隨着人工智能（AI）模型訓練、大數據分析及智能設備的廣泛應用，全球每天產生海量數據，傳統硬碟及雲端存儲技術正面臨成本高、容量受限、耗電量大及壽命較短等挑戰。香港理工大學（理大）研究團隊提出以工程化蛋白質作為存儲數據的創新方案，並首次在從頭設計的人工蛋白中，實現由數據寫入至讀取的完整流程。這項技術有望建立具可持續性、高容量及高穩定性的嶄新存儲框架，以應對AI時代下全球數據的爆發式增長。
由理大應用生物及化學科技學系副系主任姚鍾平（前排中）率領的跨學科研究團隊成功在從頭設計的非天然蛋白質中完成數據存儲及讀取，為分子存儲領域帶來重大突破。團隊成員包括應用生物及化學科技學系助理教授（研究）伍卓知（後排左）、博士生周寅（後排中）與劉誠喜（後排右），以及工程學院副院長（環球事務）、電機及電子工程學系教授劉重明（前排左）與同系研究員譚偉文（前排右）。
這項跨學科研究由理大應用生物及化學科技學系副系主任及教授姚鍾平率領，覆蓋蛋白質工程、合成生物學、生物化學、分析化學及計算機科學等領域。團隊成員包括同系助理教授（研究）伍卓知，以及工程學院副院長（環球事務）兼電機及電子工程學系教授劉重明等，相關成果已刊載於國際期刊《自然通訊》（Nature Communications）。
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由理大應用生物及化學科技學系副系主任姚鍾平（前排中）率領的跨學科研究團隊成功在從頭設計的非天然蛋白質中完成數據存儲及讀取，為分子存儲領域帶來重大突破。團隊成員包括應用生物及化學科技學系助理教授（研究）伍卓知（後排左）、博士生周寅（後排中）與劉誠喜（後排右），以及工程學院副院長（環球事務）、電機及電子工程學系教授劉重明（前排左）與同系研究員譚偉文（前排右）。
團隊參考膠原蛋白設計出蛋白模板作為骨架，把由多個檔案編碼而成氨基酸序列嵌入，成功利用大腸桿菌表達該攜數據蛋白。
蛋白質作為數據載體，在存儲容量及穩定度上均優於現時分子存儲技術常用的DNA及肽，更可以粉末或溶液形式被更穩定地保存在不同環境。
團隊自行開發演算法軟件，重建完整氨基酸序列，成功把蛋白質還原為位元串，完整讀取數據。
團隊參考膠原蛋白設計出蛋白模板作為骨架，把由多個檔案編碼而成氨基酸序列嵌入，成功利用大腸桿菌表達該攜數據蛋白。
所有數碼檔案在計算機中都會被存儲為由0和1組成的位元串。分子存儲技術通常以大分子的組成單體對應位元組合，把數據「翻譯」成單體序列，再透過測序技術將其解讀。DNA（以核苷酸為單體）是現時常用的分子存儲載體，但它僅由四種核苷酸組成，存儲容量較低且較易被降解。姚教授團隊原先已開發採用多肽（以氨基酸為單體）作存儲載體的新技術，多肽可由20種天然氨基酸及多種非天然氨基酸組成，存儲容量遠高於DNA，且可被優化達到很高的穩定性；但受限於分子鏈較短，存儲效率有限，並主要依賴化學合成，生產成本較高。
蛋白質作為數據載體，在存儲容量及穩定度上均優於現時分子存儲技術常用的DNA及肽，更可以粉末或溶液形式被更穩定地保存在不同環境。
研究團隊開創性地提出以蛋白質作為數據載體。相比多肽，蛋白質擁有更長的氨基酸鏈，能提供更高的存儲效率及容量。蛋白質亦能藉由細菌或動物細胞等生物系統表達，即把基因信息植入細胞，使其合成指定蛋白，從而大規模及低成本地製造攜帶數據的蛋白質。此外，蛋白質可製成粉末或溶液，在不同環境下穩定地保存。
然而，蛋白質數據存儲技術仍面對兩大關鍵挑戰。首先，攜數據蛋白質的氨基酸序列必然高度隨機且多變，容易影響其穩定性及溶解度，因此設計並成功製備此類蛋白質的難度極高。其次，目前的蛋白質測序技術多用於鑑定，只需測得部分片段的序列，再與現存的蛋白數據庫比對即可；但要還原蛋白質中存儲的數據，則必須把全序列精準地從頭排序解析，技術要求遠高於比對數據庫所需。
為克服上述難題，研究團隊設計出一套創新方案。為提升蛋白的結構穩定性及抗降解能力，團隊參考膠原蛋白——一種可長時間保存的天然蛋白——的序列特徵，設計出蛋白模板作為「骨架」。他們把由多個檔案編碼而成的氨基酸序列嵌入該類膠原蛋白模板之中，並成功利用大腸桿菌表達該攜數據蛋白質。
