Informačno-teoretické základy ukladania dát DNA

Pôvodný názov:

Information-Theoretic Foundations of DNA Data Storage

Obsah knihy:

DNA je vďaka svojej dlhej životnosti a obrovskej hustote informácií atraktívnym médiom na archiváciu údajov. Prírodná DNA viac ako 700.

000 rokov a približne 5 gramov DNA môže v zásade obsahovať zetabajt digitálnych informácií, čo je rádovo viac, ako sa dosahuje na bežných pamäťových médiách. Vďaka rýchlemu technologickému pokroku sa ukladanie DNA stáva prakticky uskutočniteľným, čo dokazuje množstvo experimentálnych úložných systémov, čím sa stáva sľubným riešením pre rastúcu potrebu našej spoločnosti v oblasti ukladania údajov. Napriek tomu všetky systémy trpia náhodným šumom, ktorý spôsobuje, že úloha spoľahlivo ukladať a vyhľadávať informácie v DNA je náročná.

To vyvoláva prirodzenú informačno-teoretickú otázku: koľko informácií možno spoľahlivo uložiť a rekonštruovať z miliónov krátkych zašumených sekvencií? V tejto knihe sa autori zaoberajú touto otázkou a diskutujú o základných limitoch ukladania informácií v DNA. Motivovaní súčasnými technologickými obmedzeniami pri syntéze a sekvenovaní DNA navrhujú pravdepodobnostný kanálový model, ktorý zachytáva tri kľúčové charakteristické aspekty systémov uchovávania DNA: (1) údaje sa zapisujú na mnoho krátkych molekúl DNA, ktoré sú uložené neusporiadaným spôsobom; (2) molekuly sú poškodené šumom a (3) údaje sa čítajú náhodným výberom vzoriek z fondu DNA.

Pri budovaní informačno-teoretických základov pre analýzu týchto kanálov, rozvíjaní nástrojov pre dosiahnuteľnosť a konverzných argumentov autori uvádzajú čitateľa do fascinujúcej a sľubnej oblasti uchovávania DNA. Táto kniha poskytuje stručné a podrobné východisko pre študentov, výskumníkov a odborníkov z praxe, ktoré zahŕňa históriu vývoja ukladania DNA, rozoberá rôzne doteraz dostupné systémy a zameriava sa na výzvy, ktoré predstavuje súčasný stav výskumu v tejto oblasti.