DNA數(shù)字存儲技術(shù)有新進展→

隨著數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)量的爆炸式增長，人類正面臨著巨大的數(shù)據(jù)存儲和管理挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的數(shù)字存儲介質(zhì)逐漸接近密度極限，而高效、可靠的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)迫在眉睫。在這樣的背景下，DNA作為一種高密度、長期穩(wěn)定的存儲介質(zhì)，備受科學(xué)界的關(guān)注。

然而，將DNA用于數(shù)字存儲也面臨著一系列的挑戰(zhàn)，其中最重要的之一是如何有效地糾正由于DNA序列特殊性質(zhì)帶來的各種錯誤。為解決這一難題，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所農(nóng)業(yè)基因組學(xué)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用創(chuàng)新團隊提出了一種全新的錯誤校正系統(tǒng)——Derrick，它通過軟判決策略實現(xiàn)了對傳統(tǒng)硬判決策略的突破，為DNA數(shù)字存儲的未來發(fā)展指明了方向。該相關(guān)研究成果發(fā)表在《國家科學(xué)評論》上。

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DNA數(shù)字存儲以其驚人的信息密度和長期的信息保存能力而備受關(guān)注。DNA分子內(nèi)部的堿基序列可以編碼大量的信息，其信息密度遠遠高于傳統(tǒng)的硬盤或固態(tài)存儲器。此外，DNA分子可以在適當(dāng)?shù)臈l件下長期穩(wěn)定保存，甚至可以保存幾百年。然而，DNA數(shù)字存儲也面臨著許多挑戰(zhàn)，包括高昂的合成和測序成本、糾錯能力的限制以及數(shù)據(jù)的快速讀取和寫入等方面的技術(shù)挑戰(zhàn)。在這些挑戰(zhàn)中，如何高效地校正DNA序列中的各種錯誤是一個尤為重要的問題，這直接關(guān)系到數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。

Derrick的問世填補了現(xiàn)有DNA數(shù)字存儲系統(tǒng)中錯誤校正方面的空白，為該領(lǐng)域的發(fā)展帶來了革命性的變革。傳統(tǒng)的硬判決策略在面對DNA序列中的插入、缺失和替換錯誤時往往無能為力，而Derrick的軟判決策略通過精確的錯誤預(yù)測和適當(dāng)?shù)男Ｕ呗?，成功提高了糾錯能力，大大增強了DNA數(shù)字存儲系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

Derrick的工作原理源于其獨特的軟判決策略。通過建立精確的錯誤預(yù)測模型，Derrick能夠在DNA序列中準(zhǔn)確地識別并校正各種類型的錯誤，包括插入、缺失和替換等。軟判決策略使得Derrick能夠?qū)鹘y(tǒng)硬判決策略無法處理的錯誤情況做出更為精準(zhǔn)的判斷和處理，從而有效提高了整個系統(tǒng)的糾錯能力和穩(wěn)定性。此外，Derrick還采用了CRC64碼檢查機制來驗證整個數(shù)據(jù)矩陣的正確性，并通過回溯算法進一步糾正可能存在的錯誤，保證了數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。

Derrick在實驗驗證方面取得了令人矚目的成果。通過在不同類型的測序技術(shù)上的實時和虛擬實驗，Derrick成功證明了其在糾錯能力和解碼失敗率上的卓越表現(xiàn)。這一突破性的創(chuàng)新為DNA數(shù)字存儲系統(tǒng)的未來發(fā)展指明了方向，為大規(guī)模數(shù)據(jù)的安全存儲和高效管理提供了可靠的技術(shù)支持。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，Derrick有望成為未來DNA數(shù)字存儲系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，為人類建立更安全、更高效的數(shù)據(jù)存儲和管理系統(tǒng)提供新的解決方案。

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DNA數(shù)字存儲技術(shù)作為一種新興的存儲方式，擁有巨大的潛力和廣闊的發(fā)展空間。Derrick作為一項創(chuàng)新的錯誤校正系統(tǒng)，為解決DNA數(shù)字存儲中的核心難題提供了一種全新的思路和方法。相信隨著更多科學(xué)家的不懈努力和持續(xù)探索，基于DNA的數(shù)字存儲技術(shù)將會逐步成熟并廣泛應(yīng)用于實際生產(chǎn)和生活中。

策劃制作

作者丨Sam 科普作者

審核丨陶寧 中科院生物物理研究所 副研究員

責(zé)編丨鐘艷平 祁媛（實習(xí)生）