Information-Theoretic Foundations of DNA Data Storage
Aufgrund ihrer Langlebigkeit und enormen Informationsdichte ist die DNA ein attraktives Medium für die Archivierung von Daten. Natürliche DNA, die mehr als 700.
000 Jahre alte natürliche DNA wurde geborgen, und etwa 5 Gramm DNA können im Prinzip ein Zetabyte an digitaler Information enthalten, also um Größenordnungen mehr als auf herkömmlichen Speichermedien möglich ist. Dank des raschen technologischen Fortschritts wird die DNA-Speicherung praktisch durchführbar, wie eine Reihe von experimentellen Speichersystemen zeigt, was sie zu einer vielversprechenden Lösung für den wachsenden Bedarf unserer Gesellschaft an Datenspeicherung macht. Dennoch leiden alle Systeme unter dem Zufallsrauschen, das die zuverlässige Speicherung und den Abruf von Informationen in der DNA erschwert.
Dies wirft eine natürliche informationstheoretische Frage auf: Wie viel Information kann zuverlässig auf Millionen von kurzen, verrauschten Sequenzen gespeichert und aus ihnen rekonstruiert werden? In diesem Buch befassen sich die Autoren mit dieser Frage, indem sie die grundlegenden Grenzen der Informationsspeicherung in der DNA diskutieren. Angeregt durch die derzeitigen technologischen Beschränkungen bei der DNA-Synthese und -Sequenzierung schlagen sie ein probabilistisches Kanalmodell vor, das drei wichtige charakteristische Aspekte der DNA-Speichersysteme erfasst: (1) die Daten werden auf viele kurze DNA-Moleküle geschrieben, die ungeordnet gespeichert werden; (2) die Moleküle werden durch Rauschen verfälscht und (3) die Daten werden durch zufällige Stichproben aus dem DNA-Pool gelesen.
Durch den Aufbau einer informationstheoretischen Grundlage für die Analyse dieser Kanäle und die Entwicklung von Werkzeugen für die Erreichbarkeit und umgekehrte Argumente führen die Autoren den Leser in das faszinierende und vielversprechende Gebiet der DNA-Speicherung ein. Dieses Buch bietet einen prägnanten und ausführlichen Ausgangspunkt für Studenten, Forscher und Praktiker, der die Entwicklungsgeschichte der DNA-Speicherung abdeckt, die verschiedenen bisher verfügbaren Systeme erörtert und sich auf die Herausforderungen konzentriert, die der aktuelle Stand der Forschung auf diesem Gebiet darstellt.
| ISBN: | 9781680839562 |
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| Einband: | Taschenbuch |
| Erscheinungsjahr: | 2022 |
| Seitenzahl: | 120 |
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