CN109165493A - 基因标签的编码实现方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基因标签的编码实现方法及装置,方法包括:获取生物基因数据;采用哈希算法对生物基因数据进行处理,以得到基因标签的标识码;根据标识码制作基因标签。实施本发明实施例,哈希算法能够满足基因标签的编码要求,使得使用本发明的方法所制作的基因标签既能关联体现所标识的生物个体具有的庞大基因信息、又能高度地简明扼要。
Description
技术领域
本发明涉及基因技术领域,具体涉及一种基因标签的编码实现方法及其装 置。
背景技术
基因是生物个体所有遗传信息的DNA片段,这些遗传信息蕴含在个体所有 组织器官中,具有高度的保守性。因此利用遗传信息能够用于区分个体,并识 别认证个体身份信息。
目前利用DNA遗传信息来识别认证个体主要应用于亲子鉴定和基因身份 证。但是,个人遗传信息是个人最大的隐私,直接影响遗传的外形、相貌、性 格等,涉及到医疗、安全、伦理隐私等一系列问题,需要谨慎对待。然而在农 业生物(农作物、畜禽和水产生物等)产业、以农业生物产品为原料的食品产 业等产业领域则不存在伦理隐私等方面的问题。因此,可以充分应用生物个体 的遗传信息于标记区分个体,识别认证个体身份信息。
基因标签需要满足以下条件:既要关联体现所标识的生物个体具有的庞大基 因信息,又要高度地简明扼要。但是,生物个体基因数目庞大,如何保证利用 计算机编码方法生成基因标签可以满足上述条件,是急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基因标签的编码实现方法及其装置,以制作出既 能关联体现所标识的生物个体具有的庞大基因信息、又能高度地简明扼要的基 因标签。
为实现上述目的,第一方面,本发明提供了一种基因标签的编码实现方法, 包括:
获取生物基因数据;
采用哈希算法对所述生物基因数据进行处理,以得到基因标签的标识码;
根据所述标识码制作基因标签。
作为本发明申请一种优选的实施方式,所述生物基因数据包括基因序列数 据,所述方法包括:
通过基因测序或分型等手段获得生物基因序列数据,所述基因序列数据的 格式包括但不限于FASTA格式,也可为二进制格式;
将所述基因序列数据通过哈希算法处理,以得到所述基因标签的标识码, 所述哈希算法包括但不限于SHA-256哈希算法。
作为本申请另一种优选的实施方式,所述生物基因数据包括基因文件数据, 所述方法包括:
通过基因测序或分型等手段获得生物基因文件数据,所述基因文件数据包 括基因序列数据和其它相关信息及/或说明;
将所述基因文件数据通过哈希算法处理,以得到所述基因标签的标识码, 所述哈希算法包括但不限于SHA-256哈希算法。
作为本申请一种优选的实施方式,哈希算法处理在包括但不限于Linux计算 机***下进行。
具体地,所述基因标签包括但不限于二维码或射频码。
第二方面,本发明提供了一种基因标签的编码实现装置,包括:
获取模块,用于获取生物基因数据;
处理模块,用于采用哈希算法对所述生物基因数据进行处理,以得到基因 标签的标识码,所述哈希算法包括但不限于SHA-256哈希算法;
制作模块,用于根据所述标识码制作基因标签。
作为本发明申请一种优选的实施方式,所述生物基因数据包括基因序列数 据;
获取模块用于通过基因测序或分型等手段获得生物基因序列数据,所述基 因序列数据的格式包括但不限于FASTA格式,也可为二进制格式;
处理模块用于将所述基因序列数据通过哈希算法处理,以得到所述基因标 签的标识码,所述哈希算法包括但不限于SHA-256算法。
作为本申请另一种优选的实施方式,所述生物基因数据包括基因文件数据;
所述获取模块用于通过基因测序或分型等手段获得生物基因文件数据,所 述基因文件数据包括基因序列数据和其它相关信息及/或说明;
所述处理模块用于将所述基因数据通过哈希算法处理,以得到所述基因标 签的标识码,所述哈希算法包括但不限于SHA-256哈希算法。
