تمويل زوكربيرج: أدوات البناء للعلوم معا

ظهور الحوسبة التعاونية لأطلس الخلايا البشرية

أخصائية إحصائيات الحوسبة كيم عنخ لا كاو ، تعمل مع أنجيلا بيسكو عالمة CZ Biohub.

الخلايا هي الوحدات الأساسية للحياة ، ولكن لا يزال لدينا الكثير لنتعلمه عن وظيفتها وتنظيمها الأساسيين. هناك الآلاف من أنواع الخلايا والتريليونات من الخلايا الفردية التي تعمل في أنظمة معقدة من أجل توفير مجموعة متنوعة من الوظائف في الجسم ، من الجهاز المناعي إلى الدماغ. يمكن أن تساعدنا التقنيات التجريبية الجديدة لوصف الخلايا الفردية - جنبًا إلى جنب مع الأساليب الحسابية الصحيحة - في فهم هذا التعقيد والبدء في تنظيمه.

أطلس الخلايا البشرية (HCA) هو تعاون عالمي طموح لإنشاء خريطة مرجعية مفتوحة لجميع الخلايا في جسم الإنسان من خلال الوصف الشامل لأنواع الخلايا وأرقام الخلايا والمواقع المكانية. بمجرد اكتماله ، سيصبح موردًا أساسيًا للعلماء ، مما يسمح لهم بفهم أفضل لكيفية عمل الخلايا السليمة وما يحدث لها عندما يصيب المرض. لكن تجميع هذا المورد ودمجه وتحليله ومشاركته يتطلب بنية تحتية جديدة للبيانات السحابية وطرقًا تحليلية جديدة لمعالجة وتفسير مجموعات البيانات الكبيرة والمعقدة المختلفة.

تدعم CZI أطلس الخلايا البشرية من خلال المنح ، والبنية التحتية للبيانات ، وتطوير برمجيات تعاونية مفتوحة المصدر ، ودعم البحث التعاوني. كجزء من هذا الجهد ، استضافت CZI Science مؤخرًا مؤتمرًا مدته أربعة أيام ضم أكثر من 200 عالم ، وعلماء بيولوجيا حاسوبية ، ومهندسي برمجيات لإطلاق إنشاء أدوات حوسبة تعاونية لـ Atlas Cell Atlas ، وهي سلسلة من 85 منحة للباحثين للعمل بشكل تعاوني لحل المشاكل الحسابية من أجل HCA

تخطيط المؤتمرات للتعاون

في CZI ، نعتقد أن الفرق متعددة التخصصات التي تعمل معًا تعمل على تسريع العلوم ، خاصة عند تقاطع الأحياء والحوسبة وتطوير البرمجيات. ولكن كيف يمكننا استخدام مؤتمراتنا العلمية للمساعدة في إقامة تعاون؟ قدم هذا الاجتماع فرصة لتجربة بعض الأفكار.

قبل المؤتمر ، قمنا بتجميع المشاريع في 12 منطقة بحثية مجانية منظمة حول أنواع البيانات والأساليب التحليلية والنظم البيئية للبرمجيات. سمينا هذه المجموعات مثل هذه: حالة الخلية ، نوع الخلية ، الصور ، الوسائط المتعددة ، المسارات ، التحكم في التنوع ، اختلافات الوفرة ، المساحات المحتملة ، الضغط ، المقياس ، الموانئ والموصلات الحيوية . تم استخدام بعض هذه المجموعات معًا في الواقع - التقى البعض الآخر للمرة الأولى.

طلبنا من كل مجموعة تقديم عملهم ككل حتى يكون لدينا 12 عرضًا تقديميًا جماعيًا ، بدلاً من 85 مشروعًا منفصلاً ، وكان لدينا مؤتمرات حية عن بعد للتحضير للخطب قبل الاجتماع. ساعدت هذه المنظمة الهادئة والمؤتمرات عن بعد التي عقدت في الاجتماع على نزع فتيل الموقف عندما وصل الناس. قمنا أيضًا بتطوير موقع ويب للاجتماعات يحتوي على روابط إلى المستودعات والشرائح والوثائق والمشاريع الأخرى التي تم دمجها في مركز عبر الإنترنت أثناء الاجتماع.