在數據讀取方面，團隊利用液相色譜串聯質譜（LC-MS/MS），把蛋白分解後所得的肽段分離及測序，再結合自行開發的演算法軟件，重建完整氨基酸序列，成功把蛋白質還原為位元串。研究團隊同時配合糾錯編碼，修復測序過程中產生的少量誤差，從而高效而準確地讀取出完整數據。
團隊過往研發的多肽存儲技術曾於2020年隨載人飛船進行試驗，在探索中展現出高穩定性及應用潛力，今次提出的蛋白質存儲方案更在多方面有顯著提升。姚鍾平表示：「作為數據載體，蛋白質較常用的DNA，以及我們過去採用的多肽，展現出更多優勢。今次研究中的蛋白樣本，存儲密度達到多肽技術的30倍，而成本僅約為其一成；此外， DNA會在溶液和強酸等條件下快速被降解，而蛋白樣本在相當長時間後，還可正確讀取當中數據，證明瞭其超強穩定性。」
團隊自行開發演算法軟件，重建完整氨基酸序列，成功把蛋白質還原為位元串，完整讀取數據。
研究團隊更進一步設計出功能化蛋白，以實現隨機存取及數據加密。使用一般蛋白質進行存儲時，如要在多組數據中讀取特定內容，通常需同時讀取所有蛋白攜帶的完整資料。團隊通過在攜帶目標內容的蛋白中加入親和標籤，在純化過程中利用相應抗體「捕捉」目標蛋白，成功達到隨機存取。團隊並以此技術存儲秘密訊息，證明使用正確親和性化合物才能正確讀取此訊息，實現了數據加密功能。
姚鍾平補充：「蛋白質具穩定、易於保存及高存儲容量等特性，極具潛力用作長期大規模數據存儲載體，其良好的生物相容性更為將數據存儲於活體生物內開拓新方向。我們現階段的目標是進一步提升存儲容量及資料讀寫速度，同時降低生產成本，並設計多樣化蛋白模板，為蛋白質數據存儲技術拓展更豐富的功能。」
香港理工大學愛國主義教育研習營5月29日在西安完成全部行程，順利結營。
香港理工大學愛國主義教育研習營5月29日在西安完成全部行程，順利結營。文匯報圖片
《文匯報》報道，在過去的七天時間裏，理大近50位師生先後走進陝西西安和延安兩市，零距離觸摸歷史古蹟、沉浸式體驗紅色文化、深入感受科技創新強勁脈動，進一步厚植愛國初心。
「這次研習營行程緊湊，內容非常豐富，有參觀，有學習、有互動交流和親身體驗，我相信同學們一定大開眼界，有所啟發，獲益良多，終身受用，終身難忘。」理大校董會主席林大輝博士在結營儀式上表示，「愛國」是作為中國人應有的責任，國家的命運跟同學們的命運是分不開的。因此從今天開始，請大家必須用實際行動去「愛國」，做一個「有用」「有價值」的中國人。
香港理工大學是首間於內地設立愛國主義教育示範基地的香港高校，此次研習營也是理大西安「愛國主義教育基地」設立後的首個活動。研習營以築牢中華民族共同體意識為主線，教學內容涵蓋中華傳統文化根脈探尋，汲取紅色力量、厚植家國情懷、體驗最新科技發展等內容。
香港理工大學愛國主義教育研習營師生參觀延安楊家嶺革命舊址。文匯報圖片
香港理工大學愛國主義教育研習營師生拜謁黃帝陵。文匯報圖片
理大師生訪延安，參觀寶塔山。文匯報圖片
為期七天的行程裏，理大師生一路追尋、一路感悟，在實地探訪中接受精神洗禮、凝聚思想共識。拜謁黃帝陵，輕撫千年古柏，慎終追遠，觸摸中華五千年文明的不息脈搏；走進延安楊家嶺、登臨寶塔山、參觀魯藝、沉浸式欣賞《再回延安》情景劇，一處處舊址、一段段鮮活的歷史，生動展現着中國共產黨百年奮鬥的光輝歷程，讓理大師生真切感悟到延安精神的深厚積澱與時代升華；在秦創原、中國西部科技創新港、交大西遷博物館，同學們在互動交流中感受了一堂鮮活的成果轉化實踐課；漫步秦始皇兵馬俑，唐華清宮、西安古城牆、西安國家版本館，與歷史隔空對話，秦朝一統天下的波瀾壯闊、盛世大唐的萬國來朝，讓每一個人心潮彭拜。
香港理工大學愛國主義教育研習營順利結營，理大校董會主席林大輝博士向學生頒發結業證書。文匯報圖片
理大學生在結營式上進行分享。文匯報圖片
