在中國科學(xué)院北京基因組研究所（國家生物信息中心）傳來的一項(xiàng)創(chuàng)新突破中，科研人員受到古代活字印刷術(shù)的深刻啟發(fā)，開創(chuàng)了一種全新的DNA數(shù)據(jù)存儲方法。這一方法不僅經(jīng)濟(jì)高效，還成功催生了名為“畢昇一號”的DNA活字噴墨打印機(jī)。相關(guān)研究成果已在《Advanced Science》雜志上發(fā)表，并以封面文章的形式呈現(xiàn)。

DNA，作為一種天然的信息存儲材料，其基于A-T-C-G的四進(jìn)制編碼，具備高密度、長壽命和低能耗等顯著優(yōu)勢。與現(xiàn)有的存儲介質(zhì)相比，DNA的存儲密度高出107倍，且在低溫條件下能夠穩(wěn)定保存數(shù)千萬年之久。然而，當(dāng)前主流的DNA數(shù)據(jù)存儲技術(shù)大多沿用“雕版印刷”的策略，導(dǎo)致合成成本高昂且耗時冗長，嚴(yán)重阻礙了DNA存儲技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

為了打破這一技術(shù)瓶頸，國家生物信息中心的陳非研究團(tuán)隊(duì)攜手中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所的譚光明、卜東波及中科計(jì)算技術(shù)西部研究院的段勃團(tuán)隊(duì)，共同探索出了一條創(chuàng)新之路。他們借鑒了我國古代四大發(fā)明之一的活字印刷術(shù)，提出了一種名為“DNA活字存儲”的全新設(shè)計(jì)思路。

在這一設(shè)計(jì)思路中，“DNA活字”成為核心要素。這些活字由預(yù)先制備的20個核苷酸（nt）短雙鏈DNA片段構(gòu)成，每個片段能夠編碼1字節(jié)的內(nèi)容、地址或校驗(yàn)數(shù)據(jù)。這些片段的兩端還帶有4個核苷酸的粘性末端，通過先進(jìn)的一步多級酶連技術(shù)，可以形成DNA活字塊。這些活字塊既可以通過兩端的限制性酶切位點(diǎn)克隆到質(zhì)粒中，在體外進(jìn)行保存；也可以通過轉(zhuǎn)化大腸桿菌，在體內(nèi)進(jìn)行保存。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)DNA活字存儲流程的自動化，科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)了“畢昇一號”DNA活字噴墨打印機(jī)。這款設(shè)備能夠高通量地打印和寫入DNA活字，成功地將文本、圖片、音頻和視頻等多種類型的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲文件存儲于DNA中，并在解碼時實(shí)現(xiàn)了100%的精準(zhǔn)度。

這一創(chuàng)新不僅展示了DNA作為未來大數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的巨大潛力，還為解決當(dāng)前數(shù)據(jù)存儲的困境提供了全新的解決方案。隨著“畢昇一號”的成功研發(fā)，我們有理由相信，DNA存儲技術(shù)將在不久的將來迎來更加廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。