زیست‌شناسان در کارهای روزمره خود با حجم حیرت‌انگیزی از داده‌ها مواجه می‌شوند. داده‌های ژنومی به‌تنهایی از سال 2015 سریع‌تر از هر نوع داده دیگری رشد کرده است و انتظار می‌رود تا سال 2025 به 40 اگزابایت در سال برسد. این رشد سریع چالش‌های جدیدی را در گردآوری، ذخیره‌سازی، توزیع و تجزیه‌وتحلیل برای متخصصان این عرصه به وجود می‌آورد.

بااینکه بیوانفورماتیک و زیست‌شناسی محاسباتی ممکن است مشابه به نظر برسند، اما در واقع رشته‌های مجزایی هستند که دانشمندان می‌توانند برای کمک به مدیریت و درک همه این داده‌ها از آنها استفاده کنند. در اینجا برخی از تفاوت‌های اصلی بین زیست‌شناسی محاسباتی و بیوانفورماتیک و زمانی که دانشمندان باید برای تجزیه‌وتحلیل خود به هرکدام مراجعه کنند، آورده شده است.

زیست‌شناسی محاسباتی چیست؟

استفان کالوزیاک، دانشیار بیوانفورماتیک در Northeastern می‌گوید: «جنبه‌های زیادی از زیست‌شناسی وجود دارد که لزوماً بیوانفورماتیک نیستند.

به این حوزه‌ها زیست‌شناسی محاسباتی می‌گویند که از علوم کامپیوتر، آمار و ریاضیات برای کمک به حل مسائل استفاده می‌کند. زیست‌شناسی محاسباتی همچنین می‌تواند شامل توسعه الگوریتم‌ها، مدل‌های نظری، شبیه‌سازی‌های محاسباتی و مدل‌های ریاضی برای استنتاج آماری باشد.

ازآنجایی‌که زیست‌شناسی محاسباتی به رایانه و فناوری متکی است، معمولاً به معنای استفاده از یادگیری ماشینی و سایر پیشرفت‌های جدیدتر در محاسبات نیست.

کالوزیاک می‌گوید: «زیست‌شناسی محاسباتی به تمام بخش‌های زیست‌شناسی که در کلان‌داده‌ها پیچیده نشده‌اند، مربوط می‌شود.

زمان استفاده از زیست‌شناسی محاسباتی

زیست‌شناسی محاسباتی می‌تواند در پشتیبانی یا به‌جای روش‌های آزمایشگاهی مورداستفاده قرار گیرد و به سازمان‌ها در صرفه‌جویی در هزینه‌ها و ایجاد نتایج دقیق‌تر کمک کند. زیست‌شناسی محاسباتی هنگامی که با مجموعه‌داده‌های کوچک‌تر و خاص سروکار دارید، مانند پروژه‌هایی که شامل انجام ژنتیک جمعیت و تجزیه‌وتحلیل پروتئین یا درک مسیرهای خاص در یک ژنوم بزرگ‌تر می‌شود، بسیار مؤثر است.

همچنین برای پاسخ به سؤالات بیولوژیکی عمومی تر به‌جای مشخص‌کردن اطلاعات بسیار خاص استفاده می‌شود.

کالوزیاک می‌گوید: «زیست‌شناس محاسباتی بیشتر به تصویر بزرگی که از نظر بیولوژیکی در حال وقوع است، توجه دارد. به‌این‌ترتیب، بسیاری از آنها نقش‌های آکادمیک بیشتری نسبت به مشاغل آزمایشگاهی یا میدانی دارند.

دانشمندانی که برای مطالعه به مجموعه‌داده‌های بزرگ‌تر یا شبکه‌های چند سروری نیاز دارند،  باید به بیوانفورماتیک روی بیاورند که  منابع مناسب‌تری برای سازمان‌دهی و درک داده‌های بزرگ ارائه می‌دهد.

بیوانفورماتیک چیست؟

بیوانفورماتیک یک‌ رشته چندوجهی است که دانش بیولوژیکی را با برنامه‌نویسی کامپیوتر و داده‌های بزرگ ترکیب می‌کند. این امر به‌ویژه در هنگام برخورد با مقادیر زیادی از داده‌ها، مانند توالی ژنوم مفید است.

بااینکه کالوزیاک خاطرنشان می‌کند که همپوشانی زیادی بین زیست‌شناسی محاسباتی و بیوانفورماتیک وجود دارد، بیوانفورماتیک نیاز به برنامه‌نویسی و دانش فنی دارد که به دانشمندان اجازه می‌دهد تا نتایج تجزیه‌وتحلیل‌های پیچیده‌تر را جمع‌آوری و تفسیر کنند.

کالوزیاک می‌گوید: «هدف در بیوانفورماتیک این است که به دانشجویان بیاموزد که چگونه از همه فناوری‌های مختلف موجود به بهترین و  مؤثرترین شکل ممکن استفاده کنند تا بتوانند به سؤالاتی که نیاز به پاسخ دارند، دقیقاً پاسخ دهند.

این فناوری‌ها شامل پیشرفت‌هایی در ظرفیت‌های محاسباتی، کارت‌های گرافیک، تجزیه‌وتحلیل الگوریتمی، یادگیری ماشینی، هوش مصنوعی و موارد دیگر است که می‌توانند حجم زیادی از داده‌ها را در زمان کمتری مدیریت کنند.

زمان استفاده از بیوانفورماتیک

بیوانفورماتیک به دانشمندان کمک می‌کند تا حجم زیادی از داده‌ها را سریع‌تر و دقیق‌تر از گذشته تجزیه‌وتحلیل کنند و گاهی اوقات به متخصصان این امکان را می‌دهد تا با مشکلات موجود در مجموعه‌های داده‌ای که قبلاً به دلیل اندازه‌شان کار با آنها بسیار چالش‌برانگیز بود، مقابله کنند.

کالوزیاک می‌گوید: «آینده زیست‌شناسی شامل بیوانفورماتیک و کلان‌داده خواهد شد.»

استفاده از یادگیری ماشینی، الگوریتم‌ها، روش‌های تصویرسازی  و نرم‌افزار جدید و فناوری پایگاه‌ داده برای بررسی مجموعه‌های داده بزرگ، نیازمند درک قوی از بیوانفورماتیک است.  باتوجه‌به حجم عظیم داده‌های بیولوژیکی که اکنون در دسترس است، بیوانفورماتیک به‌سرعت تبدیل به یک مهارت ضروری برای دانشمندان می‌شود تا به پیشرفت‌های غیرمنتظره‌ای در زیست‌شناسی نزدیک شوند.

منبع

مترجم:مریم محجوب

همچنین اخبار را مطالعه فرمایید.