新華社天津5月19日電(記者張建新、生物術(shù)栗雅婷)近日,醫(yī)學(xué)我國(guó)科研人員在DNA存儲(chǔ)領(lǐng)域取得新突破,圖像突破研發(fā)了一種全新的存入儲(chǔ)技DNA存儲(chǔ)系統(tǒng)——HELIX,該系統(tǒng)專門用于存儲(chǔ)生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù),信息存并成功實(shí)現(xiàn)了60MB的得新時(shí)空組學(xué)圖像的存儲(chǔ)與恢復(fù)。
這一科研成果由天津大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)中心吳華明教授團(tuán)隊(duì)取得,生物術(shù)該成果于近日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然-計(jì)算科學(xué)》上在線發(fā)表。醫(yī)學(xué)
圖為HELIX系統(tǒng)架構(gòu)。存入儲(chǔ)技新華社發(fā)
近年來(lái),信息存隨著信息技術(shù)的得新飛速發(fā)展,傳統(tǒng)信息存儲(chǔ)方式已逐漸無(wú)法滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代的生物術(shù)需求。DNA信息存儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,醫(yī)學(xué)被視為未來(lái)大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的圖像突破潛力介質(zhì)。
吳華明介紹,每克DNA能夠存儲(chǔ)數(shù)百艾字節(jié)的數(shù)據(jù),并且在無(wú)需電力的情況下能夠保存長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年。尤其在生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)領(lǐng)域,DNA存儲(chǔ)的潛力尤為顯著,其存儲(chǔ)的圖片數(shù)據(jù)分辨率高、存儲(chǔ)周期長(zhǎng)、且相似度強(qiáng),具有巨大的應(yīng)用前景。
研究團(tuán)隊(duì)利用DNA成功存儲(chǔ)兩張圖片。新華社發(fā)
據(jù)介紹,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(duì)DNA存儲(chǔ)過(guò)程中可能出現(xiàn)的堿基錯(cuò)誤,HELIX對(duì)現(xiàn)有壓縮算法進(jìn)行了優(yōu)化,大幅增強(qiáng)了系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。同時(shí),為了進(jìn)一步提升圖像解碼的成功率,團(tuán)隊(duì)還引入了深度學(xué)習(xí)技術(shù),在圖像修復(fù)過(guò)程中顯著增強(qiáng)了信息恢復(fù)的能力。
在實(shí)驗(yàn)室中,研究團(tuán)隊(duì)成功將兩張共60MB的時(shí)空組學(xué)圖像編碼為13萬(wàn)條、每條183個(gè)堿基的DNA序列,并通過(guò)DNA合成與測(cè)序技術(shù),成功恢復(fù)了圖像數(shù)據(jù)。
吳華明表示,該研究表明,針對(duì)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(shì),為DNA信息存儲(chǔ)技術(shù)的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。