【摘 要】
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随着几十年来传统数据存储介质的快速发展,它们的存储能力已逐渐接近极限。研究人员越来越关注一种新的,可以替代传统存储介质的存储方法和介质材料。DNA寡核苷酸因其含有A、T、C、G四种寡核苷酸,形成了一种四进制的存储介质,被视为潜力巨大的新型存储介质。以往研究提出的DNA存储方案在存储中文文本时,存在信息容量低、编码时间长等缺点。为了解决这些问题,本文提出一种新的针对中文文本的DNA存储方案。本文的主
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随着几十年来传统数据存储介质的快速发展,它们的存储能力已逐渐接近极限。研究人员越来越关注一种新的,可以替代传统存储介质的存储方法和介质材料。DNA寡核苷酸因其含有A、T、C、G四种寡核苷酸,形成了一种四进制的存储介质,被视为潜力巨大的新型存储介质。以往研究提出的DNA存储方案在存储中文文本时,存在信息容量低、编码时间长等缺点。为了解决这些问题,本文提出一种新的针对中文文本的DNA存储方案。本文的主要研究如下:（1）本文在DNA存储方法中同时应用了DNA码表和变换算法。通过DNA码表将中文文本转换成DNA序列,并通过变换算法使DNA序列满足生化约束。仿真结果显示理论信息容量可达3.42bits/nt,超过以往的经典DNA存储方案。在相同计算机设备本方案与DNA Fountain、YYC比较编码花费时间,结果显示本方案的编码花费时间低于DNA Fountain和YYC,编码时间的增幅也低于这两个存储方案。（2）对文本提出的存储方案进行生物实验验证,在体外存储2Kbyte的中文文本,生成了8条DNA序列,每条DNA序列含有744bp,使用p UC57作为载体。实验结果显示实际信息容量为3.01bits/nt,和以往做过生物实验的经典研究相比,实际信息容量提升了接近一倍。综上,本文设计了一种面向中文文本的DNA存储策略,有效解决了生化约束问题的同时还能够获得高信息容量。通过仿真实验和生化实验,表明了本存储策略的可行性和优越性。此外,本文的设计思想可扩展到更多的数据文件类型,这为今后数字数据存储在DNA序列做出了有益的探索,有望应用于实现大规模DNA数据存储,从而进一步推动分子计算机的发展。
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