données pendant l'inactivité

Conservation de l'énergie chez le phalanger volant

Entre en torpeur en période d'inactivité

Réduction métabolique importante

Réactivation rapide et autonome si nécessaire

Systèmes de stockage inspirés de l'ADN

Codage chimique des données via des séquences de blocs élémentaires

Stockage de données haute densité grâce à la compression multi-échelle

Écriture et lecture enzymatiques

Codage des nanopores de l'aérolysine

Codage numérique par le passage de molécules à travers des pores

Données lues via une variation du signal électrique

Densité de données moléculaire ultra-élevée

RESULTAT

Brainstorming par Asteria

Stockage moléculaire haute densité via des nanopores bio-inspirés

description

Système basé sur des nanopores d'aérolysine où les données sont codées à l'aide de signaux électriques déclenchés par le passage de molécules. Offre une densité exceptionnelle dans un format compact.

modèle biologique

Nanopores d'aérolysine utilisés pour le transport sélectif de molécules

Principes de conception

Stockage de données au niveau moléculaire via la lecture de signaux nanoporeux

Inventez une nouvelle technologie

Matériaux

Puce à nanopores, molécules codantes, électrodes de lecture miniaturisées

Processus de fabrication

Fabrication de nanopores pour puces électroniques et intégration avec des lecteurs de signaux

Technologie existante

Travaux de recherche à l'EPFL

À l’EPFL, des nanopores d’aérolysine modifiés ont démontré leur capacité à lire des données numériques encodées dans des polymères avec une précision au bit près. Cette technologie non destructive et miniaturisable permet un traitement moléculaire des données rapide et peu coûteux, ouvrant la voie à des systèmes de stockage et de lecture bio-inspirés, portables, à forte densité d’information et à fort potentiel de parallélisation.

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Hibernation des données basée sur la torpeur animale

description

Inspiré par l'état de torpeur du phalanger pygmée, ce système de stockage met les données inactives en mode basse consommation. L'accès aux données déclenche une réactivation progressive, réduisant ainsi l'impact environnemental.

modèle biologique

État d'hibernation économe en énergie du phalanger pygmée australien

Principes de conception

Réduction de la consommation d'énergie via la mise en veille, basée sur l'activité des données

Inventez une nouvelle technologie

Matériaux

Systèmes de stockage numérique avec modes d'alimentation dynamiques

Processus de fabrication

Intégration matérielle/logicielle de protocoles d'économie d'énergie dans les centres de données

Technologie existante

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Stockage de données sur ADN synthétique bio-inspiré

description

Système de stockage ultra-dense inspiré de l’ADN, utilisant des polymères synthétiques et des puces microfluidiques pour l’encodage. Compact, stable et économe en énergie, il est idéal pour l’archivage longue durée dans un espace minimal.

modèle biologique

L'ADN, une structure hélicoïdale compacte codant l'information génétique via quatre bases.

Principes de conception

Codage haute densité, auto-assemblage polymère, traitement enzymatique des données

Inventez une nouvelle technologie

Matériaux

Polymères synthétiques (PNA, LNA), puces microfluidiques en PDMS ou en verre, enzymes modifiées

Processus de fabrication

Synthèse de polymères, dépôt microfluidique, séquençage par nanopores ou fluorescence

Technologie existante

Bio-mémoire

Le DNA DRIVE a été développé à partir de composants biosourcés afin de stocker des données à très haute densité (1 million de fois supérieure à celle des SSD) tout en restant stable à température ambiante, sans apport d'énergie ni émissions de CO₂.

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Stockage d'ADN de l'Institut Wyss

De nouvelles méthodes enzymatiques ont été mises au point pour écrire l'ADN plus rapidement et de manière plus durable que les techniques chimiques. Ces approches permettent d'obtenir des brins plus longs, réduisent la toxicité et pourraient réduire considérablement les coûts de synthèse de l'ADN.

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Stockage de données neuronales clairsemées

description

Un système de stockage de données inspiré de la structure réseau clairsemée de la région de l'hippocampe. Il n'active que les connexions nécessaires, ce qui réduit la consommation d'énergie et prolonge la durée de vie de l'appareil.

modèle biologique

Réseau neuronal clairsemé dans les salves hippocampiques

Principes de conception

Représentation clairsemée avec modulation basée sur l'activité

Inventez une nouvelle technologie

Matériaux

Composants semi-conducteurs pour cellules de mémoire dynamique

Processus de fabrication

Fabrication de SSD avec connexions dynamiques à la demande

Technologie existante

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