DNA數據活字存儲打印系統研發成功

在大數據時代，全球數據量呈指數級增長，海量數據是AI解鎖大模型的鑰匙。當前，硬盤、磁帶、U盤等硅基存儲介質存在壽命短、能耗高、占用空間大等問題，難以滿足日益增長的數據存儲需求。

DNA作為天然的數據信息編碼存儲材料，因高密度、長壽命、低能耗等優點，成為具有潛力的解決大數據存儲困境的替代方案。但是，多數DNA數據存儲技術采用類似雕版印刷的設計策略，存儲用DNA使用一次、合成一次，合成成本高，耗時長，限制了DNA存儲技術的實際應用。

為突破現有DNA存儲技術的應用瓶頸，中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）陳非團隊、計算技術研究所譚光明和卜東波團隊以及中科計算技術西部研究院段勃團隊，借鑒我國古代四大發明之活字印刷術的邏輯，提出了經濟高效的DNA活字存儲設計思路。它的核心是DNA活字，由預制的20nt短雙鏈DNA片段構成，可編碼1字節的內容、地址或校驗數據信息，且每個片段兩端帶有4nt的粘性末端，通過一步多級酶連技術形成DNA活字塊。這些活字塊可通過活字塊兩端的限制性酶切位點克隆到質粒中直接體外保存，亦可通過轉化大腸桿菌體內保存。

進一步，為實現DNA活字存儲流程自動化，該團隊研發了可實現DNA活字高通量打印寫入的設備——DNA活字噴墨打印機“畢昇一號”。“畢昇一號”可以打印存儲并100%精準解碼文本、圖片、音頻和視頻等類型的計算機數據存儲文件。

類似于活字印刷的復用性和靈活性，上述DNA活字存儲技術展現出成本和效率優勢。這一成果為DNA數據存儲技術的未來發展提供了新的思考范式。

相關研究成果作為封面文章發表在《先進科學》（Advanced Science）上。研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金等的支持。

DNA活字存儲流程圖