【现货速发】信息遗传学概论

遗传可被视为是极长时间尺度上的基因组信息传递。然而，基因组会在像人类生命这样短暂的时间尺度上产生偶发性错误（即突变），并可能导致显著的影响。香农1948年发表的《通信的数学原理》开创了信息论这一新领域，证明了通过一个不可靠（即可能出现错误）的信道进行可靠的信息传输是可能的，但能可靠传递的信息有一个容量，超过了这个极限，可靠通信就不再可能了。近年来随着Turbocodes等纠错编码的发明，在电子通信工程中以接近容量的方式可靠地传输信息已成为现实。我们日常生活的很多电子设备（如手机、CD、DVD、数字电视等）若没有高效的纠错码是无法工作的。遗传作为自然界在长久以前已解决的一个工程问题，也能通过信息论的角度来研究。DNA的传输容量很容易以指数形式迅速衰减，这意味着必须使用纠错码来再生基因组，才能可靠地传递遗传信息。假设这样的纠错编码确实存在，就可以解释生命世界的基本特征，如分立物种及其等级分类、连续世代的必需性，甚至是向复杂生物进化的趋势。

本书有两大目的，一是向遗传学家展示信息论和纠错码是遗传信息传递的必要工具，讨论了使用它们的一些生物学结果，并提出了基因编码的假设猜测。另一个目标是促使通信工程师对遗传学和生物学产生兴趣，以拓宽他们的视野，超越技术领域，向*杰出的工程师大自然学习。

此书是世界图书出版公司“香农信息科学经典”系列图书中的一种。这个书系包含信息科学各个领域的图书，如信息论、通信与网络、信号处理、机器学习、理论计算机科学、量子信息科学等。“香农信息科学经典”以被世人称为“数字时代之父”和“信息时代之父”的克劳德·香农（Claude E. Shannon, 1916.4.30 – 2001.2.24）为名。书系的策划者为从香农所在的美国麻省理工学院归国的信息科学家。书系中除了包含信息领域传统分支的图书，还包括像“人工智能的信息论方法”与“信息科学中的博弈论”等前沿交叉学科的子系列。关于书系与香农的更多介绍，请见世图公号文章《一个新书系的诞生——香农、信息时代与“香农信息科学经典”》。

遗传可被视为是极长时间尺度上的基因组信息传递。然而，基因组会在像人类生命这样短暂的时间尺度上产生偶发性错误（即突变），并可能导致显著的影响。香农1948年发表的《通信的数学原理》开创了信息论这一新领域，证明了通过一个不可靠（即可能出现错误）的信道进行可靠的信息传输是可能的，但能可靠传递的信息有一个容量，超过了这个极限，可靠通信就不再可能了。近年来随着Turbocodes等纠错编码的发明，在电子通信工程中以接近容量的方式可靠地传输信息已成为现实。我们日常生活的很多电子设备（如手机、CD、DVD、数字电视等）若没有高效的纠错码是无法工作的。遗传作为自然界在长久以前已解决的一个工程问题，也能通过信息论的角度来研究。DNA的传输容量很容易以指数形式迅速衰减，这意味着必须使用纠错码来再生基因组，才能可靠地传递遗传信息。假设这样的纠错编码确实存在，就可以解释生命世界的基本特征，如分立物种及其等级分类、连续世代的必需性，甚至是向复杂生物进化的趋势。

本书有两大目的，一是向遗传学家展示信息论和纠错码是遗传信息传递的必要工具，讨论了使用它们的一些生物学结果，并提出了基因编码的假设猜测。另一个目标是促使通信工程师对遗传学和生物学产生兴趣，以拓宽他们的视野，超越技术领域，向*杰出的工程师大自然学习。

此书是世界图书出版公司“香农信息科学经典”系列图书中的一种。这个书系包含信息科学各个领域的图书，如信息论、通信与网络、信号处理、机器学习、理论计算机科学、量子信息科学等。“香农信息科学经典”以被世人称为“数字时代之父”和“信息时代之父”的克劳德·香农（Claude E. Shannon, 1916.4.30 – 2001.2.24）为名。书系的策划者为从香农所在的美国麻省理工学院归国的信息科学家。书系中除了包含信息领域传统分支的图书，还包括像“人工智能的信息论方法”与“信息科学中的博弈论”等前沿交叉学科的子系列。关于书系与香农的更多介绍，请见世图公号文章《一个新书系的诞生——香农、信息时代与“香农信息科学经典”》。

杰拉德·巴特尔（Gérard Battail）是法国国家高等通信学院的退休教授，法国著名的信息论和纠错编码专家，曾担任信息论领域国际权威期刊IEEE Transactions on Information Theory的副主编。他在1997年退休以后开始致力于将信息论应用于自然科学，尤其是研究信息论和纠错编码在遗传和生物进化中的作用。

Foreword

1. An Informal Overview


2. Introduction


3. A Brief Overview of Molecular Genetics


4. An Overview of Information Theory


5. Facts of Genetics and Information Theory


6. More on Molecular Genetics


7. More on Information Theory


8. An Outline of Error-Correcting Codes

III. Necessity of Genomic Error Correcting Codes and its Consequences