前幾天我們報(bào)道過(guò)硬盤巨頭希捷開(kāi)始進(jìn)軍DNA存儲(chǔ)，其容量可達(dá)SSD硬盤的100萬(wàn)倍，現(xiàn)中國(guó)科研人員也同樣在研究DNA存儲(chǔ)，天津大學(xué)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功將10幅敦煌壁畫保存在DNA中，保存時(shí)間長(zhǎng)達(dá)2萬(wàn)年。

據(jù)天津大學(xué)官網(wǎng)報(bào)道，。中國(guó)科學(xué)院院士、天津大學(xué)元英進(jìn)教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)下一代存儲(chǔ)技術(shù)——DNA存儲(chǔ)，創(chuàng)新DNA存儲(chǔ)算法，將十幅精選敦煌壁畫存入DNA中，通過(guò)加速老化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證壁畫信息在實(shí)驗(yàn)室常溫下可保存千年，在9.4℃下可保存兩萬(wàn)年。

該算法支持DNA分子成為世界上最可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)之一，可以讓面臨老化破損危機(jī)的人類文化遺產(chǎn)信息保存千年萬(wàn)年。

該成果近日發(fā)表于《自然·通訊》上。

元英進(jìn)院士表示，“據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司估計(jì)，到2025年全球數(shù)據(jù)總量將達(dá)到驚人的175ZB(1ZB≈10的21次方字節(jié))。

全世界都在建數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心的能耗是驚人的。DNA存儲(chǔ)由于其高存儲(chǔ)密度與低能耗處理等特點(diǎn)，被視為一種極具潛力的存儲(chǔ)技術(shù)，成為應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)增長(zhǎng)挑戰(zhàn)的新機(jī)遇。”

DNA存儲(chǔ)高效低耗，但作為一種鏈?zhǔn)缴锎蠓肿樱隗w外常溫保存時(shí)會(huì)面臨DNA斷裂降解等風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響信息存儲(chǔ)的長(zhǎng)期可靠性，是亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。

對(duì)此，元英進(jìn)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了基于德布萊英圖理論的序列重建算法來(lái)解決DNA斷裂等問(wèn)題。該算法結(jié)合貪婪路徑搜索和循環(huán)冗余校驗(yàn)碼來(lái)實(shí)現(xiàn)斷裂DNA片段的高效從頭組裝，從原理上支持了DNA存儲(chǔ)的長(zhǎng)期可靠性。

結(jié)合該序列重建算法(內(nèi)碼)與噴泉碼算法(外碼)，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)編碼了6.8MB敦煌壁畫，合成了承載圖片信息的DNA片段21萬(wàn)條。

為數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期可靠性，團(tuán)隊(duì)制備了一個(gè)沒(méi)有任何特殊保護(hù)的DNA水溶液樣本，并在70℃下加速樣本斷裂、降解長(zhǎng)達(dá)十周。

處理后的DNA片段80%以上都發(fā)生了斷裂錯(cuò)誤，依靠設(shè)計(jì)的序列重建算法依然可以準(zhǔn)確組裝并解碼96.4%以上的片段，再通過(guò)噴泉碼解決少量片段丟失的問(wèn)題，原始的敦煌壁畫圖片依然能夠完美恢復(fù)。

根據(jù)理論推算，這種程度的高溫破壞相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)室常溫25℃一千年或者9.4℃長(zhǎng)達(dá)兩萬(wàn)年的自然保存。

這是繼基于人工合成染色體的酵母體內(nèi)信息存儲(chǔ)模式取得突破后，天津大學(xué)合成生物學(xué)團(tuán)隊(duì)在DNA信息體外存儲(chǔ)模式上取得的又一重要突破。