🕵🏻 🛰️ 💆 Ilmu komputer kapal selam dalam stepa biologi 💷 🧙🏻 🍐

Bioinformatika secara cepat mendapatkan popularitas dan beralih dari tempat perlindungan bagi para Geeks menjadi disiplin ilmu yang sudah dikenal luas. Saya pikir sebagian besar pembaca Geektimes dapat dengan yakin mengatakan bahwa kelinci tidak hanya bulu yang berharga dan 3-4 kilogram daging makanan, tetapi juga 44 kromosom, berbagai protein, mekanisme transkripsi dan terjemahan, dan tidak ada yang lain. Saya juga tidak akan mengejutkan siapa pun jika saya mengatakan bahwa semua ini dapat dipelajari dan dianalisis, tidak hanya berdiri dengan jas putih di bawah mikroskop di laboratorium steril, tetapi juga berbaring di sofa dengan laptop, minum sesuatu yang berbau Skotlandia dengan es. Namun, mereka biasanya tidak melampaui pengetahuan ini. Saya memutuskan untuk mencoba memperbaiki kesalahpahaman yang menjengkelkan ini dan melakukan perjalanan singkat tentang bagaimana bioinformatika terlihat dari dalam dari sudut pandang praktis.berdasarkan pengalaman saya.

Pada artikel ini saya akan mengumpulkan pertanyaan yang saya sendiri tanyakan tiga tahun lalu, ketika saya masih mahasiswa di Fakultas Matematika, dan saya akan mencoba menjawabnya.

Mengapa bioinformatika diperlukan?

Tugas bioinformatika, secara informal, adalah menemukan logika dalam data biologis. Data ini diperoleh selama percobaan, dan jika untuk ahli biologi data dapat terlihat seperti ikan bercahaya atau tempat multi-warna yang indah dalam foto, maka untuk bioinformatika data disajikan sebagai:

string (urutan karakter yang menggambarkan DNA / RNA / protein);
koordinat tiga dimensi dan dua dimensi (data mikroskop);
array bilangan real (misalnya, setiap bilangan dapat berupa massa protein atau bagiannya yang diukur secara eksperimental);
vektor bilangan bulat non-negatif (misalnya, kedalaman cakupan dengan objek diskrit, yang disebut berbunyi );
matriks nol dan satu (misalnya, dapatkah berbagai jenis bakteri cocok satu sama lain);

Dan banyak kemungkinan representasi lain dari fenomena biologis nyata menggunakan objek matematika.

Apakah ahli biologi memiliki data yang lebih menarik?

Tidak diragukan lagi. Tetapi bioinformatika tidak perlu lari ke laboratorium pada akhir pekan (kultur sel, misalnya, tidak tahu tentang akhir pekan dan cenderung mati tanpa perawatan). Dan penelitian dalam biologi sering berlangsung selama bertahun-tahun (tergantung pada sifat-sifat organisme model), sedangkan dalam bioinformatika, kemajuan terutama tergantung pada kemampuan untuk memecahkan masalah algoritmik dan menulis kode "pintar". Nah, kemungkinan kerja jarak jauh dari mana saja di dunia juga merupakan nilai tambah yang pasti dalam mendukung bioinformatika.

Berapa bio dalam bioinformatika, dan berapa informatika?

Ini sangat tergantung pada pusat penelitian spesifik dan kelompok penelitian. Anda perlu memahami biologi pada tingkat minimum - tidak ada yang akan mengunyah Anda pada proyek ilmiah ke tingkat masalah matematika sekolah. Anda sendiri harus memodelkan situasi berdasarkan pemahaman Anda tentang biologi. Namun, pemahaman yang sangat mendalam tidak diharapkan, sehingga fakta bahwa Anda hanya ingat tentang putik dan benang sari tidak akan menjadi hambatan jika Anda memutuskan untuk berurusan dengan ilmu khusus ini. Dasar-dasar penting biologi sudah mudah dipelajari dalam proses bekerja pada proyek bioinformatika.

