HELIX是由天津大學套用數學中心吳華明教授團隊研發的DNA存儲系統，專注於生物醫學數據存儲。該系統於2025年5月在國際期刊《自然-計算科學》發表，曲冠錦博士生為論文第一作者。該系統包含圖像壓縮、圖像糾錯編碼和圖像復原三大核心模組，通過最佳化壓縮算法增強鹼基錯誤容錯能力，並引入深度學習提升圖像解碼效率。在實驗中，HELIX成功將兩張總容量60MB的時空組學圖像編碼為13萬條DNA序列（每條183個鹼基），經合成與測序後實現數據恢復，僅需約5.8倍測序深度即可提取絕大部分信息。HELIX基於DNA存儲介質的高密度特性（每克可存數百艾位元組）和長效保存能力（無需電力保存數千年），針對生物醫學數據高解析度、長周期存儲需求設計。該成果由天津大學套用數學中心與合成生物技術全國重點實驗室聯合完成。
基本介紹
主要功能,發展歷史,研發背景,各界評價,
主要功能
該系統專門用於存儲生物醫學數據，並成功實現了60MB的時空組學圖像的存儲與恢復。HELIX系統包含三個核心模組：圖像壓縮、圖像糾錯編碼和圖像復原。針對DNA存儲過程中可能出現的鹼基錯誤，HELIX對現有壓縮算法進行了最佳化，大幅增強了系統的容錯能力。同時，為了進一步提升圖像解碼的成功率，團隊還引入了深度學習技術，在圖像修復過程中顯著增強了信息恢復的能力。
在實驗室中，研究團隊成功將兩張共60MB的時空組學圖像編碼為13萬條、每條183個鹼基的DNA序列，並通過DNA合成與測序技術，成功恢復了圖像數據。實驗結果表明，HELIX系統具備強大的魯棒性，只需要約5.8倍的測序深度，即可恢復圖像的絕大部分信息。
發展歷史
2025年5月，中國科研人員在DNA存儲領域取得新突破，研發了一種全新的DNA存儲系統——HELIX，這一科研成果由天津大學套用數學中心吳華明教授團隊取得，該成果於近日在國際學術期刊《自然-計算科學》上線上發表。曲冠錦博士生為第一作者。
研發背景
隨著信息技術的飛速發展，傳統存儲方式已經逐漸無法滿足大數據時代的需求。在此背景下，DNA信息存儲技術應運而生，通過利用DNA分子存儲數據，已經被視為未來大規模數據存儲的潛力介質。每克DNA能夠存儲數百艾位元組的數據，並且在無需電力的情況下能夠保存長達數千年。尤其在生物醫學數據領域，DNA存儲的潛力尤為顯著——其圖片數據解析度高、存儲周期長、且相似度強，具有巨大的套用前景。
各界評價
該研究表明，針對特定數據類型量身定製的DNA存儲系統，不僅在存儲效率上表現卓越，還在可靠性方面展現出更大的優勢，為DNA信息存儲技術的廣泛套用奠定了堅實的基礎。（天津大學套用數學中心教授吳華明 評）
該成果標誌著天津大學套用數學中心團隊在推動DNA信息存儲技術走向實際套用方面邁出了關鍵一步。研究表面，針對特定數據類型量身定製的DNA存儲系統，不僅在存儲效率上表現卓越，還在可靠性方面展現了更大的優勢，為DNA信息存儲技術的廣泛套用奠定了堅實的基礎。（科學網 評）
