[發明專利]基于DNA的信息編碼方法、解碼方法及計算機可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202210697607.4
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN115206430A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 彌勝利;曹讓利;黃玉;孫菁瑋;任錢倫
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳國際研究生院
• 主分類號: G16B30/00
• 分類號: G16B30/00;G16B50/00
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種基于DNA的信息編碼方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：獲取待編碼的信息文件的字節流數據；

步驟S2：將所述字節流數據分為多個信息塊，并為每個信息塊分配一個索引序號；

步驟S3：為每個信息塊添加糾錯冗余信息；

步驟S4：將每個信息塊轉換成二進制形式的序列；

步驟S5：將每個信息塊的二進制形式的序列轉換成由A、T、C、G四種堿基構成的脫氧核糖核苷酸序列；

步驟S6：將所述脫氧核糖核苷酸序列作為編碼信息輸出。

2.如權利要求1所述的基于DNA的信息編碼方法，其特征在于，步驟S5中，對于索引序號之外的序列，以字節為單位進行堿基轉換，每個字節中根據前3位的位值組合使用兩個不同的堿基來替換該前3位，根據中間2位的位值組合使用1個堿基來替換該中間2位，根據最后3位中的每1位的位值和當前位置的前兩位堿基使用1個堿基來替換該最后3位中的每1位；對于索引序號的序列，根據前3位的位值組合使用兩個不同的堿基來替換該前3位，根據中間2位的位值組合使用1個堿基來替換該中間2位，根據剩下位中的每1位的位值和當前位置的前兩位堿基使用1個堿基來替換該剩下位中的每1位。

3.如權利要求2所述的基于DNA的信息編碼方法，其特征在于，所述根據前3位的位值組合使用兩個不同的堿基來替換該前3位，具體包括：“000”、“001”、“010”、“011”、“100”、“101”、“110”、“111”分別用AC、AG、TC、TG、CA、CT、GA、GT替換。

4.如權利要求2或3所述的基于DNA的信息編碼方法，其特征在于，所述根據中間2位的位值組合使用1個堿基來替換該中間2位，具體包括：“00”、“01”、“10”、“11”分別用A、T、C、G替換。

5.如權利要求2至4任一項所述的基于DNA的信息編碼方法，其特征在于，根據最后3位中或剩下位中的每1位的位值和當前位的前兩位堿基使用1個堿基來替換該最后3位中或該剩下位中的每1位，具體包括：當所述當前位為“0”，所述當前位置的前兩位堿基為AA、AT、AC、AG、TA、TT、TC、TG、CA、CT、CC、CG、GA、GT、GC、GG中的一組時，所述當前位對應地用C、C、A、A、G、G、A、C、T、A、A、A、C、A、A、A中的一個來替換；當所述當前位為“1”，所述當前位置的前兩位堿基為AA、AT、AC、AG、TA、TT、TC、TG、CA、CT、CC、CG、GA、GT、GC、GG中的一組時，所述當前位對應地用G、G、G、C、C、C、G、T、G、G、T、T、T、C、T、T中的一個來替換。

6.如權利要求1至5任一項所述的基于DNA的信息編碼方法，其特征在于，所述索引序號添加在所述信息塊的前方，所述糾錯冗余信息添加在所述信息塊的后方；或者，所述索引序號添加在所述信息塊的后方，所述糾錯冗余信息添加在所述信息塊的前方。

7.如權利要求1至6任一項所述的基于DNA的信息編碼方法，其特征在于，所述信息塊為20字節大小，所述索引序號為2個字節大小，所述糾錯冗余信息為4字節大小。

8.如權利要求1至7任一項所述的基于DNA的信息編碼方法，其特征在于，所述糾錯冗余信息采用RS糾錯碼。

9.一種基于DNA的信息解碼方法，用于對使用如權利要求1至8任一項所述的基于DNA的信息編碼方法編碼的信息進行解碼，其特征在于，包括如下步驟：

步驟T1：獲取待解碼的脫氧核糖核苷酸序列；

步驟T2：將所述脫氧核糖核苷酸序列轉換成二進制序列，再轉換成字節流數據；

步驟T3：利用所述字節流數據中的糾錯冗余信息對所述字節流數據中所含的信息塊進行校驗和糾錯；

步驟T4：利用所述字節流數據中的索引序號對各信息塊進行排序，恢復成原始信息；

步驟T5：輸出所恢復的原始信息。

10.一種計算機可讀存儲介質，存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序由處理器執行時，實現如權利要求1至8任一項所述的基于DNA的信息編碼方法或如權利要求9所述的基于DNA的信息解碼方法。