Apa yang benar-benar berguna dan diperlukan untuk bioinformatika di masa depan "dari informatika" adalah pengetahuan tentang bioteknologi, yaitu, bagaimana data Anda diperoleh, masalah apa yang dapat muncul selama percobaan. Menurut pendapat saya, cukup berderap sepanjang beberapa kursus biologi molekuler, tetapi menghabiskan waktu dan serius memahami prinsip-prinsip operasi perangkat modern yang digunakan untuk eksperimen.

Saya akan menyarankan bioinformatika di masa depan "dari biologi" dalam proses pembelajaran untuk melewati terlebih dahulu bukti dan deskripsi metode dan algoritma dan mempelajarinya sebagai "kotak hitam", yaitu, dalam aspek yang diterapkan murni: "A pada input - B pada output", jika tidak ada risiko " tenggelam ”dalam perhitungan teoretis selama beberapa tahun. Namun, setelah melewatkan teorinya dan telah mempelajari sesuatu dalam praktiknya, akan mudah bagi Anda untuk kembali dan melihatnya dengan mata berbeda.

Tetapi jika saya menjadi bioinformatika, maka saya akan tahu bioinformatika?

Sayangnya tidak. Bioinformatika dalam kondisi saat ini adalah banyak bagian yang agak tebal, seperti dalam ilmu lainnya. Jika kita membandingkan, misalnya, dengan fisika, sangat jelas bahwa seorang spesialis dalam mekanika teoretis kemungkinan akan mengalami kesulitan tertentu dalam memahami artikel-artikel terbaru tentang fisika kuantum, dan terlebih lagi, ia kemungkinan besar tidak akan punya waktu untuk membaca artikel-artikel ini.

Dan ada banyak bagian dalam bioinformatika untuk setiap selera:

Evolusi (tidak hanya dalam bentuk "pithecanthropus dulu", tetapi juga masalah yang kurang diketahui, seperti evolusi yang terjadi pada tumor kanker)
Cari opsi genetik yang mengarah ke penyakit
Konstruksi dan pemilihan obat yang mengikat protein "berbahaya bagi tubuh" jenis tertentu
Studi tentang fungsi gen, penjelasan mereka
Bioinformatika struktural (manipulasi dengan struktur 2D dan 3D, seperti, misalnya, protein atau RNA)
Perakitan genom
Membangun peta tentang bagaimana semua kekacauan protein / RNA / DNA / lemak / pikiran pintar / olahraga / diet Kremlin ini dan hal-hal lain bereaksi satu sama lain (seperti dalam video ini , tetapi bahkan lebih menarik dan lebih rumit)
Pemodelan sistem yang kompleks (seperti pengembangan organisme dari embrio)
Neurobiologi (atau lebih tepatnya, analisis data yang diperoleh oleh neurobiologis);

dan banyak lagi (maafkan saya bioinformatika, yang bidangnya saya lupa sebutkan).

Tiga poin terakhir sering disebut sebagai sistem biologi, tetapi ilmu-ilmu ini, seperti yang mereka katakan, "di persimpangan", dan Anda dapat melompat bolak-balik dengan sedikit usaha.

Apakah masuk akal untuk memilih bioinformatika sebagai profesi Anda?

Untuk menjawab pertanyaan ini, atur karakteristik berikut ini sesuai dengan tingkat kepentingan Anda (tetapkan peringkat 6 untuk karakteristik paling penting, 1 untuk yang paling tidak penting), dan kemudian rangkum dengan tanda yang ditunjukkan.

+ Saya selalu ingin menjadi seorang ilmuwan dan merasa bahwa saya membuat kontribusi tertentu untuk masa depan umat manusia.
+ Saya tertarik pada ilmu kehidupan, saya ingin dapat belajar sesuatu yang baru tentang biologi setiap hari, tetapi studi saya di universitas tidak berhubungan dengan biologi - atau - Saya seorang ahli biologi, tetapi saya lelah dengan manipulasi teknis yang monoton dengan pipet dan saya ingin lebih memahami jenis data apa yang saya terima dan bisa bekerja dengannya.
+ Bioinformatika menarik bagi saya sebagai subbagian dari ilmu komputer, menurut saya ada banyak tugas yang perlu Anda pikirkan.
- Saya ingin mendapatkan gaji besar tepat setelah lulus dari universitas.
- Saya ingin terus berjalan dalam mantel putih, seperti ilmuwan sungguhan.
- Saya suka memikirkan tugas dan membaca artikel menarik tentang biologi, tapi saya tidak suka pemrograman.

