近期，中國科學院北京基因組研究所攜手計算技術(shù)研究所及中科計算技術(shù)西部研究院，共同宣布了一項創(chuàng)新成果——“畢昇一號”DNA活字噴墨打印機的問世。這款設(shè)備靈感源自中國古代的活字印刷術(shù)，意在破解當前DNA存儲技術(shù)的局限性。

傳統(tǒng)DNA數(shù)據(jù)存儲技術(shù)往往采取一次性合成策略，即每次存儲都需要重新合成DNA，這不僅成本高昂，而且耗時較長，極大地阻礙了DNA存儲技術(shù)的商業(yè)化進程。相比之下，“畢昇一號”則采用了活字印刷的邏輯，實現(xiàn)了DNA片段的復用與靈活組合。

“畢昇一號”的核心在于其DNA活字，這些活字由預(yù)先制備的20個核苷酸（nt）長度的短雙鏈DNA片段構(gòu)成，每個片段能夠編碼1字節(jié)的信息，包括內(nèi)容、地址或校驗數(shù)據(jù)。更特別的是，每個DNA片段的兩端都設(shè)計有4個核苷酸的粘性末端，通過先進的酶連技術(shù)，這些片段能夠迅速組合成DNA活字塊。

這些活字塊不僅可以通過特定的酶切位點克隆到質(zhì)粒中，在體外進行長期保存，還可以通過轉(zhuǎn)化到大腸桿菌體內(nèi)，實現(xiàn)生物體內(nèi)的穩(wěn)定存儲。這一設(shè)計極大地提高了DNA存儲的靈活性和持久性。

“畢昇一號”的應(yīng)用范圍廣泛，它能夠精確地將文本、圖片、音頻和視頻等多種類型的計算機數(shù)據(jù)文件打印并存儲在DNA中，且在解碼時能夠?qū)崿F(xiàn)100%的精確度。研究團隊透露，目前初代系統(tǒng)的單個DNA活字可重復使用高達10000次，使得存儲成本大幅降低至每兆字節(jié)122美元，這一成本遠低于現(xiàn)有的所有DNA數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。

初代系統(tǒng)的打印效率也相當可觀，達到了每秒4字節(jié)的速度，遠勝于當前的從頭合成DNA存儲技術(shù)。這一突破性的進展，無疑為DNA存儲技術(shù)的實際應(yīng)用開辟了新的道路。

“畢昇一號”的成功研發(fā)，不僅是對中國古代智慧的現(xiàn)代詮釋，更是DNA存儲技術(shù)領(lǐng)域的一次重大革新。它有望在未來成為數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域的一顆璀璨新星，引領(lǐng)我們邁向更加高效、經(jīng)濟的數(shù)據(jù)存儲新時代。