في اليوم الأول ، قدمت 12 مجموعة مشاريعها. بعد هذه العروض التقديمية الـ 12 ، أمضت المجموعات اليومين التاليين والنصف التاليين في العمل معًا من أجل "تقسيم" العمل الذي يمكنهم القيام به بشكل أفضل على مدار عام واحد (مدة المشروع) ، مع التركيز على ربط سلاسل المحادثات مثل المقاييس والتحكم المشترك مجموعات البيانات لتحديد النجاح النسبي لمختلف الخوارزميات ومعايير البيانات ومعايير البيانات الوصفية أو التكامل مع أدوات برمجة النظام البيئي المختلفة. لإضافة بعض الهيكل ، قدمنا ​​أيضًا أربع جلسات تدريبية متوازية ستساعد في تعليم وإبلاغ مجموعة متنوعة من المواضيع: أدوات لتصور بيانات الويب الحديثة ، ومنصة لتنسيق بيانات أطلس الخلية البشرية ، واستخدام وتحسين bioRxiv لعلم الأحياء الحسابي والبرمجة التعاونية مع جيثب .

خصصنا الكثير من الوقت في الاجتماع حتى تتمكن المجموعات من العمل من الوقت المخصص للبرمجة المشتركة ، وتنتهي بجلسة عصف ذهني ضخمة ، مخففة بعروض تقديمية من المدعوين حول التكاليف التجريبية والحاسوبية الرئيسية الحالية المرتبطة بـ HCA - بما في ذلك معلومات الخلفية الملهمة من Dana Peer ، زعيم مجتمع الحوسبة HCA.


انتهى الاجتماع بعروض تقديمية من المستمعين حول ما فعلوه وكيفية مواصلة العمل معًا. لقد تركنا الكثير من الوقت غير المخطط له ، سواء للعمل أو للتفاعل الاجتماعي ، لتسهيل المناقشة المفتوحة وبناء العلاقات. ساعد اختيار مكان يوفر للمشاركين مساحة اجتماعات وأماكن إقامة على إنشاء مجتمع. يمكن أن تستمر مجموعات البيانات المرجعية المنسقة لـ Github لمدة عام ، ولكن شاطئ البحر والكاريوكي على الشاطئ هو اتصال يمكن أن يستمر طوال حياته المهنية العلمية.


استمرار المناقشة بنيران على المحيط.

شكراcziscience لاجتماع رائع. لقد كان الاجتماع الأكثر إنتاجية وجماعية وملهمة الذي حضرته طوال حياتي المهنية!
- دويغو @ دويغوكار

ماذا تعلمنا

كانت ثلاثة جوانب من الاجتماع ملهمة بشكل خاص. أولاً ، كانت المجموعات سعيدة حقًا بالتعاون على توفير الوقت والمساحة والأدوات. ثانيًا ، قام الطلاب والموظفون الأكاديميون ، جنبًا إلى جنب مع الباحث الرئيسي ، بتنشيط الاجتماع وربما ساعدوا في التأكد من أن العمل قد تم بالفعل! ثالثًا ، ساعد تقديم العديد من علماء الأحياء الحاسوبية ومهندسي برمجيات CZI على تسهيل التعاون في الاجتماع - تعلم فريقنا الكثير من المستفيدين من المنح حول المشكلات على أرض الواقع ، وساعد أيضًا في إنشاء قدرات الحوسبة عبر الصناعة والتعاون.

شارك الجميع في هيكل الاجتماع الجديد هذا بطريقتهم الخاصة: في أفضل الحالات ، قامت المجموعات بشرح رؤية ونطاق مشاريعهم ، وأحيانًا تشرف حرفياً على مجموعات بيانات التحكم أو تحددها أو تدون نموذجًا أوليًا للكود. لقد تأثرنا أيضًا بالمجموعات التي وجدت فرصًا ملموسة للتعاون مع CZI مفتوحة المصدر: يعمل جوش مور من OMERO الآن مع فريق Starfish على تنسيقات البيانات المستنسخة القائمة على الصور ، وريان ويليامز و Cotton Seed من مجموعة القياس تطوير مناهج أكثر قابلية للتوسعة لتخزين المصفوفات وحوسبتها في منصة تنسيق البيانات.

