Matematicko-fyzikální a Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze si Vás dovolují pozvat na Den otevřených dveří oboru Bioinformatika, který se koná 23. 4. 2015 na PřF UK ve Viničné 7 v posluchárně Fotochemie.
| Čas | 23.04.2015 od 10:00 do 13:30 |
|---|---|
| Přidat událost do kalendáře |  Google  vKalendář (Windows, Linux) iCal (Mac OS X) |
I z té nejrutinnější práce organismálních biologů si v posledních letech stále větší díl ukrajuje práce nejen v laboratoři, ale také za klávesnicí počítače. O cestě biologů k programování a především o významu tohoto oboru pro současnou biologii, jsme si povídali s biology Pavlem Stopkou a Marianem Novotným, kteří jsou za naši fakultu hlavními hybateli nově akreditovaného oboru Bioinformatika.
Program Dne otevřených dvěří naleznete ZDE.
Program Dne otevřených dvěří naleznete ZDE.
Kolegové, oba jste biology a zároveň velkými propagátory matematických a informatických přístupů ve vědě o živém. Můžete nám popsat, jak se stalo, že počítače začaly hrát ve vašem profesním životě významnou roli?
PS: Každý z nás má nějakou osobní historii. Já jsem strávil roky 1995 - 2000 jako post-doc v Anglii na University of Oxford, Department of Zoology. Tam mě hned na začátku mého pobytu překvapilo, že všichni studenti mají lepší znalost informatiky než mám já. Mnohokrát se mi stalo, že jsem za někým přišel a ptal se ho, jestli nemá software, který by vyhodnotil to a to. Odpověď pravidelně zněla: stáhni si fakultní licenci na C či C++ a příslušnou rutinu si napiš. A tak jsem jejich radami začal postupně řídit. nejprve jsem se naučil C, poté C++, něco málo jsem dělal v Javě a nakonec se v open-komunitě objevilo R. Tím pádem jsem dřívější jazyky téměř úplně zahodil a začal psát jenom v R.
MN: Já jsem se na PřF dostal jako vášnivý ornitolog, nicméně s bioinformatikou jsem koketovat již během přípravy diplomové práce. Jelikož jsem nebyl manuálně příliš zručný, rozhodl jsem se, po konzultaci se svým školitelem doc. Folkem, zkusit práci s počítačem. Naštěstí jsem dostal skvělou příležitost naučit se základy bioinformatiky na Erasmus pobytu v Uppsale.
Uchovejme si laickou perspektivu: proč je třeba naučit se programovat ve zmíněných jazycích?
PS: Toto všechno, co jsme popsali, je pouze reakce. Hlavní důvod k učení se programovat je ten, že se změnila biologie. Dnes nám například při paralelním sekvenování vznikají statisíce dat. Takové objemy zkrátka není možné zpracovávat s kalkulačkou nebo v Excelu. Podobné trendy, tedy hledání nějakých vzorců (patterns) ve velkých datových souborech (Big Data), lze pozorovat například v ekonomii, která se z velké části vyvíjela posledních 100 let paralelně vůči biologii, aniž by si to zástupci obou disciplín vůbec uvědomovali. Přístroje, které produkují velké objemy dat, už u nás máme. S Biocevem, v němž jsem osobně také zaangažován, se věc stala ještě aktuálnější.
MN: Pavel to pojmenoval velmi přesně, biologie se změnila k nepoznání. Ještě relativně nedávno, řekněme před rokem 1990, bylo známo velmi málo sekvencí, žádný genom nebyl kompletně osekvenován a struktur makromolekul bylo tolik, že si je každý, kdo se pohyboval v oblasti strukturní biologie, mohl pamatovat zpaměti. Dnes se velikost nukleotidové databáze ENA, jedné z nejkompletnějších nukleotidových databází na světě, zdvojnásobí za 20 měsíců. Každý rok je také popsáno okolo 10 000 nových 3D struktur makromolekul a to už není snadno k zapamatování. Sekvence a struktury však samozřejmě nejsou jediné typy biologických dat. Všechna biologická data však mají jedno společné - jejich množství překotně roste a není možné je smysluplně využít bez zapojení bioinformatických přístupů.
Standardní statistika, která je součástí biologického vzdělání, tedy již nestačí?
PS: Já sám jsem jako student před lety absolvoval biostatistku, statistické metody v biologii a několik dalších podobných předmětů. V oboru Big data si však s chi-kvadráty a T-testy prostě nevystačíme. Je třeba využívat mnohorozměrné metody, smíšené modely a podobné přístupy, což u nás (myšleno na PřF UK, pozn. MA) zatím prakticky chybí. Prostě potřebujeme něco, co biologa uschopní k tomu, aby si vzal svoje vlastní data a a sám si je vyhodnotil. Na tento problém jsem opakovaně narážel, když jsem hledal do týmu bionformatika. Takový člověk se velmi špatně hledá a když už se najde, tak je těžké jej zasvětit do problému dostatečně rychle. V neposlední řadě je nakonec problém takového člověka i zaplatit.
MN: Řešení biologických problémů vyžaduje mnohem více dovedností a metodických přístupů než dříve. Řada těchto přístupů překračuje standardní curriculum biologického vzdělávání a zasahuje i do chemie, fyziky, matematiky či informatiky. Biologie využívá celou paletu nástrojů přírodních věd a díky tomu vzniká i poptávka po nových studijních oborech, které změnu metodických přístupů odrážejí.
Nový obor vznikl ve spolupráci mezi námi a Matfyzem. Které osoby byly klíčové za naší stranu?