Jika Anda mendapatkan hasil kurang dari 0, Anda pasti tidak boleh masuk ke bioinformatika. Apakah Anda merasakan sakit karena betapa longgar dan fleksibelnya tes ini, tetapi apakah Anda memahami idenya dan bahkan menyukainya? Tambahkan diri Anda +3 poin ke hasilnya.

Seperti apa tangga karier untuk bioinformatika?

"Jika Anda benar-benar ingin, Anda bisa terbang ke luar angkasa", tetapi jika Anda tinggi 2 meter dan berat 150 kg, Anda tidak mungkin dibawa ke dalam pasukan kosmonot. Tetapi bagaimana dengan bioinformatika?

Pendidikan dasar

Karir diletakkan dengan pendidikan tinggi. Studi sarjana bisa berupa apa saja selain non-kemanusiaan. Ekonomi, fisika, kimia, matematika, belum lagi ilmu komputer dan biologi.

Pilihan yang paling disukai untuk program magister adalah program magister dalam bioinformatika atau "tambahan" untuk program sarjana Anda sehingga Anda memiliki sesuatu yang biologis dan sesuatu yang komputasional setelah dua langkah ini. Benar, mendaftar di magistrasi dengan profil yang sama sekali berbeda bukanlah tugas yang mudah.

Adapun kemungkinan memperoleh tahap pertama pendidikan tinggi (sarjana / spesialis) segera dengan spesialisasi dalam bioinformatika - sikap saya terhadap hal ini ambigu.

Bioinformatika harus menjadi pilihan sadar, dan membuat pilihan sepulang sekolah terlihat agak sulit, tetapi jika Anda yakin ini adalah panggilan Anda, maka mengapa tidak. Tetapi saya lebih terkesan dengan pendekatan untuk "mendapatkan pendidikan umum dan kemudian memilih spesialisasi", daripada segera mulai bekerja ke arah yang sempit. Saya tidak yakin tentang kemungkinan mudah pelatihan ulang di spesialis profil yang berbeda setelah 4-6 tahun pelatihan, tetapi ada contoh keberhasilan razbiofinformasi.

Pendidikan tambahan

Banyak kursus online (Stepic.org Rusia, Stepse.org Rusia, Coursera, edX, dll.) Telah dibuat untuk pengenalan dengan bioinformatika. Di antara kursus online ada beberapa yang sangat berguna (saya akan merekomendasikan kursus dari UCSD tentang algoritma dalam bioinformatika dan kursus evolusi dari Duke University), daftar, ikuti jika menjadi membosankan atau sulit - Anda akan dengan tenang keluar dari bisnis ini tanpa membuang waktu atau sarafmu. Memang, untuk pelatihan penuh waktu, layak dimotivasi - berbicara secara kiasan, dalam setelan tiga potong, dengan karangan bunga di tangan Anda dan anyelir di lubang kancing Anda - sehingga bioinformatika segera memahami bahwa hubungan ini serius bagi Anda.

Pendidikan tambahan adalah hal yang luar biasa, yang secara praktis memiliki keuntungan yang sama - kelas pada akhir pekan atau malam hari (tidak mengganggu studi dasar atau pekerjaan), tim yang antusias dan seringkali bahkan tanpa biaya pendidikan. Tetapi - pemilihan untuk program-program semacam itu cukup sulit, kursusnya sangat banyak dan langkahnya cepat. Itulah sebabnya, jika Anda hanya ingin memahami apakah akan terlibat lebih jauh dalam bioinformatika, lebih baik melakukan ini sebelumnya - lihat kursus online, berbicara dengan orang-orang dari profesi, baca sesuatu ilmu populer (dari apa yang orang-orang yang saya kenal secara pribadi menulis - sebuah artikel tentang Habrahabr , sebuah artikel tentang Geektimes , ulasan tentang " Jika saya pergi ke bioinformatika, biarkan mereka mengajari saya" di Biomolecule).

