自计算机时代以来，数据规模持续增长带来的存储压力，以及信息在传输与保存过程中的安全防护，一直是信息技术领域的核心议题。亚利桑那州立大学（ASU）生物设计研究所研究人员与合作者在两项新研究中提出，以DNA作为信息平台，在数据存储与加密保护方面提供新的实现方式。

相关成果分别发表在《Advanced Functional Materials》和《Nature Communications》期刊上。研究团队表示，这些方法为传统硅基存储与加密方案提供了受自然启发的替代思路，并可能为未来微电子与分子信息系统的设计提供参考。

亚利桑那州立大学分子科学学院摄政教授、生物设计分子设计与仿生中心主任颜浩表示，信息技术长期高度依赖硅材料，而生物分子尤其是DNA可以通过工程化方式用于信息的存储与保护；将DNA视为信息平台而不仅是遗传物质，有助于重新思考纳米尺度的数据存取与安全机制。上述项目由颜浩与电气、计算机与能源工程学院副教授王超，以及物理系副教授里扎尔·哈里亚迪共同领导。

以DNA物理形态实现数据存储

在数据存储方向的研究中，团队提出一种不同于传统“读取遗传字母”的路径：通过解读DNA的物理形态来承载与读取信息。研究指出，DNA具备在极小体积内存储大量信息的潜力，并且具有较高稳定性。研究文本提到，2022年研究人员曾从格陵兰沉积物中回收约200万年前的DNA片段，作为其稳定性的例证。

该研究描述了对微小DNA结构的设计与构建：这些结构可被视作“物理字母表”，每个结构携带部分信息。当结构通过微观传感器时，系统记录并分析细微电信号，并借助机器学习软件将信号还原为可读的单词与短消息。

研究团队认为，这一方案为依赖DNA测序的数据存储路径提供替代选择，旨在降低传统测序在速度与成本方面的限制，并提升可扩展性。

DNA折纸结构用于分子层面加密

另一项研究聚焦信息安全。团队利用DNA折纸技术构建复杂的二维与三维纳米结构，并将信息编码在这些结构的排列与模式中，而非以常规比特或字母形式直接存储。研究称，这种编码方式形成“分子密码”，在缺少正确工具与参考模式的情况下难以解读。

在解码环节，研究团队使用超分辨率显微技术对单个DNA结构进行高精度观察，并通过机器学习对大量分子图像进行分析、聚类与还原，从而将模式翻译回原始信息。研究指出，在缺少正确解码框架时，这些模式难以被直接理解，从而形成内置的安全层。

研究还表示，该方法扩大了可构建的分子密码数量，并可将信息封装在三维DNA结构中，以增加分子密钥的复杂度。

王超表示，团队在研究中结合了DNA纳米技术、超分辨率光学成像、高速电子读取与机器学习等方法，从多个空间与时间尺度对DNA纳米结构进行探测，以理解其行为与功能；他同时指出，这类工作体现了半导体技术与生物学交叉研究的特点，相关应用仍有待进一步探索。

存储与安全在纳米尺度的结合

研究团队认为，两项工作共同展示了DNA在纳米尺度上同时承担紧凑存储介质与安全信息处理平台的可能性：一项强调分子信息的快速电子式读取，另一项则展示分子模式本身可作为加密数据载体。

研究文本提到，基于DNA的系统未来可能用于科学数据、医疗记录或文化档案的超高密度存储；分子加密也可能为在极端温度、辐射或长期保存等传统电子设备难以适应的环境中保护敏感信息提供新的路径。整体而言，这些研究反映出生物学、材料科学、计算与电子学之间的融合趋势。