我學者提出全新DNA存儲系統

科技日報天津5月19日電 （記者陳曦 通訊員趙暉）記者19日從天津大學獲悉，該校應用數學中心的吳華明教授團隊在DNA存儲領域取得突破，團隊提出了一種全新的DNA存儲系統——HELIX，專門用於存儲生物醫學數據，併成功實現了60MB（兆位）的時空組學圖像的存儲與恢復。研究成果發表在國際期刊《自然·計算科學》上。

隨着信息技術的飛速發展，傳統存儲方式逐漸無法滿足大數據時代的需求。在此背景下，DNA信息存儲技術應運而生，利用DNA分子存儲數據，被視為未來大規模數據存儲的解決方案之一。

每克DNA能夠存儲數百艾字節的數據，並且在無需電力的情況下能夠保存長達數千年。尤其在生物醫學數據領域，DNA存儲的潛力尤為顯著——其圖片數據分辨率高、存儲週期長且相似度強，具有巨大的應用前景。

吳華明介紹，研究團隊開發的HELIX系統包含3個核心模塊：圖像壓縮、圖像糾錯編碼和圖像復原。針對DNA存儲過程中可能出現的鹼基錯誤，HELIX對現有壓縮算法進行了優化，大幅增強了系統的容錯能力。同時，為了進一步提升圖像解碼的成功率，團隊還引入了深度學習技術，在圖像修復過程中顯著增強信息恢復的能力。

在濕實驗中，研究團隊成功將兩張60MB的時空組學圖像編碼為13萬條、每條183個鹼基的DNA序列，並通過DNA合成與測序技術，恢復了圖像數據。實驗結果表明，HELIX系統具備強大的魯棒性，只需要約5.8倍的測序深度，即可恢復圖像的絕大部分信息。

據介紹，該成果在推動DNA信息存儲技術走向實際應用方面邁出了重要一步。這個針對特定數據類型量身定製的DNA存儲系統，不僅在存儲效率上表現卓越，還在可靠性方面展現了更大的優勢，為DNA信息存儲技術的廣泛應用奠定了堅實基礎。