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每日焦点!模糊限制语纠错码增强脱氧核糖核酸数据存储

2023-03-07 20:13:16    来源:城市网


(资料图)

近年来,HEXUS News多次报道了DNA在数据存储应用中的潜在用途。微软是这个领域最好的公司之一。它在DNA数据存储技术上投入了大量的专业知识和现金,并与华盛顿大学和DNA合成公司Twist Bioscience合作。

人和物每分钟都会产生大量的数据,这给科技公司带来了问题,尤其是有视频分享和云功能的科技公司。然而,早在2016年,微软和UW的研究人员就在DNA数据存储方面树立了一个里程碑,称这意味着“互联网上所有可公开访问的数据”都可以安装在鞋盒大小的存储介质中。听起来不错,但是使用DNA存储存在一些障碍,需要克服这些障碍才能看到它的潜力。

过去,DNA存储的一个大问题是编码信息时出错率高。因此,为了保证信息的安全隔离,DNA编码器将需要对任何数据重复编码10次甚至15次,效率非常低。现在,德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家提出了一种新的方法,使用一种新的纠错码将信息存储在脱氧核糖核酸链中。

由Ilya J. Finkelstein领导的研究团队开发的算法解决了DNA存储的独特特性及其10%的错误率。DNA的“字母”不是二元的,它有四个碱基。a、c、g和t(腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶),这有助于更密集地存储它们,但使开发纠错算法变得更加困难。该团队像网格一样在DNA上建立信息记录,因此一条信息可以增强其他信息。

UT研究人员开发了HEDGES (Hash Coding,由Greedy和Exhaustive Search解码)纠错码,可以修复所有三种基本类型的DNA错误:插入、删除和替换。此外,HEDGES可以将未解决的错误或复合错误转化为替换,并可以避免过多的重复或窗口鸟嘌呤-胞嘧啶(GC)含量过高或过低。

据《绿野仙踪》报道,为了测试HEDGES,UT团队存储了《大众力学》的所有内容,并将其翻译成世界语,这“比以前的DNA存储方法更准确”。UT新闻博客称,存储的数据被高温和极端湿度破坏,破坏了DNA,但“所有信息都被成功解码”。

重要的是要记住DNA的潜力——“一茶匙DNA包含如此多的数据,以至于使用目前的技术将需要大约10个沃尔玛超级中心大小的数据中心来存储它,”另一篇新论文的合著者约翰霍金斯告诉《大众》。力学。

那么,科学家或商业组织开始使用DNA存储需要多长时间?Finkelstein估计,“细分市场的应用可能很快就会到来,但我不认为它会在十年或更长时间内成为大众市场产品。”

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