实施本发明,采用哈希算法对生物基因数据进行处理,以得到基因标签的 标识码,再根据该标识码制作基因标签;哈希算法能够满足基因标签的编码要 求,使得使用本发明的方法所制作的基因标签既能关联体现所标识的生物个体 具有的庞大基因信息、又能高度地简明扼要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对 具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图 中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并 不一定按照实际的比例绘制。
图1是本发明第一实施例提供的基因标签的编码实现方法的示意流程图;
图2是一种二维码示意图;
图3是另一种二维码示意图;
图4是本发明第一实施例提供的基因标签的编码实现装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部 的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为更好地理解本发明实施例,先对本发明实施例所涉及的哈希算法做如下 描述:
哈希算法(Hash Algorithm),又称为散列算法、杂凑算法,哈希算法将任 意长度的一段数据(一般称这段数据为“消息”)映射为较短的固定长度的字符串 (一般称输出的字符串为“摘要”),这个小的字符串被称为哈希值。哈希值是该 数据唯一且极其紧凑的数值表示形式,可以作为保证数据唯一性的标志,这种 标志与数据中的每一个字节都相关,而且难以找到逆向规律。
消息数据的哈希值是通过哈希函数计算得到的,哈希函数是哈希算法的数 学表示。哈希函数一般以Hash(·)表示。这个函数将任意一段消息数据压缩成固 定长度的摘要字符串,即数据的哈希值。哈希函数需要满足下述条件:
确定性:哈希函数的算法是确定性算法,算法执行过程不引入任何随机量。 这意味着相同消息的哈希结果一定相同。
高效性:给定任意一个消息m,可以快速计算Hash(m)。
目标抗碰撞性:给定任意一个消息m0,很难找到另一个消息m1,使得 Hash(m0)=Hash(m1)
广义抗碰撞性:很难找到两个消息m0≠m1,使得Hash(m0)=Hash(m1)。
哈希函数是一种单向数学函数,通过哈希函数所建立的消息数据与哈希值 之间的映射是一种单向、不可逆映射。利用哈希函数可以计算压缩消息数据得 到哈希值,但其逆过程,即利用某种方式将哈希值计算展开得到消息数据,则 无法实现。哈希函数可以将任意长度的输入经过变化后得到固定长度的输出, 而且如果输入数据中哪怕有一个字节的微小改变,输出的都将是不同的哈希值。 哈希函数的这种单向、特异特性和输出哈希值数据长度固定的特征使其能够满 足基因标签的编码要求。
请参考图1,是本发明第一实施例所提供的基因标签的编码实现方法的流程 示意图,如图所示,该方法可以包括如下步骤:
S101,获取生物基因数据。
具体地,通过基因测序或分型等手段获得或从生物基因数据库下载得到生 物基因组数据作为实验数据。该生物基因数据包括但不仅限于基因序列数据和 基因文件数据;基因序列数据的格式包括但不限于FASTA格式,也可为二进制 格式;基因文件数据包括基因序列数据和其它相关信息及/或说明。
S102,采用哈希算法对生物基因数据进行处理,以得到基因标签的标识码。
可选地,步骤S102具体包括:
通过基因测序或分型手段获得基因序列数据,所述基因序列数据的格式包 括但不限于FASTA格式或二进制格式;
将所述基因序列数据通过哈希算法处理,以得到所述基因标签的标识码, 所述哈希算法包括但不限于SHA-256算法。
可选地,步骤S102具体包括:
对所述生物基因数据(生物基因序列数据)进行解压处理,以得到FASTA 格式的基因序列数据文件,所述基因序列数据文件包括常基因组和性染色体;
对所述基因组进行更改处理,以得到新基因组数据;
将所述新基因组数据通过SHA-256哈希算法处理,以得到基因标签的标识 码。
可选地,步骤S102具体包括:
通过基因测序或分型等手段获得生物基因文件数据,所述基因文件数据包 括基因序列数据和其它相关信息及/或说明;
