本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起
以DNA存储技术为核心，人工合成可以编码数字信息的DNA序列，并能进行稳定存储、读取和恢复原
DNA存储系统主要包括写入、存储和读取三大组成部分，系统参考架构见图1。
将二进制数据写入DNA存储媒体的过程被称为信息写入，信息写入主要包括编码和合成两大模块。
编码是将数字文件中的二进制数据提取出来，并按一定规则转换成为DNA碱基序列。
合成是通过化学原理或生物酶法原理，利用柱式合成、点阵芯片、半导体芯片等方式根据编码步骤
a)考虑DNA分子序列的受限限制进行映射的算法，包括Church编码算法、Goldman编码算法、
b)将两比特转化为一个碱基，然后增加筛选过滤步骤的编码算法，包括DNAFountain喷泉码和
不同类型算法性能不同、生成序列特性不同、隐私性及稳健性不同。待存储数据的编码算法选择可
采用合适的技术或算法添加额外的校验数据，对原始数据进行数学变换使之能够应对DNA存储过程
进行序列筛选以适应DNA分子的生化特性，如：无均聚物、平衡的GC含量、无复杂二级结构、无生
为保障DNA存储中的加密与数据安全，可根据存储数据的隐私性要求，对于编码环节进行加密，实
DNA合成环节的主要功能是完成DNA序列合成。DNA的合成按原理一般分为化学法合成和生物法合成。
化学法合成是主流成熟方法，包括一代合成（柱式）和二代合成（芯片）。生物法合成即三代合成
受限于高通量合成DNA序列的长度限制，为适应高通量长片段测序技术的要求，将合成的短DNA片段
封装分为物理封装和生物封装。物理封装即通过低温密封、矿化、无机物密封、固体胶囊等形式进
保存分为体外保存和体内保存。当体外保存DNA分子时，可采用干粉、溶液、纳米颗粒等形式保存。
将保存在不同存储媒体中的DNA序列进行测序获得DNA片段的碱基排列顺序，并将碱基序列转换为二
进制数据从而得到存储的文本文档、图片和声音文件等数据的过程称为信息读取。信息读取过程主要包
通过探针、PCR等方式抽取目标DNA以实现随机索引、重复获取以及快速预览功能。
测序是获得利用多重PCR分子等方式获取的编码DNA分子片段的碱基序列，即该片段中腺嘌呤A、胸
DNA测序技术主要包括Sanger测序法、高通量测序技术和单分子测序技术。
高通量测序技术主要基于可逆末端终止法、连接测序法、焦磷酸测序法和联合探针锚定聚合测序法。
单分子测序技术主要基于单分子荧光测序法、单分子纳米孔测序法和单分子晶体管测序法。
目前技术最为成熟的是高通量测序技术，已经能够实现高通量、高准确性和低重复序列率的性能。
解码环节的错误纠正是确保信息读取正确率的最后一环，为了纠正DNA存储过程中出现的插入、删
DNA存储系统工作流程一般可分为4个主要步骤，包括编码、合成、贮存、测序和解码：
a)编码：将数字文件中的数据提取出来，并按一定规则转换成为DNA碱基序列（包括但不限于自
b)合成：通过化学原理或生物酶法原理，利用柱式合成、点阵芯片、半导体芯片等方式根据编码
c)贮存：通过物理封装或生物封装方式，将携带信息的DNA分子保存于体外或体内；
d)测序：通过利用如多重PCR、生物素-亲和素序列特异性磁珠捕获等方式，完成全部或部分编
码DNA分子的获取，将获取的DNA分子通过Sanger测序、高通量测序、单分子测序等方式进
e)解码：对测序获得的DNA序列进行信息分析，根据编码规则对DNA碱基序列进行解码并得到原
根据2023年3月20日中国电子学会标准化工作委员会主任办公会立项同意，团体标
准《生物数字融合脱氧核糖核酸（DNA）存储系统参考架构》由中国电子技术标准化研究院
提出并主办，由中国电子技术标准化研究院、中国电子学会归口，计划编号为：JH/CIE360
本文件的编制组由中国电子技术标准化研究院、深圳华大生命科学研究院、哈尔滨工
业大学、北京大学、上海近观科技有限责任公司、上海交通大学医学院附属仁济医院、上海
市计量测试技术研究院、华中科技大学、东南大学、华北电力大学、上海国际人类表型组研
2023年3月至5月，启动标准立项工作。中国电子技术标准化研究院对国内DNA存储
技术及产业现状进行调研，初步形成标准草案并征集了一批参编单位共同完善标准，明确立
2023年3月，中国电子技术标准化研究院在北京完成立项答辩，经审核通过立项，并
2023年4月-2023年10月，中国电子技术标准化研究院对于标准草案进行完善，同时
对国内DNA存储相关专家和项目课题组专家进行一对一调研，完成调研技术产业报告，根据
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