Fondamenti teorici dell'informazione per la memorizzazione dei dati sul DNA

Titolo originale:

Information-Theoretic Foundations of DNA Data Storage

Contenuto del libro:

Grazie alla sua longevità e all'enorme densità di informazioni, il DNA è un mezzo interessante per l'archiviazione dei dati. Sono stati recuperati DNA naturali di oltre 700.000 anni.

000 anni, e circa 5 grammi di DNA possono contenere, in linea di principio, uno Zetabyte di informazioni digitali, un ordine di grandezza superiore a quello ottenuto con i supporti di memorizzazione convenzionali. Grazie ai rapidi progressi tecnologici, l'archiviazione del DNA sta diventando praticamente fattibile, come dimostrato da una serie di sistemi di archiviazione sperimentali, che ne fanno una soluzione promettente per il crescente bisogno di archiviazione dei dati della nostra società. Tuttavia, tutti i sistemi soffrono dell'introduzione di un rumore casuale che rende difficile il compito di memorizzare e recuperare in modo affidabile le informazioni nel DNA.

Ciò solleva una naturale domanda di teoria dell'informazione: quanta informazione può essere memorizzata e ricostruita in modo affidabile da milioni di brevi sequenze rumorose? In questo libro gli autori affrontano questa domanda discutendo i limiti fondamentali dell'immagazzinamento di informazioni nel DNA. Motivati dagli attuali vincoli tecnologici sulla sintesi e sul sequenziamento del DNA, propongono un modello di canale probabilistico che cattura tre aspetti distintivi dei sistemi di memorizzazione del DNA: (1) i dati sono scritti su molte brevi molecole di DNA che vengono immagazzinate in modo non ordinato; (2) le molecole sono corrotte dal rumore e (3) i dati vengono letti campionando casualmente dal pool di DNA.

Costruendo una base teorica dell'informazione per l'analisi di questi canali, sviluppando strumenti per la realizzabilità e argomentazioni inverse, gli autori introducono il lettore nell'affascinante e promettente campo della memorizzazione del DNA. Questo libro fornisce un punto di partenza conciso e approfondito per studenti, ricercatori e professionisti, ripercorrendo la storia dello sviluppo della memorizzazione del DNA, discutendo i vari sistemi disponibili ad oggi e concentrandosi sulle sfide poste dallo stato attuale della ricerca nel campo.