DNA veri depolamada kapsama derinliği probleminin LT kodlarıyla çözülmesi
Solving the coverage depth problem in DNA data storage using LT codes
- Tez No: 1002905
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ELİF HAYTAOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Pamukkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Dijital dünyada saklanması gereken veri miktarı küresel ölçekte üstel bir hızla artmaktadır. Mevcut durumda kullanılan depolama ortamları ise bu veri artış hızına yetişmekte zorlanmaktadır. Bu durum yeni depolama ortamı arayışına sebep olmuştur. Son yıllarda üzerine yapılan çalışmalarla DNA'nın veri depolama ortamı olarak kullanılabileceği görülmüştür. Ancak maliyetinin yüksek olması dezavantajı ile birlikte gelmektedir. DNA veri depolama üzerine yaptığımız bu tez çalışmasında kapsama derinliği problemi ele alınmıştır. DNA veri depolama ortamı ekleme, silme, yer değiştirme hatalarının yanı sıra GC içeriği ve zincir uzunluğu gibi çeşitli hatalar barındırmaktadır. Bu yüzden tek bir DNA zincirinin okunması orijinal verinin elde edilmesi için yeterli değildir. DNA ortamından, orijinal verinin elde edilmesi noktasında karşımıza çıkan kapsama derinliği problemi, her bir DNA zincirinden en az t kopya ile elde edilmesi gereken DNA zinciri sayısını ifade eder. Bu tezde, kapsama derinliği problemine yönelik iki çalışma yapılmıştır. İlk çalışma, LT kodların sentez, dizileme ve hata olasılığı olmak üzere üç maliyet faktörü altında en iyi çözümlemeyi gerçekleştireceği optimizasyon problemi çalışmasıdır. Bu çalışmanın sonuçları, MDS kodun kapsama derinliği ile karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre MDS kodların maliyetinin daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Yaptığımız ikinci çalışma ise geliştirdiğimiz DupLeTh Algoritmasının iki fazlı LT kod çözme yaklaşımına dayanan kapsama derinliğini azaltmaya yönelik çalışmadır. Önerdiğimiz DupLeTh Algoritmasının sonuçları ise MDS kod ve sistematik MDS kod ile karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Video, ses, görüntü dosyası gibi dosyalarda kayıplı bir geri yapılandırma, anlamlı ve işlevsel bilgi elde etme açısından yeterli olabilmektedir. Kayıplar göz önüne alınarak yapılan ikinci çalışmada LT kod tabanlı DupLeTh Algoritması, MDS ve sistematik MDS kodlara göre daha iyi sonuçlar vermiştir.
Özet (Çeviri)
The amount of data that needs to be stored in the digital world is increasing exponentially on a global scale. However, the storage media currently in use struggle to keep up with this rapid growth. This situation has led to the search for new storage technologies. Recent studies have shown that DNA can be used as a data storage medium. Nevertheless, its high cost remains a major disadvantage. In this thesis, we address the coverage depth problem in DNA data storage. DNA storage systems are subject not only to insertion, deletion, and substitution errors, but also to constraints such as GC content and strand length. Therefore, reading a single DNA strand is not sufficient to recover the original data. The coverage depth problem refers to the number of DNA strands from which at least ttt copies must be obtained in order to reconstruct the original information. Two studies are conducted in this thesis to address the coverage depth problem. The first study formulates an optimization problem to achieve the best decoding performance of LT codes under three cost factors: synthesis, sequencing, and error probability. The results of this study are presented in comparison with the coverage depth of MDS codes, and it is shown that MDS codes incur lower cost. The second study proposes a new algorithm, named DupLeTh, which is based on a two-phase LT decoding approach and aims to reduce the required coverage depth. The performance of the proposed DupLeTh algorithm is compared with that of MDS and systematic MDS codes. For data types such as video, audio, and images, lossy reconstruction can be sufficient to obtain meaningful and functional information. When losses are taken into account, the LT-code-based DupLeTh algorithm achieves better results than both MDS and systematic MDS codes.
Benzer Tezler
- Comparative next generation sequencing data analysis
Karşılaştırmalı yeni nesil dizileme verisi analizi
MEHMET ARİF ERGÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET BAYSAN
- Whole genome alignment via alternating lyndon factorization tree traversal
Almaşık lyndon faktörizasyon ağacında gezinerek tüm genom hizalama
MAHMUD SAMİ AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CAN ALKAN
- Spectroscopic, morphologic, and electrochemical impedance characterizations of DNA functionalized silica coated ɣ-Fe2O3 magnetic nanoparticles
DNA ile fonksiyonellendirilmiş silika kaplı ɣ-Fe2O3 manyetik nanopartiküllerin spektroskopik, morfolojik ve elektrokimyasal empedans ile karakterizasyonu
BURCU SAYINLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Manisa yöresinde demir eksikliği anemi prevalansı ve demir eksikliği anemisinde tarama testi olarak rutin hemogram, RDW ve ferritinin kullanımı
The prevalance of iron deficieny anemia in Manisa and using of hemogram, RDW and ferritin for searcing of iron deficiency anemia
VİLDAN ÜRK TAŞYENEN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2006
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıCelal Bayar ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ALİ ONAĞ
- Sentiment analysis in turkish: Resources and techniques
Türkçede duygu analizi: Kaynaklar ve teknikler
RAHİM DEHKHARGHANİ
Doktora
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YÜCEL SAYGIN
DOÇ. DR. AYŞE BERRİN YANIKOĞLU YEŞİLYURT