DNA数字存储技术有新进展

随着数字数据产量的爆炸式增长，人类正面临着巨大的数据存储和管理挑战。传统的数字存储介质逐渐接近密度极限，而高效、可靠的数据存储技术迫在眉睫。在这样的背景下，DNA作为一种高密度、长期稳定的存储介质，备受科学界的关注。

然而，将DNA用于数字存储也面临着一系列的挑战，其中最重要的之一是如何有效地纠正由于DNA序列特殊性质带来的各种错误。为解决这一难题，中国农业科学院深圳农业基因组研究所农业基因组学技术研发与应用创新团队提出了一种全新的错误校正系统——Derrick，它通过软判决策略实现了对传统硬判决策略的突破，为DNA数字存储的未来发展指明了方向。该相关研究成果发表在《国家科学评论》上。

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DNA数字存储以其惊人的信息密度和长期的信息保存能力而备受关注。DNA分子内部的碱基序列可以编码大量的信息，其信息密度远远高于传统的硬盘或固态存储器。此外，DNA分子可以在适当的条件下长期稳定保存，甚至可以保存几百年。然而，DNA数字存储也面临着许多挑战，包括高昂的合成和测序成本、纠错能力的限制以及数据的快速读取和写入等方面的技术挑战。在这些挑战中，如何高效地校正DNA序列中的各种错误是一个尤为重要的问题，这直接关系到数据的完整性和可靠性。

Derrick的问世填补了现有DNA数字存储系统中错误校正方面的空白，为该领域的发展带来了革命性的变革。传统的硬判决策略在面对DNA序列中的插入、缺失和替换错误时往往无能为力，而Derrick的软判决策略通过精确的错误预测和适当的校正策略，成功提高了纠错能力，大大增强了DNA数字存储系统的可靠性和稳定性。

Derrick的工作原理源于其独特的软判决策略。通过建立精确的错误预测模型，Derrick能够在DNA序列中准确地识别并校正各种类型的错误，包括插入、缺失和替换等。软判决策略使得Derrick能够对传统硬判决策略无法处理的错误情况做出更为精准的判断和处理，从而有效提高了整个系统的纠错能力和稳定性。此外，Derrick还采用了CRC64码检查机制来验证整个数据矩阵的正确性，并通过回溯算法进一步纠正可能存在的错误，保证了数据的完整性和可靠性。

Derrick在实验验证方面取得了令人瞩目的成果。通过在不同类型的测序技术上的实时和虚拟实验，Derrick成功证明了其在纠错能力和解码失败率上的卓越表现。这一突破性的创新为DNA数字存储系统的未来发展指明了方向，为大规模数据的安全存储和高效管理提供了可靠的技术支持。随着技术的不断发展和完善，Derrick有望成为未来DNA数字存储系统的核心技术之一，为人类建立更安全、更高效的数据存储和管理系统提供新的解决方案。

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DNA数字存储技术作为一种新兴的存储方式，拥有巨大的潜力和广阔的发展空间。Derrick作为一项创新的错误校正系统，为解决DNA数字存储中的核心难题提供了一种全新的思路和方法。相信随着更多科学家的不懈努力和持续探索，基于DNA的数字存储技术将会逐步成熟并广泛应用于实际生产和生活中。

策划制作

作者丨Sam 科普作者

审核丨陶宁 中科院生物物理研究所 副研究员

责编丨钟艳平 祁媛（实习生）