将所述基因文件数据通过哈希算法处理,以得到所述基因标签的标识码, 所述哈希算法包括但不限于SHA-256哈希算法。
S103,根据标识码制作基因标签。
具体,该基因标签包括但不仅限于二维码或射频码。将基因标签的标识码 通过二维码打印设备可得到二维码形式的基因标签,以方便用户对二维码进行 扫描,从而识别生物的真伪。
为更好地理解本发明实施例,下面以牛的基因数据进行详述:
例1:
首先从牛基因组数据库(www.bovinegome.org)下载得到牛的基因组数据作 为实验数据,该实验数据经解压缩后所得到的FASTA格式的基因序列数据文件 Btau_4.6.1_chromosomes.fa,其包括牛的第1到29常基因组、X和Y性染色体、 以及11661个未锚定的基因组支架(unassigned scaffolds),文件大小约3G。
再将基因序列数据文件通过SHA-256哈希算法处理,得到如下64字符的基 因标签的标识码:
“bf22a8b9e5da810a9c8472049132a748969dbcfd00dc55b07cde7e6f7e6b1bac”
需要说明的是,哈希处理在Linux计算机***(版本号:Fedora 27 1.6)下 进行,计算机采用Intel Core i7-4770 3.40GHz CPU,8G内存,处理时间为13 秒。
将64字符的基因标签的标识码通过二维码打印设备打印得到如图2所示的 二维码。当然,基因标签的标识码也可以以射频编码的形式被制作成电子基因 标签,即射频码。
从例1可以看出,利用SHA-256哈希算法可以将约3G的牛基因组数据文 件处理获得64字符的基因标签标识码,然而却无法利用64字符的基因标签标 识码还原出约3G的牛基因组数据。这种不可逆性决定了在应用中基因标签信息 只能由实际基因数据生成,而无法通过逆向方式人为制作出基因标签所标识的 “基因数据”来以假乱真充当要溯源保真的生物个体的基因信息。
例2:
在此例中,将上述牛的基因组数据中第12号染色体中的第56462206号碱基 由原来的胸腺嘧啶(T)人为改变为胞嘧啶(C),以得到新基因数据,再将新 基因组数据通过SHA-256哈希算法处理得到其基因标签的标识码为:
“ad5102421be5ec90551641bf94f69413a86f7b503dde20f8b62a21259a9323a0”
最后根据该基因标签的标识码制成的二维码如图3所示。
结合例1和例2可以看出,新基因组数据与牛的基因组数据只有一个碱基 的差别,但所得到的基因标签的标识码是完全不同的,表明基因标签可以唯一 性、特异性地标识个体的基因(组)信息,从而实现溯源保真。
实施本发明所提供的基因标签的编码实现方法,采用哈希算法对生物基因 数据进行处理,以得到基因标签的标识码,再根据该标识码制作基因标签;哈 希算法能够满足基因标签的编码要求,使得使用本发明的方法所制作的基因标 签既能关联体现所标识的生物个体具有的庞大基因信息、又能高度地简明扼要。
相应地,在上述实施例所说明的基因标签的编码实现方法的基础上,本发 明还提供了一种基因标签的编码实现装置。请参考图4,该装置包括:
获取模块10,用于获取生物基因数据;
处理模块11,用于采用哈希算法对所述生物基因数据进行处理,以得到基 因标签的标识码;
制作模块12,用于根据所述标识码制作基因标签。该基因标签包括但不限 于二维码或射频码。
优选地,在本发明实施例中,所述生物基因数据包括基因序列数据;
获取模块10用于通过基因测序或分型等手段获得生物基因序列数据,所述 基因序列数据的格式包括但不限于FASTA格式,也可为二进制格式;
处理模块11用于将所述基因序列数据通过哈希算法处理,以得到所述基因 标签的标识码,所述哈希算法包括但不限于SHA-256算法。
进一步地,所述处理模块11用于:
对所述生物基因数据进行解压处理,以得到FASTA格式的基因序列数据文 件;
将所述基因序列数据文件通过SHA-256哈希算法处理,以得到所述基因标 签的标识码。
可选地,在其他优选实施例中,所述处理模块11用于:
