Fiabilité des Données dans les Systèmes de Stockage à Base ADN

Ensuring Data Reliability in DNA-based Storage Systems

• Auteur / Autrice : Sinan Yercan
• Direction : Marc Antonini, Serge Kas hanna
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Inscription en doctorat le 01/02/2025
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : I3S - Informatique, Signaux et Systèmes de Sophia-Antipolis

Mots clés

Mots clés libres

Stockage à Base ADN

Théorie de l'Information

Théorie de Codage

DNA Storage

Information Theory

Coding Theory

Résumé

Avec la croissance sans précédent des données numériques, la demande de solutions de stockage efficaces et fiables est devenue cruciale. Les technologies de stockage de pointe actuelles présentent des limitations significatives, notamment une faible densité, une durée de vie limitée et des exigences de maintenance élevées, ce qui les rend insoutenables face à la croissance exponentielle des données. Pour répondre à ce défi, le stockage de données dans l'ADN synthétique a émergé comme une alternative prometteuse pour les systèmes de stockage de nouvelle génération en raison de sa compacité, de sa grande durabilité et de son efficacité énergétique. Pour mettre cela en perspective, toutes les données du monde pourraient potentiellement être stockées dans seulement quelques kilogrammes d'ADN, grâce à sa densité ultra-élevée, qui varie de 10^15 à 10^20 octets par gramme d'ADN. Cependant, un défi majeur doit être relevé pour rendre le stockage de données sur ADN pratique : assurer la fiabilité des données stockées. Plus précisément, les processus de lecture et d'écriture dans les systèmes de stockage à base d'ADN sont sujets à des erreurs de suppression, d'insertion et de substitution pouvant affecter les brins d'ADN lors de la synthèse, du séquençage et du stockage. Ce poste de doctorat offre une opportunité de contribuer au domaine de la correction d'erreurs dans les systèmes de stockage sur ADN. En utilisant des outils de théorie de l'information et de codage, le doctorant se concentrera sur la conception, la mise en œuvre et l'optimisation de stratégies et d'algorithmes innovants spécifiquement adaptés au stockage de données dans l'ADN synthétique, avec un accent principal sur l'assurance de la fiabilité des informations stockées.

With the unprecedented growth of digital data, the demand for efficient and reliable storage solutions has become crucial. Current state-of-the-art storage technologies face significant limitations, including low density, limited lifespan, and high maintenance requirements, making it unsustainable to keep up with the exponential growth in data. In response to this challenge, storing data in synthetic DNA has emerged as a promising alternative for next-generation storage systems due to its compactness, high durability, and energy efficiency. To put this into perspective, the entire world's data could potentially be stored in just a few kilograms of DNA, thanks to its ultra-high density, which ranges from 10^15 to 10^20 bytes per gram of DNA. However, a major challenge that must be addressed to make DNA data storage practical is ensuring the reliability of the stored data. Specifically, the read-and-write processes in DNA-based storage systems are prone to deletion, insertion, and substitution errors that can affect the DNA strands during synthesis, sequencing, and storage. This PhD position offers an opportunity to contribute to the domain of error correction in DNA storage systems. Utilizing tools from information and coding theory, the PhD student will focus on designing, implementing, and optimizing innovative strategies and algorithms tailored specifically for storing data in synthetic DNA, with a primary emphasis on ensuring the reliability of the stored information.