在5月28日上午舉行的結營儀式分享環節，參加此次研學營的理大學生分為六組，通過講述、表演、AI展示等方式，將一路上的所見、所聞、所感、所悟，進行了鮮活的呈現。有同學以圖文和視頻，展現了楊家嶺革命舊址先輩們奮鬥的足跡，並透過延安窯洞告訴大家，愛國就是要努力做事、服務社會；有同學通過AI活化了兵馬俑、楊貴妃，讓2000年前出征的大秦將士和大唐麗人開口說話，文化傳承在這一刻有了具象化；也有同學對西安傳統文化和飲食情有獨鍾，通過香港視角進行了有趣的解讀……
理大校董會主席林大輝博士希望同學們用實際行動去「愛國」，做一個「有用」「有價值」的中國人。文匯報圖片
「剛才聽到同學們的分享，很感動。」聆聽同學們分享後，林大輝表示，理大作為愛國愛港的高校，其中一個重要的辦學使命，就是培養擁有家國情懷，具備全球視野，勇於承擔社會責任，德才兼備，以德為先，能服務社會，貢獻國家的愛國愛港人才。「我所說的人才，就是你們在座的每一位同學。」他指出，理大透過課程和活動去推動「國民教育」，這次研習營相信同學們一定大開眼界，有所啟發，獲益良多。林大輝希望同學們返回香港後，把這一周的所見所聞、體會、收穫，分享給身邊的朋友和家人，向大家講好中國故事、理大故事和西交大故事，讓更多的人也可以進一步認識和了解國家的歷史和發展。
此次研學營是一次深刻的紅色教育、文化尋根與精神淬鍊。「各位同學，『愛國』是我們作為中國人應有的責任，應有的態度，應有的義務，應有的使命，是理所當然的事情。但『愛國』不能空談，也不能只留在情感上之表達。『愛國』是要參與，要行動，要投入，也要肯奉獻，肯付出，肯犧牲！」林大輝進一步指出，此次研學營同學們學習了「延安精神」和「西遷精神」，革命先輩和西遷老教授為國奉獻精神和勇於擔當的行為就是大家的榜樣和模範。
「國家矢志要建設成為教育強國、科技強國和人才強國，成為世界第一流的強國，我希望各位同學都能夠成為國家建設強國的『參與者』和『貢獻者』，而不是等待坐享其成之『受益者』。」林大輝希望同學們畢業後，無論從事什麼工作，都要把個人成長和發展與國家發展聯繫起來，融入國家發展大局，跟國家一起奮鬥，一起為中華民族偉大復興貢獻力量。「同學們，你們是社會的接班人、生力軍。青年興、國家興。國家好、你們好。你們好、國家好。國家的命運跟你們的命運是分不開的。因此從今天開始，請你們必須用實際行動去『愛國』，做一個『有用』『有價值』的中國人。」
陝西省委統戰部副部長崔歆在結營式上致辭。文匯報圖片
西安交通大學副校長單智偉在結營儀式上表示，西安交大是香港理工大學學生來陝西發展的堅強後盾。文匯報圖片
陝西省委統戰部副部長崔歆、西安交通大學副校長單智偉，共青團陝西省委副書記劉洋出席了當日的結營儀式。香港理工大學內地發展總監陸海天主持結營儀式。「青年興則國家興，青年強則國家強。」崔歆在致辭時指出，香港青年是香港的未來，更是國家的希望。希望同學們以此次研習為新起點，把在陝西的所見所聞、所思所悟轉化為愛國愛港的堅定信念、勤學奮進的不竭動力，爭做中華文脈的傳承者、紅色精神的弘揚者、國家發展的參與者，帶頭講好中國故事、陝西故事，帶動更多香港青年心繫祖國，服務香港，貢獻國家。
擁有130年歷史的西安交通大學，是中國最早興辦、享譽海內外的著名高等學府，是教育部直屬重點大學。香港理工大學和西安交大早在1978就已經開展交流活動，2001年經教育部批准兩校聯合創辦了「西安通理國際深造學院」；2024 年兩校啟動絲路翱翔青年領袖計劃，培養兩地大學生服務領導力；2025年11月26日，兩校簽訂《共建愛國主義教育基地合作備忘錄》，同日在西安交通大學揭牌。香港理工大學和西安交大的合作已成為內地與香港高等教育合作的標杆案例。
理大師生合唱魯藝創作的經典歌曲。文匯報圖片
「剛才聽同學們分享的過程中，我有一種意猶未盡的感覺。」西安交通大學副校長單智偉在結營儀式上表示，同學們通過行走有了親身感受，分享時充滿了激情，也有很多感悟，每一組都展現了自己獨特的特色，引發共鳴，他深深的為大家所表現出的這種才氣感到佩服。單智偉同時表示，香港青年人了解祖國最好的辦法，就是要多到內地的城市走一走。如果香港理工大學的學生願意到陝西發展，西安交大將會是大家堅強的後盾。
