High capacity DNA data storage with variable-length Oligonucleotides using repeat accumulate code and hybrid mapping
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: With the inherent high density and durable preservation, DNA has been recently recognized as a distinguished medium to store enormous data over millennia. To overcome the limitations existing in a recently reported high-capacity DNA data storage while achieving a competitive information capacity, we are inspired to explore a new coding system that facilitates the practical implementation of DNA data storage with high capacity. RESULT: In this work, we devised and implemented a DNA data storage scheme with variable-length oligonucleotides (oligos), where a hybrid DNA mapping scheme that converts digital data to DNA records is introduced. The encoded DNA oligos stores 1.98 bits per nucleotide (bits/nt) on average (approaching the upper bound of 2 bits/nt), while conforming to the biochemical constraints. Beyond that, an oligo-level repeat-accumulate coding scheme is employed for addressing data loss and corruption in the biochemical processes. With a wet-lab experiment, an error-free retrieval of 379.1 KB data with a minimum coverage of 10x is achieved, validating the error resilience of the proposed coding scheme. Along with that, the theoretical analysis shows that the proposed scheme exhibits a net information density (user bits per nucleotide) of 1.67 bits/nt while achieving 91% of the information capacity. CONCLUSION: To advance towards practical implementations of DNA storage, we proposed and tested a DNA data storage system enabling high potential mapping (bits to nucleotide conversion) scheme and low redundancy but highly efficient error correction code design. The advancement reported would move us closer to achieving a practical high-capacity DNA data storage system.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».