كما أسعدنا أن مطوري حزم البرامج الرئيسية الثلاث للتحليل الأساسي الأحادي - Scanpy و Seurat و Scater - حققوا تقدمًا في تحسين قابلية التشغيل البيني لأدواتهم وتنسيقات البيانات الخاصة بهم. عندما تكون في نفس الغرفة ، ولديك الوقت والدعم ، يمكنك تحفيز التقدم.

DrAnneCarpenter
يقوم Chan Zuckerberg Science بأشياء مذهلة للعلم.
لكن العمل معهم كان مذهلاً أيضًا من الناحية الثقافية. وأدى ذلك إلى مناقشات علمية مع خبيرات أخريات في مجال حساب عمري (الأول بالنسبة لي!). ساهم هذا في خلق علاقات مع مختلف المجالات ، ومشاريع البرامج والتخصصات. برافو!
- آن كاربنتر

كان من اللطيف حقًا رؤية مجتمع من خبراء حوسبة HCA يتجمعون في هذا الاجتماع. وكما أخبر أحد المشاركين أحدنا ، شعر أنه "وقود خشب العلوم الحسابية" ، ولا يمكننا أن نختلف. يسعدنا أن CZI Science كانت قادرة على المساعدة في إثارة مثل هذه التفاعلات المثيرة ، ونأمل في استخدام هذا الاجتماع كنموذج بينما نواصل إطلاق المزيد والمزيد من المشاريع.

لمعرفة المزيد عن العمل في العلوم ، قم بزيارة موقعنا على الإنترنت أو تابعنا على تويتر . لمعرفة المزيد عن فريق التكنولوجيا لدينا ، اشترك في مدونة تكنولوجيا CZI . للبقاء على اطلاع بفرص التمويل ، اشترك في نشرتنا الإخبارية . ويمكنك دائمًا الاتصال بنا على science@chanzuckerberg.com.

جيريمي فريمان ، مدير متخصص في علم الأحياء الحسابي

جيريمي عالم يعمل عند تقاطع علم الأحياء والتكنولوجيا. إنه يريد أن يفهم كيف تعمل الأنظمة البيولوجية ، ويستخدم هذا الفهم لصالح كل من صحة الإنسان وتصميم النظم الذكية. درس رؤية الكمبيوتر في كلية الدراسات العليا في جامعة نيويورك ، وترأس مختبر أبحاث علم الأعصاب في Janelia Research Campus HHMI ، وهو حاليًا في مبادرة Chan Zuckerberg ، يقود عملنا في المجالات التي تتقاطع فيها الحوسبة وعلم الأحياء. إنه مغرم بالمصادر المفتوحة والعلوم المفتوحة ، كما أنه يجمع العلماء والمهندسين في عدد من المجالات.

آرني باكر ، مدير الأبحاث والتعليقات

أرني باكر هو قائد اللقاءات العلمية في مبادرة تشان زوكربيرج. حاصل على دكتوراه في علم المناعة من الأورام من المعهد الهولندي للسرطان ، وكذلك أبحاثه في جامعة كاليفورنيا في بيركلي. ومؤخرًا ، كان أرني مساعدًا عميدًا لتدريب العمل للماجستير والعلماء المبتدئين بعنوان دكتوراه في العلوم في جامعة ستانفورد. طوال حياته المهنية ، جذب أرني العلماء بنشاط: كان مدير مهرجان الاكتشاف في أمستردام ، وشارك في تنظيم أكاديمية Beyond في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ومسارات الدكتوراه في ستانفورد ، وتطوع في مهرجان Bay Area Science. يجمع آرني في CZI بين الدروس التي تعلمها من هذه المهنة متعددة الأوجه لقيادة جهودنا لجمع العلماء معًا من خلال الاجتماعات والندوات والاجتماعات الأخرى لإنشاء ودعم المجتمعات العلمية التعاونية.

ترجمة: ديانا شيريميوفا

---