PS: Celý projekt vznikl navíc zcela nezávisle na různých katedrách. Marian Novotný z katedry buněčné biologie řešil analogické problémy na úrovni biochemických procesů v buňce, Martin Pospíšek se s podobnými problémy potýkal na katedře genetiky. Víme o sobě již delší dobu, ale věc zůstávala dlouho ve stádiu myšlenky. Klíčovou osobou, která odvedla na přípravě celého programu za naši stranu nejvíc práce, je Marian Novotný.
MN: Velké zásluhu na vzniku a finální podobě oboru mají naši kolegové z Matematicko-fyzikálni fakulty. Na přípravě se podíleli především Ondřej Pangrác a David Hoksza. Velkou podporu pro vznik společného oboru poskytli také doc. Petr Kolman, proděkan pro koncepci studia na MFF a doc. Petr Folk, proděkan pro biologickou sekci na PřF.
A jak vypadaly “námluvy” s Matfyzem?
MN: Spolupráce s Matfyzem byla velmi konstruktivní - velmi rychle jsme se shodli na potřebě vzniku nového studijního oboru i na tom, že správnou cestou je spojit naše síly. Shodli jsme se i na tom, že v bakalářském studiu chceme studentům poskytnout především solidní základy v oblastech, na kterých bioinformatika stojí - na biologii, programování, statistice. Na základě těchto znalostí pak budeme stavět specifické bioinformatické znalosti v magisterském studiu. Při výběru vhodných předmětů jsme vycházeli mimo jiné i z doporučení International Society for Computational Biology, která se bioinformatickým vzděláváním dlouhodobě zabývá.
PS: Na straně Matfyzu šlo vše velmi snadno - například program studia byl sestaven prakticky na místě. Ihned bylo jasné, jakým jazykem je třeba začít a jak pokračovat. Na naší straně jsou se sestavením programu problémy větší - nepanuje zatím široká shoda na tom, ve kterém ročníku je dobré absolvovat klíčové předměty. Půjde nicméně o stávající vyučované předměty, některé jsme nicméně pro účely našeho programu po obsahové stránce malinko poupravili.
A od kdy se bude program spouštět?
PS: Program poběží od příštího semestru, tedy o října tohoto kalendářního roku.
A pro jaký typ studentů je program principielně určen? Pro informatiky, kteří si doplňují biologické vzdělání, neb spíše pro biology, kteří se nebojí programování?
MN: My máme zájem o všechny motivované studenty se zájmem o bioinformatiku bez ohledu, zda se sami cítí být spíše biology či informatiky. Náš obor je konstruován tak, aby poskytl potřebné znalosti a dovednosti jak biologům, tak informatikům. Bližší informace k přijímacímu řízení, studiu i možnostem uplatnění rádi sdělíme zájemcům na Dni otevřených dveří oboru bioinformatika 23. 4. 2015.
PS: Z mého pohledu je lepší biolog, který se matematickou stránku doučí. Ale očekáváme, že se objeví oba typy studentů - ti, kteří budou excelovat v “matfyzácké” stránce, ale z biologie budou mít trojky. A pochopitelně opačně.
Kolik se předpokládá, že bude přijato studentů?
PS: Horní hranici jsme zatím nestanovili. Přijímací podmínky jsou nicméně nastaveny tak, že student musí zvládnout standardní přijímačky - rozhodně se nehodláme honit za vysokými počty studentů tím, že bychom snižovali nároky na přijetí.
Zájemci o bioinformatiku však mohli být v minulosti uspokojeni i nabídkou jiných škol.
PS: Bioinformatiku je možné studovat i na VŠCHT a také na Jihočeské univerzitě v Českých Budějovicích, kde jde o společný projekt této univerzity s univerzitou v rakouském Linzu, dále v Brně na Masarykově univerzitě i VÚT a také v Olomouci. Náš přístup je nicméně dosti odlišný, než jak to dělají na jiných fakultách. My máme zkrátka jistá specifika, absolvent budou tedy ideálně nastavení potřebám vědeckých týmů, které vzešly z našeho prostředí. A jistě netřeba zdůrazňovat, že se v našem případě spojil dvě nejprestižnější instituce v obou zainteresovaných oborech.
Ptal se: Michal Andrle
Program:
10.00 - 10:50
Bioinformatika – přirozené spojení
Prudký rozvoj (molekulární) biologie a informaticky v posledních letech má na svědomí, že se tyto dříve oddělené disciplíny začaly vzájemně nejen přibližovat a inspirovat, ale především vyžadovat. Most mezi biologií a informatikou staví právě bioinformatika. Co je předmětem bioinformatiky a proč by Vás mohla bioinformatika zajímat?
10.50 - 11.05
Studium bioinformatiky na UK v Praze
Seznámíme Vás stručně s detaily přijímacího řízení a organizací studia.
11.05 - 11.30
Využití strojového učení k identifikaci protein-ligand aktivních mist
Funkce libovolného proteinu je určena jeho interakcí s dalšími molekulami. Tyto interakce probíhají na specifických místech na povrchu proteinu k tomu určených. Pro mnoho proteinů je známa jejich 3D struktura, ale ne již jejich aktivní místa. V této přednášce představíme algoritmus vyvinutý na MFF UK, který je schopen tato místa určit pomocí strojového učení.
11.30 - 12.00
Velká data a hledání stromu života
Evoluce života je jedním z nejstudovanějších biologických problémů již po více než století. Jak proměnily studium této problematiky moderní sekvenační metody, které sebou přinesly “záplavu dat”? Dozvíte se, jak tuto problematiku řešíme na PřF UK.
12.00 -13.30
Exkurze po laboratořích s bioinformatickou tématikou a diskuze