Sejauh yang saya tahu, di Rusia ada dua program tambahan - diInstitut Bioinformatika (IB) di St. Petersburg dan di ibu kota - Moscow School of Bioinformatics (MBS) . Menurut pendapat saya, mereka kira-kira setara dengan magistrasi dalam tingkat pengetahuan yang diperoleh dalam kekhususan, tetapi hanya "burung langka akan mencapai tengah Dnieper" - banyak siswa jatuh setelah menghadiri beberapa kelas - oh, tidak mudah untuk mengumpulkan kuda nil.

Saya sendiri lulus dari Institute of Bioinformatics sebagai bagian dari program master di Universitas Akademik (SPbAU), jadi saya akan bercerita lebih banyak tentang IS (saya tidak tahu apa-apa tentang MBSB setelah mereka berpisah dengan Yandex). Program ini berlangsung setahun, kelas pada hari Sabtu. Saya menyukai hampir semua seminar dan kuliah, tetapi bagian yang paling luar biasa dari pelatihan ini adalah proyek-proyek ilmiah. Penasihat ilmiah ada dari pusat-pusat ilmiah terkemuka Rusia dan negara-negara asing yang berbahaya. Secara teori, proyek harus bersifat pendidikan sejak awal, tetapi lebih sering daripada tidak, ini adalah sains yang nyata. Ada masa yang luar biasa: malam tanpa tidur yang penuh dengan dongeng Arab “naskah 1000 dan 1” (faktanya, pada awalnya dongeng itu adalah Hindu), pertahanan yang sengit terhadap proyek, dan rasa keterlibatan di garis paling depan dari mana artikel-artikel ilmiah datang, terjemahan-terjemahan yang sering dapat bertemu di Geektimes. Oh, omong-omong, ada prasmanan di sana. Dan set akan ada di sana sekarang. Pada saat yang sama, keuntungan dan kerugian keamanan informasi adalah kurangnya disiplin dasar - hanya bioinformatika, dan tidak ada yang lain.

Jika Anda menginginkan lebih banyak mata pelajaran dan pelatihan mendasar, maka pemegang diploma sarjana / spesialis teknis dapat, seperti saya, segera memasuki program master 2 tahun dalam bioinformatika algoritmik . Proses penerimaan standar: aplikasi online hingga pertengahan musim panas, kemudian wawancara. Penerimaan aplikasi untuk 2016/18 sudah terbuka . Tapi itu sama sekali tidak ada gunanya bagi ahli biologi untuk pergi ke sana.

Untuk menyelesaikan cerita, saya harus menggunakan jaringan agen saya. Menjelang publikasi, salah satu pengintai akhirnya melanggar mode diam radio dan menyerahkan radiogram tentang MBS ke markas. Poin utama dalam pesan yang didekripsi tentang proses pembelajaran di MBS adalah: a) kemungkinan memperoleh diploma resmi dari HSE; b) keberadaan disiplin-disiplin dasar seperti matan (menurut pendapat saya, ini adalah ejekan, tetapi matan berguna untuk menertibkan pikiran); c) proyek penelitian dilakukan di bawah bimbingan bioinformatika terkemuka di Moskow; d) karena banyaknya pekerjaan rumah, siswa harus tersesat dalam kawanan domba dan memikirkan masalah secara kolektif; e) siswa, bagaimanapun, mencicit dengan gembira dan meminta lebih banyak bioinformatika. Rekrutmen di MBS akan dimulai pada bulan Mei.

Sekolah musim panas

Jenis lain dari pendidikan berkelanjutan. Dari apa yang saya tahu: untuk anak sekolah ada Sekolah Biologi Molekuler dan Teoretis (lebih banyak di bidang biologi, tetapi untuk bioinformatika di masa depan, manfaatnya tidak perlu diragukan), untuk siswa dan siswa pascasarjana "pemula" ada Sekolah Musim Panas Institut Bioinformatika (LSB) , dari sekolah asing - Research Summer School in Omics Statistik (RSSSO). Jika hanya sebentar tentang sekolah yang saya hadiri - LSP sangat ideal untuk pengenalan singkat intensif untuk bioinformatika, RSSSO adalah bagi mereka yang sudah mengerti apa itu biologi komputasi dan ingin “memompa” basis statistik mereka. Di LSB / RSSSO, seseorang dapat / harus mengambil bagian dalam proyek-proyek ilmiah yang menarik, di mana Anda dapat merasa seperti pekerja ilmiah yang nyata untuk periode waktu yang singkat. Ini juga cara yang bagus untuk bersenang-senang di musim panas dengan teman yang hebat. LSB dilakukan secara bergantian di Moskow dan St. Petersburg, RSSSO - di Kroasia, kota Split. SHMTB akan berada di Barcelona.

