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首先是DNA的高通量測(cè)序，這其中涉及到了信息論的意義。DNA鏈條通常非常長，比如說由10的9次方個(gè)堿基組成（我不是生物專業(yè)，所以我講述不準(zhǔn)確的地方請(qǐng)大家指出）。我們測(cè)序的時(shí)候一般會(huì)得到很多碎片，將這些碎片整合成原來的DNA。而信息論，可以簡單地看作在打電話時(shí)將聲音進(jìn)行編碼變成數(shù)字信號(hào)，再通過無線傳輸送到另一端。另一端會(huì)進(jìn)行解碼，最后恢復(fù)出音頻信息。理解這一信息論的問題，首先需要建模，把這個(gè)問題轉(zhuǎn)化成一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)問題。1948年，信息論的鼻祖Claude Shannon在他的經(jīng)典文章中提到一個(gè)關(guān)于信息論的數(shù)學(xué)模型，主要闡述怎么用一種非常簡單的數(shù)學(xué)模型來建模小型噴霧干燥機(jī)一個(gè)復(fù)雜問題，并通過數(shù)學(xué)分析來給實(shí)際系統(tǒng)一些很好的指導(dǎo)�；跀�(shù)學(xué)模型，信息論回答了兩個(gè)問題。首先涉及信息傳輸?shù)囊粋�(gè)理論極限，即通信中所謂的信道容量，這個(gè)理論極限任何系統(tǒng)都不可能打破；第二個(gè)問題是傳輸方式的設(shè)計(jì)，如何通過精巧的編碼方式來接近信息傳輸?shù)睦碚摌O限。所以，信息論的意義就在于它能指導(dǎo)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有了Shannon信息論的指導(dǎo)，工程師們不再是盲人摸象，可以知道距離那個(gè)理論極限還有多遠(yuǎn)，進(jìn)而評(píng)價(jià)一種方法有多好。在得知理論極限后，我們?cè)趺粗貥?gòu)一組DNA？最簡單的方法是運(yùn)用貪心算法。貪心算法把短的片段都接起來，將重復(fù)的部分去掉之后得到期望中的DNA序列，這也是最直觀的方法，卻也有一些弊端。另一種算法叫de Bruijn圖算法，我們將每一段序列打碎成圖上的節(jié)點(diǎn)，然后將有連接關(guān)系的全聯(lián)起來得到一個(gè)有向圖，再通過圖的方式結(jié)合起來，此時(shí)DNA重構(gòu)的問題就變成了怎么樣在這個(gè)圖上找到一條最長的通路，這個(gè)圖的算法可以有一個(gè)唯一的歐拉通路，它能夠得到最長的可重構(gòu)的序列。這個(gè)算法已經(jīng)被證明性能要優(yōu)于貪婪算法，就是利用了一些圖的結(jié)構(gòu)。