对所述生物基因数据进行解压处理,以得到FASTA格式的基因序列数据文 件,所述基因序列数据文件包括常基因组和性染色体;
对所述基因组进行更改处理,以得到新基因组数据;
将所述新基因组数据通过SHA-256哈希算法处理,以得到所述基因标签的 标识码。
可选地,所述生物基因数据包括基因文件数据;
所述获取模块10用于通过基因测序或分型手段获得生物基因文件数据,所 述基因文件数据包括基因序列数据、相关信息或说明;
所述处理模块11用于将所述基因文件数据通过哈希算法处理,以得到所述 基因标签的标识码,所述哈希算法包括但不限于SHA-256算法。
需要说明的是,本实现装置的具体工作流程请参考前述方法实施例部分, 在此不再赘述。
实施本发明,采用哈希算法对生物基因数据进行处理,以得到基因标签的 标识码,再根据该标识码制作基因标签;哈希算法能够满足基因标签的编码要 求,使得使用本发明的方法所制作的基因标签既能关联体现所标识的生物个体 具有的庞大基因信息、又能高度地简明扼要。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于 此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到 各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种基因标签的编码实现方法,其特征在于,包括:
获取生物基因数据;
采用哈希算法对所述生物基因数据进行处理,以得到基因标签的标识码;
根据所述标识码制作基因标签。
2.如权利要求1所述的基因标签的编码实现方法,其特征在于,所述生物基因数据包括基因序列数据,所述方法包括:
通过基因测序或分型手段获得基因序列数据,所述基因序列数据的格式包括但不限于FASTA格式或二进制格式;
将所述基因序列数据通过哈希算法处理,以得到所述基因标签的标识码,所述哈希算法包括但不限于SHA-256算法。
3.如权利要求1所述的基因标签的编码实现方法,其特征在于,所述生物基因数据包括基因文件数据,所述方法包括:
通过基因测序或分型手段获得基因文件数据,所述基因文件数据包括基因序列数据、相关信息或说明;
将所述基因文件数据通过哈希算法处理,以得到所述基因标签的标识码,所述哈希算法包括但不限于SHA-256算法。
4.如权利要求2或3所述的基因标签的编码实现方法,其特征在于,哈希算法处理在但不限于Linux计算机***下进行。
5.如权利要求4所述的基因标签的编码实现方法,其特征在于,所述基因标签包括但不限于二维码或射频码。
6.一种基因标签的编码实现装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于获取生物基因数据;
处理模块,用于采用哈希算法对所述生物基因数据进行处理,以得到基因标签的标识码;
制作模块,用于根据所述标识码制作基因标签。
7.如权利要求6所述的基因标签的编码实现装置,其特征在于,所述生物基因数据包括基因序列数据;
所述获取模块用于通过基因测序或分型手段获得生物基因序列数据,所述基因序列数据的格式包括但不限于FASTA格式或二进制格式;
所述处理模块用于将所述基因序列数据通过哈希算法处理,以得到所述基因标签的标识码,所述哈希算法包括但不限于SHA-256算法。
8.如权利要求6所述的基因标签的编码实现装置,其特征在于,所述生物基因数据包括基因文件数据;
所述获取模块用于通过基因测序或分型手段获得生物基因文件数据,所述基因文件数据包括基因序列数据、相关信息或说明;
所述处理模块用于将所述基因文件数据通过哈希算法处理,以得到所述基因标签的标识码,所述哈希算法包括但不限于SHA-256算法。
9.如权利要求7或8所述的基因标签的编码实现装置,其特征在于,所述基因标签包括但不限于二维码或射频码。
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Application publication date: 20190108 |