网站首页 世界资讯 国内新闻 滚动 社会 经济 品牌 体育 科普 文化 法治 农业 医疗 数码 房产 汽车

天津大学DNA存储取得重大突破 可让信息保存万年

2022-09-18 20:46:43 来源:新京报
9月17日电记者从天津大学获悉,该校合成生物学团队创新DNA存储算法,将十幅精选敦煌壁画存入DNA中,通过加速老化实验验证壁画信息在实验室常温下可保存千年,在9.4℃下可保存两万年。该算法支持DNA分子成为世界上最可靠的数据存储介质之一,可以让面临老化破损危机的人类文化遗产信息保存千年万年。

据新华社天津9月17日电记者从天津大学获悉,该校合成生物学团队创新DNA存储算法,将十幅精选敦煌壁画存入DNA中,通过加速老化实验验证壁画信息在实验室常温下可保存千年,在9.4℃下可保存两万年。该算法支持DNA分子成为世界上最可靠的数据存储介质之一,可以让面临老化破损危机的人类文化遗产信息保存千年万年。

该成果近日发表于《自然·通讯》上。

天津大学DNA存储取得重大突破 可让信息保存万年

DNA存储的敦煌壁画

从结绳记事、仓颉造字到磁带、硬盘等现代磁光电存储技术,人类文明的发展与存储技术密切相关。随着科学技术的进步,数据存储方式不断迭代创新。中国科学院院士、天津大学元英进教授带领团队一直致力于下一代存储技术——DNA存储。“据国际数据公司估计,到2025年全球数据总量将达到惊人的175ZB(1ZB≈10的21次方字节)。全世界都在建数据中心,数据中心的能耗是惊人的。DNA存储由于其高存储密度与低能耗处理等特点,被视为一种极具潜力的存储技术,成为应对数据存储增长挑战的新机遇。”元英进院士介绍说。

2021年8月元英进教授团队取得DNA存储的重大突破,从头编码设计合成了一条长度为254886碱基对、专用于数据存储的酵母人工染色体,将两张经典图片和一段视频存储于人造染色体中,利用酵母繁殖实现了数据稳定复制,并用纳米孔测序器件实现了数据快速读出与无错恢复。

天津大学DNA存储取得重大突破 可让信息保存万年

DNA存储技术概念图

DNA存储高效低耗,但作为一种链式生物大分子,在体外常温保存时会面临DNA断裂降解等风险,严重影响信息存储的长期可靠性,是亟待解决的关键科学问题。对此,元英进团队设计了基于德布莱英图理论的序列重建算法来解决DNA断裂等问题。该算法结合贪婪路径搜索和循环冗余校验码来实现断裂DNA片段的高效从头组装,从原理上支持了DNA存储的长期可靠性。

结合该序列重建算法(内码)与喷泉码算法(外码),团队设计编码了6.8MB敦煌壁画,合成了承载图片信息的DNA片段21万条。为数据的长期可靠性,团队制备了一个没有任何特殊保护的DNA水溶液样本,并在70℃下加速样本断裂、降解长达十周。处理后的DNA片段80%以上都发生了断裂错误,依靠设计的序列重建算法依然可以准确组装并解码96.4%以上的片段,再通过喷泉码解决少量片段丢失的问题,原始的敦煌壁画图片依然能够完美恢复。根据理论推算,这种程度的高温破坏相当于实验室常温25℃一千年或者9.4℃长达两万年的自然保存。

这是继基于人工合成染色体的酵母体内信息存储模式取得突破后,天津大学合成生物学团队在DNA信息体外存储模式上取得的又一重要突破。


关键词:存储,数据,算法,团队,信息,技术,断裂 (责任编辑:李明凯)

相关文章

中国—东盟信息港:推动数字互联互通 打造“数字丝绸之路”

2022年9月16日—17日,国家互联网信息办公室、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、广西壮族自治区人民政府将在南宁联合主办第5届中国—东盟信息港论坛。

2022-09-16

浪潮集团:全面投身数字经济建设 聚力打造数字发展新标杆

万物互联,点亮数字生活。近年来,数字经济正在成为重组全球要素资源、重塑全球经济结构的关键力量。据工信部统计测算数据显示,从2012年至2021年,我国数字经济规模从11万亿元增长到超45万亿元,数字经济占国内生产总值比重由21.6%提升至39.8%。数字经济与人民生活的相关性越来越高,成为中国经济增长的重要力量,也是中国经济未来转型和结构优化的关键。

2022-09-16

被骗、救赎与博弈 是什么在支持社交平台“反诈联盟”?

近日,《中华人民共和国反电信网络诈骗法》正式通过审议。面对花样百出的电信网络诈骗,相关法律条例在不断取得进展的同时,中新网注意到,有一群反诈联盟在社交平台上兴起。

2022-09-16

广西第二届人工智能大赛在桂林启动

近日,由桂林市人民政府、广西壮族自治区大数据发展局、自治区通信管理局主办的“引领元机,扬帆丝路”元宇宙技术与产业发展大会暨广西第二届人工智能大赛启动仪式在桂林市举行。

2022-09-15

汪功勋:ICU里点燃生命之光

2015年2月,在省城三甲医院重症医学科担任住院总医师、主治医师、治疗组长的汪功勋,受家乡人才引进政策的感召,义无反顾走进太湖县人民医院,担负起组建重症医学科的重任。

2022-09-15

长征七号A运载火箭:刚刚,发射成功

9月13日21时18分,由中国航天科技集团有限公司所属中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)抓总研制的长征七号A运载火箭,在海南文昌航天发射场点火升空,成功将中星1E卫星送入预定轨道,未来,该卫星可为用户提供高质量通信广播电视服务。

2022-09-14