中國DNA信息存儲(chǔ)技術(shù)取得新突破 HELIX系統(tǒng)問世

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2025-05-20 00:33:14 新華網(wǎng)

我國科研人員在DNA存儲(chǔ)領(lǐng)域取得新突破，研發(fā)了一種名為HELIX的全新DNA存儲(chǔ)系統(tǒng)。該系統(tǒng)專門用于存儲(chǔ)生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，并成功實(shí)現(xiàn)了60MB時(shí)空組學(xué)圖像的存儲(chǔ)與恢復(fù)。這項(xiàng)成果由天津大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)中心吳華明教授團(tuán)隊(duì)完成，并已在國際學(xué)術(shù)期刊《自然-計(jì)算科學(xué)》上發(fā)表。

近年來，信息技術(shù)飛速發(fā)展，傳統(tǒng)信息存儲(chǔ)方式已逐漸無法滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代的需求。DNA信息存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，被視為未來大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的潛力介質(zhì)。吳華明指出，每克DNA能夠存儲(chǔ)數(shù)百艾字節(jié)的數(shù)據(jù)，并且在無需電力的情況下可保存數(shù)千年。特別是在生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)領(lǐng)域，DNA存儲(chǔ)具有高分辨率、長存儲(chǔ)周期和強(qiáng)相似度等優(yōu)勢，應(yīng)用前景廣闊。

研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的HELIX系統(tǒng)包含三個(gè)核心模塊：圖像壓縮、圖像糾錯(cuò)編碼和圖像復(fù)原。針對DNA存儲(chǔ)過程中可能出現(xiàn)的堿基錯(cuò)誤，HELIX優(yōu)化了現(xiàn)有壓縮算法，大幅增強(qiáng)了系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。此外，團(tuán)隊(duì)還引入了深度學(xué)習(xí)技術(shù)，顯著提升了圖像解碼的成功率和信息恢復(fù)能力。

在實(shí)驗(yàn)室中，研究團(tuán)隊(duì)將兩張共60MB的時(shí)空組學(xué)圖像編碼為13萬條、每條183個(gè)堿基的DNA序列，并通過DNA合成與測序技術(shù)成功恢復(fù)了圖像數(shù)據(jù)。吳華明認(rèn)為，這一研究表明，針對特定數(shù)據(jù)類型量身定制的DNA存儲(chǔ)系統(tǒng)不僅在存儲(chǔ)效率上表現(xiàn)卓越，還在可靠性方面展現(xiàn)出更大的優(yōu)勢，為DNA信息存儲(chǔ)技術(shù)的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

(責(zé)任編輯：0764)

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