信息遺傳學概論

　　遺傳可被視為是極長時間尺度上的基因組信息傳遞。然而，基因組會在像人類生命這樣短暫的時間尺度上產(chǎn)生偶發(fā)性錯誤（即突變），并可能導(dǎo)致顯著的影響。香農(nóng)1948年發(fā)表的《通信的數(shù)學原理》開創(chuàng)了信息論這一新領(lǐng)域，證明了通過一個不可靠（即可能出現(xiàn)錯誤）的信道進行可靠的信息傳輸是可能的，但能可靠傳遞的信息有一個容量，超過了這個極限，可靠通信就不再可能了。近年來隨著Turbocodes等糾錯編碼的發(fā)明，在電子通信工程中以接近容量的方式可靠地傳輸信息已成為現(xiàn)實。我們?nèi)粘Ｉ畹暮芏嚯娮釉O(shè)備（如手機、CD、DVD、數(shù)字電視等）若沒有高效的糾錯碼是無法工作的。遺傳作為自然界在長久以前已解決的一個工程問題，也能通過信息論的角度來研究。DNA的傳輸容量很容易以指數(shù)形式迅速衰減，這意味著必須使用糾錯碼來再生基因組，才能可靠地傳遞遺傳信息。假設(shè)這樣的糾錯編碼確實存在，就可以解釋生命世界的基本特征，如分立物種及其等級分類、連續(xù)世代的必需性，甚至是向復(fù)雜生物進化的趨勢。 本書有兩大目的，一是向遺傳學家展示信息論和糾錯碼是遺傳信息傳遞的必要工具，討論了使用它們的一些生物學結(jié)果，并提出了基因編碼的假設(shè)猜測。另一個目標是促使通信工程師對遺傳學和生物學產(chǎn)生興趣，以拓寬他們的視野，超越技術(shù)領(lǐng)域，向杰出的工程師大自然學習。 此書是世界圖書出版公司“香農(nóng)信息科學經(jīng)典”系列圖書中的一種。這個書系包含信息科學各個領(lǐng)域的圖書，如信息論、通信與網(wǎng)絡(luò)、信號處理、機器學習、理論計算機科學、量子信息科學等?！跋戕r(nóng)信息科學經(jīng)典”以被世人稱為“數(shù)字時代之父”和“信息時代之父”的克勞德·香農(nóng)（Claude E. Shannon， 1916.4.30 – 2001.2.24）為名。書系的策劃者為從香農(nóng)所在的美國麻省理工學院歸國的信息科學家。書系中除了包含信息領(lǐng)域傳統(tǒng)分支的圖書，還包括像“人工智能的信息論方法”與“信息科學中的博弈論”等前沿交叉學科的子系列。關(guān)于書系與香農(nóng)的更多介紹，請見世圖公號文章《一個新書系的誕生——香農(nóng)、信息時代與“香農(nóng)信息科學經(jīng)典”》。

　　杰拉德·巴特爾（Gérard Battail）是法國國家高等通信學院的退休教授，法國著名的信息論和糾錯編碼專家，曾擔任信息論領(lǐng)域國際權(quán)威期刊IEEE Transactions on Information Theory的副主編。他在1997年退休以后開始致力于將信息論應(yīng)用于自然科學，尤其是研究信息論和糾錯編碼在遺傳和生物進化中的作用。