Fundamentele teoretice ale informației privind stocarea datelor ADN

Titlul original:

Information-Theoretic Foundations of DNA Data Storage

Conținutul cărții:

Datorită longevității sale și densității enorme de informații, ADN-ul este un mediu atractiv pentru stocarea datelor de arhivă. S-a recuperat ADN natural de peste 700.

000 de ani, iar aproximativ 5 grame de ADN pot conține, în principiu, un Zetabyte de informații digitale, cu câteva ordine de mărime mai mult decât ceea ce se obține pe mediile de stocare convenționale. Datorită progreselor tehnologice rapide, stocarea ADN devine practic fezabilă, după cum demonstrează o serie de sisteme experimentale de stocare, ceea ce o face o soluție promițătoare pentru nevoia tot mai mare de stocare a datelor din societatea noastră. Cu toate acestea, toate sistemele suferă de introducerea zgomotului aleatoriu, ceea ce face dificilă sarcina stocării și recuperării fiabile a informațiilor din ADN.

Acest lucru ridică o întrebare firească din teoria informației: cât de multe informații pot fi stocate în mod fiabil și reconstituite din milioane de secvențe scurte cu zgomot? În această carte, autorii abordează această întrebare prin discutarea limitelor fundamentale ale stocării informațiilor în ADN. Motivați de constrângerile tehnologice actuale privind sinteza și secvențierea ADN, autorii propun un model probabilist de canal care surprinde trei aspecte distinctive cheie ale sistemelor de stocare a ADN-ului: (1) datele sunt scrise pe multe molecule scurte de ADN care sunt stocate în mod neordonat; (2) moleculele sunt corupte de zgomot și (3) datele sunt citite prin eșantionare aleatorie din fondul de ADN.

În construirea unei baze teoretice a informației pentru analiza acestor canale, dezvoltând instrumente pentru realizabilitate și argumente converse pe parcurs, autorii introduc cititorul în domeniul fascinant și promițător al stocării ADN. Această carte oferă un punct de plecare concis și aprofundat pentru studenți, cercetători și practicieni care acoperă istoria dezvoltării stocării ADN, discută diferitele sisteme disponibile până în prezent și se concentrează asupra provocărilor ridicate în stadiul actual al cercetării în domeniu.