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皇冠信用网网址:人类文明的发展与存储技术密切相关

时间:2022/9/19 10:46:37   作者:   来源:   阅读:0   评论:0
内容摘要:记者从天津大学获悉,该校合成生物学团队创新了DNA存储算法,将10幅敦煌壁画存储在DNA中。通过加速老化实验,壁画信息可在实验室室温下保存数千年。在9.4°C下可保存2万年。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,可以将面临老化和破坏危机的人类文化遗产信息保存数千年。人类文明的发展与存储技术密切相关。随...

记者从天津大学获悉,该校合成生物学团队创新了DNA存储算法,将10幅敦煌壁画存储在DNA中。通过加速老化实验,壁画信息可在实验室室温下保存数千年。在9.4°C下可保存2万年。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,可以将面临老化和破坏危机的人类文化遗产信息保存数千年。

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,数据存储方法不断迭代和创新。中国科学院和天津大学的袁颖金院士团队一直致力于下一代存储技术——dna存储的研究和开发。

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约为1021字节)。世界各地都在建设数据中心,数据中心的能源消耗是惊人的皇冠信用网网址。DNA存储因其存储密度高、处理能耗低的特点被认为是一种极具潜力的存储技术,成为迎接数据存储增长挑战的新机遇。元Yingjin说。

2021年8月,袁颖进的团队在DNA存储研究方面取得了重大突破。de novo团队设计合成了一个长度为254886个碱基对的酵母人工染色体,专门用于数据存储,在人工染色体中存储了两张经典图片和一段视频,利用酵母繁殖实现了稳定的数据复制,并使用纳米孔测序设备实现了快速数据读取和无错误恢复。

DNA储存效率高,消耗低,但作为一种链式生物大分子,在体外室温保存时会面临DNA断裂、降解等风险,严重影响信息储存的长期可靠性,是一个亟待解决的关键科学问题。对此,袁颖金团队设计了一种基于Debreying图论的序列重建算法来解决DNA断裂等问题。该算法结合了贪心路径搜索和循环冗余校验码,实现了破碎DNA片段的高效从头组装,原则上支持DNA存储的长期可靠性。

结合序列重构算法(内码)和喷泉码算法(外码),团队设计并编码了6.8MB(兆字节)的敦煌壁画,合成了21万个携带图片信息的DNA片段。为了确保数据的长期可靠性,该团队制备了一个没有任何特殊保护的水溶液DNA样本,并在70°C下加速了样本的破碎和降解,时间长达10周。经处理的DNA片段中80%以上存在断裂错误,设计的序列重建算法仍能准确组装解码96.4%以上的片段,再用喷泉码解决了少量片段缺失的问题,仍能将敦煌壁画原画完美复原。根据理论计算,这种程度的高温损伤相当于在室温25°C的实验室中自然保存1000年或9.4°C的2万年。


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