[发明专利]一种聚合物分子信息存储纠错编解码系统

说明书

本发明属于信息存储技术领域，公开了一种聚合物分子信息存储纠错编解码系统。该编解码系统将聚合物单体以具有校验功能的方式插入聚合物分子序列内，结合其它路径保护编解码策略实现高容错路径保护编解码。该编解码系统不仅保证了存储的信息能够得到精准解码，同时显著降低了大规模信息编解码计算复杂度，提高了解码速率。该编解码系统首次实现了聚合物分子序列编码信息对聚合物降解引起的链断裂导致的编码信息丢失与错误的高度耐受能力。该编解码系统对聚合物分子序列中出现的单体插入、删除及替换错误，同样具有极高的纠正能力和纠正效率，保证了聚合物分子信息存储的可靠性周期得到有效延长。

技术领域

本发明属于信息数据存储技术领域，具体涉及一种聚合物分子信息存储纠错编解码系统。

背景技术

世界范围的数字化浪潮带来全球数字信息的指数增长。据估计，到2040年，传统硅基存储介质将由于原料不足而无法满足全球数字信息的存储需求。寻找替代型存储介质是亟待解决的全球危机之一。以核酸信息存储技术为代表的聚合物分子信息存储技术以含不同单体的聚合物分子作为信息存储介质，通过聚合物合成技术实现对数据信息的记录和存储，具有数据存储密度高、保存时间长和后续维护成本低等显著优势，是目前解决全球数据存储危机的最有前景的技术。但现阶段已有的聚合物分子存储技术的编解码方案均依赖各类传统的纠错编码技术，无法有效抵抗聚合物降解引起的链断裂对数据准确性的影响，而且解码过程需要对大规模聚合物序列进行聚类计算，计算复杂度高，难以满足可靠大规模数据存储的需求。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种聚合物分子信息存储纠错编解码系统。

本发明所采用的技术方案为：一种聚合物分子信息存储纠错编解码系统，该系统包括：

路径保护编码单元，用于以路径保护的编码方式将二进制信息转码为N进制聚合物分子信息编码，其中N为聚合物分子单体类型数；

路径搜索解码单元，用于以路径搜索和路径校验的方式将聚合物分子序列数据信息中序列长度不一和包含有随机单体替换、删除与插入错误的数据信息解码为二进制信息。

优选地，路径保护编码单元包括索引模块、路径校验编码模块、转码模块和校验单体插入模块；

索引模块能够生成系列索引A，并以预设长度将待存储二进制信息分配至索引A；索引A经预设算法生成相对应的索引B；预设算法包括伪随机函数法和哈希算法；索引A与索引B构成双索引；

路径校验编码模块包括路径校验码，路径校验码是索引A和分配至该索引A的二进制信息经预设算法生成的；预设算法包括循环冗余校验算法；

索引A、二进制信息、索引B和路径校验码组成第一信息码矩阵；

转码模块能够根据预设的二进制比特序列-N进制聚合物单体序列对应规则，将任意一个二进制信息序列转码为相对应的N进制聚合物序列，或将任意一个N进制聚合物序列转码为相对应的二进制比特序列；

校验单体插入模块能够根据预设的校验规则选取方式在预设的校验单体校验规则序列表中选择初始的校验规则，之后根据预设的校验单体校验规则序列表依次选取对应的校验规则进行校验单体的插入；

第一信息码矩阵经转码模块和校验单体插入模块编码后生成N进制的第二信息码矩阵。

优选地，索引A为至少一个特定长度且值唯一的二进制信息序列；二进制比特序列-N进制聚合物单体序列对应规则为具有特定长度的任意二进制比特序列分别具有相对应的特定长度的、唯一的N进制聚合物单体序列；二进制比特序列的特定长度不小于1个位；N进制聚合物单体序列对应规则的序列特定长度不小于1个位。