多方协同DNA安全信息存取：迈向DNA-硅基混合存储设施 合成生物学    DOI:10.12211/2096-8280.2025-067

图2 各个平面混沌吸引子图^［15］

正文中引用本图/表的段落

在安全存取技术设计和智能编码算法优化方面，任务1曲强教授团队提出了一种名为DCFE（DNA Chaos-Fountain Encoding）的加密编码方法［14， 15］，该方法深度融合了混沌系统（图2）与DNA喷泉码的优势。在DCFE中，我们巧妙地运用了超混沌系统的加密原理，将其嵌入到喷泉码的编码流程之中，从而不仅确保了信息的安全性，还同时达成了高信息密度和卓越的纠错能力。这一设计使得DCFE能够灵活应对任意规模和类型的数据存储需求，为DNA存储领域带来了革命性的突破。在DNA喷泉码的编码实践中，我们设计了预编码、LT编码以及DNA映射等多个关键环节。预编码阶段，我们利用先进的LDPC码技术为信息符号添加了纠错位，从而生成了中间符号。随后，在LT编码阶段，这些中间符号被进一步处理，生成了结果块。最后，在DNA映射阶段，我们将这些结果块转化为了DNA序列，即二进制信息被巧妙地映射为了DNA的四种碱基ACGT。在此过程中，我们还根据实际需求，筛选出了符合特定条件的DNA链，这不仅大大降低了解码的复杂度，还确保了编码结果的平均度值保持恒定。

为了进一步提升DCFE的稳定性和加密效果，我们引入了粒子群优化算法［16］，对系统常数参数进行了全面而细致的优化。通过这一算法，我们成功找到了最佳的参数值，如图2所示，从而确保了混沌系统的稳定运行，并显著提升了加密的强度和安全性。这一创新性的研究不仅为DNA存储中的数据加密提供了新的思路和技术支撑，更为未来海量数据存储和信息安全领域的发展奠定了坚实的基础，有望在实际应用中发挥举足轻重的作用。

曲强研究组开发了有效DNA存储系统方法［17］，专门用于医疗MRI数据归档，包含分段策略、四进制转码方法和索引技术，通过计算机模拟和生物学实验验证其有效性.相较于现有方法，研究组提出的系统方法表现出色，为医疗数据的实用DNA存储开辟了新途径，为医疗数据归档和检索的未来带来了广阔前景. ...