DNAデジタルストレージ技術の新たな進歩 →

デジタルデータ生産の爆発的な増加により、人類はデータの保存と管理において大きな課題に直面しています。従来のデジタル ストレージ メディアは徐々に密度の限界に近づいており、効率的で信頼性の高いデータ ストレージ テクノロジの登場が目前に迫っています。このような状況において、高密度で長期にわたって安定した保存媒体としての DNA は、科学界から大きな注目を集めています。

しかし、デジタルストレージに DNA を使用する場合にも一連の課題があり、その中で最も重要な課題の 1 つは、DNA 配列の特殊な特性によって引き起こされるさまざまなエラーを効果的に修正する方法です。この問題を解決するために、中国農業科学院深圳農業ゲノム研究所の農業ゲノム技術研究開発および応用革新チームは、新しいエラー訂正システムであるDerrickを提案しました。これは、ソフトな決定戦略を通じて従来のハードな決定戦略に突破口を開き、DNAデジタルストレージの将来の発展の方向性を示しました。関連する研究結果はNational Science Reviewに掲載されました。

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DNA デジタル ストレージは、その驚異的な情報密度と長期的な情報保存機能により、大きな注目を集めています。 DNA 分子内の塩基配列は大量の情報をエンコードすることができ、その情報密度は従来のハードドライブやソリッドステートメモリよりもはるかに高くなります。さらに、DNA 分子は適切な条件下では長期間、場合によっては数百年にわたって安定して保存できます。しかし、DNA デジタル ストレージには、合成と配列決定にかかるコストの高さ、エラー訂正機能の限界、データの高速な読み取りと書き込みにおける技術的な課題など、多くの課題もあります。これらの課題の中でも、 DNA配列のさまざまなエラーをいかに効率的に修正するかは、データの完全性と信頼性に直接関係する特に重要な問題です。

デリックの登場により、既存の DNA デジタル ストレージ システムのエラー訂正のギャップが埋められ、この分野の発展に革命的な変化がもたらされました。従来のハード デシジョン戦略は、DNA 配列の挿入、削除、置換エラーに直面した場合、多くの場合無力です。しかし、デリックのソフト決定戦略は、正確なエラー予測と適切な修正戦略を通じてエラー修正能力をうまく改善し、DNA デジタル ストレージ システムの信頼性と安定性を大幅に向上させました。

デリックの動作原理は、独自のソフト意思決定戦略に由来しています。正確なエラー予測モデルを構築することで、デリックは挿入、削除、置換など、DNA 配列内のさまざまな種類のエラーを正確に識別して修正することができます。ソフト決定戦略により、Derrick はより正確な判断を下し、従来のハード決定戦略では処理できないエラー状況に対処できるようになり、システム全体のエラー訂正能力と安定性が効果的に向上します。さらに、 Derrick は CRC64 コード チェック メカニズムを使用してデータ マトリックス全体の正確性を検証し、さらにバックトラッキング アルゴリズムを通じて起こりうるエラーを修正して、データの整合性と信頼性を確保します。

デリックは実験検証において目覚ましい成果を達成しました。さまざまな種類のシーケンス技術に関するリアルタイムおよび仮想実験を通じて、Derrick はエラー訂正機能とデコード失敗率における優れたパフォーマンスを実証しました。この画期的なイノベーションは、DNA デジタル ストレージ システムの将来の発展の方向性を示し、大規模データの安全な保管と効率的な管理のための信頼性の高い技術サポートを提供します。技術が発展し、改善されるにつれて、Derrick は将来の DNA デジタル ストレージ システムのコア技術の 1 つとなり、人類がより安全で効率的なデータ ストレージおよび管理システムを確立するための新しいソリューションを提供することが期待されています。

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新興のストレージ方法として、DNA デジタル ストレージ技術は大きな可能性と幅広い開発の余地を秘めています。革新的なエラー訂正システムとして、Derrick は DNA デジタル ストレージの核心的な問題を解決するための新しいアイデアと方法を提供します。より多くの科学者のたゆまぬ努力と継続的な研究により、DNAベースのデジタルストレージ技術は徐々に成熟し、実際の生産や生活に広く使用されるようになると信じています。

企画・制作

著者: サム ポピュラーサイエンスライター

査読者: タオ・ニン、中国科学院生物物理研究所准研究員

編集者: Zhong Yanping と Qi Yuan (インターン)