Bioinformatika Karir

Karier dimulai berikutnya - setelah studi pascasarjana, Anda bisa mendapatkan pekerjaan sebagai spesialis bioinformatika (ya, ya, saya mendengar suara-suara marah, Anda dapat melakukannya bahkan setelah sarjana, setelah sekolah, dan setelah taman kanak-kanak, tetapi mari kita sepakat bahwa kelulusan adalah yang terbaik banyak titik referensi parameter). Ini dapat dilakukan baik di Rusia (database lowongan dikumpulkan di situs blastim.ru) dan di luar negeri. Pilihan kedua adalah untuk mendapatkan gelar Ph.D. atau Ph.D. Menemukan sekolah pascasarjana (di hampir semua negara - bahkan di Rusia, bahkan di Kosta Rika) cukup sederhana, asalkan Anda adalah spesialis yang baik. Nilai dalam diploma memainkan peran, tetapi tidak menentukan. Apa yang lebih baik - di luar negeri atau di rumah? Tangguhkan pertanyaan ini. Mungkin, pada saat Anda siap untuk masuk sekolah pascasarjana, Anda sudah memutuskan sendiri.Bagaimanapun, dalam proses studi pascasarjana, Anda cenderung magang satu atau lebih kali di negara lain selama beberapa bulan.

Setelah Ph.D. Sudah ada 3 pilihan:

Yang pertama adalah memahami bahwa hidup ini mudah rusak, keluar dari sains sama sekali dan pergi ke Otonom Oksug Yamalo-Nenets untuk membiakkan rusa. Kami tidak akan memikirkan opsi ini, karena tidak lagi terhubung dengan topik artikel (tapi saya akan menyarankan Anda untuk berhati-hati terhadap serigala dan tidak marah rusa, tanduk mereka terlihat agak berbahaya).

Opsi kedua adalah melanjutkan karier akademis Anda, dan yang ketiga- masuk ke industri (banyak perusahaan sekarang mencari spesialis dari profil yang sesuai). Karir akademik melibatkan menerima beberapa magang, yang disebut, dalam bentuk disingkat, postdoc. Gaji dari post-docs beberapa kali lebih tinggi daripada mahasiswa pascasarjana, tetapi, sebagai suatu peraturan, lebih rendah daripada gaji para spesialis yang masuk ke industri. Temukan pekerjaan di industri setelah memperoleh gelar Ph.D. dan (opsional) beberapa post-docs jauh lebih sederhana. Kemudian Anda bisa mendapatkan posisi permanen sebagai peneliti atau mencoba membuat laboratorium sendiri dan memimpinnya. Ini adalah masalah yang rumit dan, sejujurnya, saya tidak tahu apa-apa tentang apa yang terjadi "di luar postdoc".

Alih-alih sebuah kesimpulan

Saya akan terus menjawab pertanyaan Anda yang diajukan dalam komentar di artikel ini. Juga, jika ada minat dalam hal itu, saya dapat berbicara tentang apa yang saya lakukan (mempelajari hubungan antara variabilitas genetik dan epigenetik dan penyakit) dalam artikel terpisah.

Tentang pengarang: spesialis, mechmath dari Moscow State University, 2013; Master (Bioinformatika), MIIT SPbAU, 2015; saat ini menjadi mahasiswa pascasarjana di CRG, Barcelona, Variasi Genomik dan Epigenomik dalam Penyakit.

Saya harap teks ini informatif bagi Anda.

PS Sebelum mengirim artikel ini kolega membaca, dan menyatakan bahwa itu ditulis terlalu pesimis. Saya berani meyakinkan pembaca bahwa ketika saya mengajukan pertanyaan ini beberapa tahun yang lalu, saya menerima banyak jawaban yang lebih gelap.

Ilmu komputer kapal selam dalam stepa biologi