[数码讨论]毕昇一号问世：中国团队研发出DNA活字存储打印系统[1P] [复制链接]

中国科学院北京基因组研究所（国家生物信息中心）陈非团队与其他研究所合作研发的“毕昇一号”DNA活字喷墨打印机，是一项具有创新意义的科技成果。这项技术借鉴了中国古代活字印刷术的原理，旨在解决DNA存储技术在成本和效率上的问题，推动DNA存储技术的实际应用。以下是对这项技术的一些关键点分析：

1. 成本和效率优势：
   - 传统的DNA数据存储技术类似于雕版印刷，每次存储都需要合成新的DNA，导致成本高和耗时长。
   - “毕昇一号”采用活字印刷的方式，使得DNA片段可以重复使用，大大降低了成本和时间消耗。

2. DNA活字技术：
   - 核心是预制的20nt短双链DNA片段，每个片段可以编码1字节的内容、地址或校验数据信息。
   - 每个片段两端带有4nt的粘性末端，通过多级酶连技术形成DNA活字块。

3. 存储和保存方式：
   - DNA活字块可以通过限制性酶切位点克隆到质粒中进行体外保存，也可以通过转化大肠杆菌进行体内保存。

4. 数据类型和解码精度：
   - “毕昇一号”能够打印并存储文本、图片、音频和视频等多种类型的计算机数据文件。
   - 该设备可以100%精准解码这些数据，保证了存储数据的完整性和可靠性。

5. 成本和效率的具体数据：
   - 初代系统的一个DNA活字可以打印10000次，显著提高了使用效率。
   - 存储成本可降至122美元/MB，低于目前所有报道的DNA数据存储系统。
   - 打印效率约为4字节/秒，远高于从头合成的DNA存储技术。

综上所述，“毕昇一号”DNA活字喷墨打印机的研发，不仅在技术上实现了创新突破，而且在成本和效率上具有明显优势。这项技术有望推动DNA存储技术的实际应用，为解决大数据存储问题提供新的解决方案。随着技术的进一步发展和完善，DNA存储有望在未来的数据存储领域发挥重要作用。

毕昇一号问世：中国团队研发出DNA活字存储打印系统
研发团队与背景
中国科学院北京基因组研究所（国家生物信息中心）陈非团队、计算技术研究所谭光明和卜东波团队以及中科计算技术西部研究院段勃团队合作，研发出了名为毕昇一号的DNA活字喷墨打印机。相关研究成果作为封面文章发表在《先进科学》（Advanced Science）上。当前，硬盘、磁带、U盘等硅基存储介质存在寿命短、能耗高、占用空间大等问题，难以满足日益增长的数据存储需求。而DNA作为天然的数据信息编码存储材料，因高密度、长寿命、低能耗等优点，成为具有潜力的解决大数据存储困境的替代方案。但多数DNA数据存储技术采用类似雕版印刷的设计策略，合成成本高、耗时长，限制了其实际应用。

毕昇一号的创新原理
毕昇一号借鉴了中国古代四大发明之一的活字印刷术的逻辑，其核心是DNA活字。这些DNA活字由预制的20nt短双链DNA片段构成，可编码1字节的内容、地址或校验数据信息，且每个片段两端带有4nt的粘性末端，通过一步多级酶连技术形成DNA活字块。这些活字块可通过活字块两端的限制性酶切位点克隆到质粒中直接体外保存，亦可通过转化大肠杆菌体内保存。

毕昇一号的功能特点
数据存储类型丰富
毕昇一号能够打印并存储文本、图片、音频和视频等类型的计算机数据文件，并且可以100%精准解码这些数据。

成本优势明显
经研究团队估算，目前初代系统一个DNA活字可打印10000次，存储成本可降至122美元/MB，低于目前所有报道的DNA数据存储系统。

打印效率较高
初代系统的打印效率约为4字节/秒，用时远低于目前的从头合成的DNA存储技术。

毕昇一号问世的意义
毕昇一号的问世为DNA数据存储技术的未来发展提供了新的思考范式和思路，突破了现有DNA存储技术的应用瓶颈。它有望在未来建立规模化、标准化、市场化的DNA活字存储全新生态系统，为解决大数据存储困境开辟了新的可能性456。