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60MB生物醫(yī)學圖像存入DNA!我國DNA信息存儲技術(shù)取得新突破

新華社天津5月19日電記者張建新、栗雅婷)近日,我國科研人員在DNA存儲領(lǐng)域取得新突破,研發(fā)了一種全新的DNA存儲系統(tǒng)——HELIX,該系統(tǒng)專門用于存儲生物醫(yī)學數(shù)據(jù),并成功實現(xiàn)了60MB的時空組學圖像 …

  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)學我國科研人員在DNA存儲領(lǐng)域取得新突破,圖像突破研發(fā)了一種全新的存入儲技DNA存儲系統(tǒng)——HELIX,該系統(tǒng)專門用于存儲生物醫(yī)學數(shù)據(jù),信息存并成功實現(xiàn)了60MB的得新時空組學圖像的存儲與恢復。

  這一科研成果由天津大學應(yīng)用數(shù)學中心吳華明教授團隊取得,生物術(shù)該成果于近日在國際學術(shù)期刊《自然-計算科學》上在線發(fā)表。醫(yī)學

圖為HELIX系統(tǒng)架構(gòu)。圖像突破新華社發(fā)

圖為HELIX系統(tǒng)架構(gòu)。存入儲技新華社發(fā)

  近年來,信息存隨著信息技術(shù)的得新飛速發(fā)展,傳統(tǒng)信息存儲方式已逐漸無法滿足大數(shù)據(jù)時代的生物術(shù)需求。DNA信息存儲技術(shù)應(yīng)運而生,醫(yī)學被視為未來大規(guī)模數(shù)據(jù)存儲的圖像突破潛力介質(zhì)。

  吳華明介紹,每克DNA能夠存儲數(shù)百艾字節(jié)的數(shù)據(jù),并且在無需電力的情況下能夠保存長達數(shù)千年。尤其在生物醫(yī)學數(shù)據(jù)領(lǐng)域,DNA存儲的潛力尤為顯著,其存儲的圖片數(shù)據(jù)分辨率高、存儲周期長、且相似度強,具有巨大的應(yīng)用前景。

研究團隊利用DNA成功存儲兩張圖片。新華社發(fā)

研究團隊利用DNA成功存儲兩張圖片。新華社發(fā)

  據(jù)介紹,研究團隊開發(fā)的HELIX系統(tǒng)包含三個核心模塊: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(xiàn)的堿基錯誤,HELIX對現(xiàn)有壓縮算法進行了優(yōu)化,大幅增強了系統(tǒng)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(shù),在圖像修復過程中顯著增強了信息恢復的能力。

  在實驗室中,研究團隊成功將兩張共60MB的時空組學圖像編碼為13萬條、每條183個堿基的DNA序列,并通過DNA合成與測序技術(shù),成功恢復了圖像數(shù)據(jù)。

  吳華明表示,該研究表明,針對特定數(shù)據(jù)類型量身定制的DNA存儲系統(tǒng),不僅在存儲效率上表現(xiàn)卓越,還在可靠性方面展現(xiàn)出更大的優(yōu)勢,為DNA信息存儲技術(shù)的廣泛應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。

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