記者近日從天津大學獲悉，該校合成生物學團隊創(chuàng)新DNA存儲算法，將10幅精選敦煌壁畫存入DNA中，通過加速老化實驗驗證，壁畫信息在實驗室常溫下可保存千年，在9.4℃下可保存兩萬年。該算法支持DNA分子成為世界上最可靠的數據存儲介質之一，可讓面臨老化、破損危機的人類文化遺產信息保存千年至萬年。

從結繩記事，倉頡造字到磁帶、硬盤等現代磁光電存儲技術，人類文明的發(fā)展與存儲技術密切相關。隨著科學技術的進步，數據存儲方式不斷迭代創(chuàng)新。

中國科學院院士、天津大學教授元英進團隊一直致力于下一代存儲技術——DNA存儲。“據國際數據公司估計，到2025年全球數據總量將達到驚人的175ZB(1ZB≈1021字節(jié))。全球都在建數據中心，能耗驚人。DNA存儲由于其高存儲密度與低能耗處理等特點，被視為一種極具潛力的存儲技術，成為應對數據存儲增長挑戰(zhàn)的新機遇。”元英進介紹說。

DNA存儲高效低耗，但作為一種鏈式生物大分子，在體外常溫保存時會面臨DNA斷裂降解等風險，嚴重影響信息存儲的長期可靠性。對此，元英進團隊設計了基于德布萊英圖理論的序列重建算法，該算法結合貪婪路徑搜索和循環(huán)冗余校驗碼來實現斷裂DNA片段的高效從頭組裝，從原理上支持了DNA存儲的長期可靠性。

結合該序列重建算法(內碼)與噴泉碼算法(外碼)，團隊設計編碼了6.8MB敦煌壁畫，合成了承載圖片信息的DNA片段21萬條。為使數據長期可靠，團隊還制備了一個沒有任何特殊保護的DNA水溶液樣本，并在70℃下加速樣本斷裂、降解長達10周。處理后的DNA片段80%以上都發(fā)生斷裂錯誤，依靠設計的序列重建算法依然可以準確組裝并解碼96.4%以上的片段，再通過噴泉碼解決少量片段丟失的問題，原始的敦煌壁畫圖片依然能夠完美恢復。根據理論推算，這種程度的高溫破壞相當于實驗室常溫25℃一千年或者9.4℃長達兩萬年的自然保存。(記者陳彬 通訊員趙暉)

關鍵詞： 壁畫信息在實驗室常溫下可保存千年 新DNA存儲算法 鏈式生物大分子 現代磁光電存儲技術