Pendanaan Zuckerberg: Alat Bangun untuk Sains Bersama

Munculnya Komputasi Kolaboratif untuk Atlas Sel Manusia

Spesialis statistik komputer Kim Ankh La Cao, bekerja dengan ilmuwan CZ Biohub Angela Pisco.

Sel adalah unit dasar kehidupan, tetapi kita masih harus banyak belajar tentang fungsi dasar dan organisasi mereka. Ada ribuan jenis sel dan triliunan sel individu yang bekerja dalam sistem yang kompleks untuk menyediakan berbagai fungsi dalam tubuh kita, dari sistem kekebalan tubuh ke otak. Teknologi eksperimental baru untuk mengkarakterisasi sel-sel individual - digabungkan dengan pendekatan komputasi yang tepat - dapat membantu kami memahami kompleksitas ini dan mulai mengaturnya.

Human Cell Atlas (HCA) adalah kolaborasi global yang ambisius untuk membuat peta referensi terbuka semua sel dalam tubuh manusia dengan menggambarkan secara komprehensif jenis sel, jumlah sel, dan lokasi spasial. Setelah selesai, itu akan menjadi sumber daya mendasar bagi para ilmuwan, memungkinkan mereka untuk lebih memahami bagaimana sel-sel sehat bekerja dan apa yang terjadi pada mereka ketika suatu penyakit menyerang. Tetapi perakitan, integrasi, analisis, dan berbagi sumber daya ini membutuhkan infrastruktur data berbasis cloud baru dan metode analitik baru untuk memproses dan menafsirkan kumpulan data yang besar dan kompleks.

CZI mendukung Human Cell Atlas melalui hibah, infrastruktur data, pengembangan perangkat lunak open source kolaboratif, dan dukungan untuk penelitian kolaboratif. Sebagai bagian dari upaya ini, CZI Science baru-baru ini menyelenggarakan konferensi empat hari dengan lebih dari 200 ilmuwan, ahli biologi komputasi, dan insinyur perangkat lunak untuk meluncurkan penciptaan alat komputasi kolaboratif untuk Human Cell Atlas , serangkaian 85 hibah bagi para peneliti untuk bekerja secara kolaboratif untuk memecahkan masalah komputasi untuk HCA

Perencanaan Konferensi untuk Kolaborasi

Di CZI, kami percaya bahwa tim multidisiplin yang bekerja bersama mempercepat sains, terutama di persimpangan biologi, komputasi, dan pengembangan perangkat lunak. Tetapi bagaimana kita dapat menggunakan konferensi ilmiah untuk membantu membangun kolaborasi? Pertemuan ini memberikan kesempatan untuk mencoba beberapa ide.

Sebelum konferensi, kami mengelompokkan proyek-proyek di 12 area penelitian gratis yang diselenggarakan di sekitar tipe data, metode analitis, dan ekosistem perangkat lunak. Kami menamai grup-grup ini sebagai berikut: keadaan sel, tipe sel, gambar, multiomik, lintasan, kontrol keanekaragaman, variasi kelimpahan, ruang potensial, kompresi, skala, port dan Biokonduktor . Beberapa kelompok ini sebenarnya digunakan bersama - yang lain bertemu satu sama lain untuk pertama kalinya.

Kami meminta setiap kelompok untuk mempresentasikan hasil kerja mereka secara keseluruhan sehingga kami memiliki 12 presentasi kelompok, daripada 85 proyek terpisah, dan kami memiliki teleconference yang ramai untuk mempersiapkan pidato sebelum pertemuan. Organisasi santai dan konferensi jarak jauh ini membantu meredakan situasi ketika orang-orang datang. Kami juga mengembangkan situs web pertemuan dengan tautan ke repositori, slide, dokumen, dan proyek lain yang digabungkan menjadi pusat online selama pertemuan.

Pada hari pertama, 12 kelompok mempresentasikan proyek mereka. Setelah 12 presentasi ini, kelompok kemudian menghabiskan dua setengah hari berikutnya bekerja bersama untuk lebih “membagi” pekerjaan yang dapat mereka lakukan selama satu tahun (durasi proyek), dengan menekankan benang penghubung seperti metrik umum dan kontrol kumpulan data untuk menentukan keberhasilan relatif berbagai algoritma, standar data, dan standar metadata, atau integrasi dengan berbagai alat pemrograman ekosistem. Untuk menambahkan beberapa struktur, kami juga memperkenalkan empat sesi pelatihan paralel yang akan membantu mengajarkan dan menginformasikan berbagai topik: alat untuk visualisasi data web modern, platform untuk mengoordinasikan data Human Cell Atlas , menggunakan dan meningkatkan bioRxiv untuk biologi komputasi dan pemrograman kolaboratif dengan github .

Kami menyisihkan banyak waktu di pertemuan sehingga kelompok dapat bekerja dari waktu yang diberikan untuk pemrograman bersama, diakhiri dengan sesi curah pendapat yang besar, diencerkan dengan presentasi dari mereka yang diundang tentang biaya eksperimental dan komputasi utama saat ini terkait dengan HCA - termasuk informasi latar belakang inspirasional dari Dana Peer, Pemimpin Komunitas Komputasi HCA.


Pertemuan berakhir dengan presentasi oleh pendengar tentang apa yang mereka lakukan dan bagaimana melanjutkan kerja sama. Kami meninggalkan banyak waktu yang tidak direncanakan, baik untuk bekerja maupun untuk interaksi sosial, untuk memfasilitasi diskusi terbuka dan membangun hubungan. Memilih tempat yang akan menyediakan peserta dengan ruang pertemuan dan akomodasi membantu menciptakan komunitas. Kumpulan data referensi Github dapat bertahan setahun, tapi pantai dan karaoke di pantai adalah koneksi yang bisa bertahan sepanjang karier ilmiah.


Kelanjutan dari diskusi dengan api unggun di laut.

Terima kasih @cziscience untuk pertemuan yang luar biasa. Itu adalah pertemuan paling produktif, kolektif, dan menginspirasi yang saya hadiri sepanjang karier saya!
- Duygu @ duyguucar

Apa yang kami pelajari

Tiga aspek pertemuan itu sangat menginspirasi. Pertama, kelompok benar-benar senang berkolaborasi dalam menyediakan waktu, ruang, dan alat. Kedua, mahasiswa dan staf akademik, bersama dengan PI, memberi energi pada pertemuan dan mungkin membantu memastikan bahwa pekerjaan itu benar-benar selesai! Ketiga, pengenalan beberapa ahli biologi komputasi dan insinyur perangkat lunak CZI membantu memfasilitasi kolaborasi pada pertemuan tersebut - tim kami belajar banyak dari para penerima tentang masalah di lapangan, dan juga membantu menciptakan kemampuan komputasi dan kolaborasi lintas industri.

Setiap orang terlibat dalam struktur pertemuan baru ini dengan caranya sendiri: dalam kasus-kasus terbaik, kelompok-kelompok tersebut menjelaskan visi dan ruang lingkup proyek mereka, kadang-kadang secara harfiah mengawasi atau mendefinisikan dataset kontrol atau menuliskan prototipe kode. Kami juga terkesan dengan kelompok-kelompok yang menemukan peluang konkret untuk berkolaborasi dengan open source CZI: Josh Moore dari OMERO sekarang bekerja dengan tim Starfish pada format data transkripomik berbasis gambar, dan Ryan Williams dan Cotton Seed dari kelompok penskalaan mengembangkan pendekatan yang lebih scalable untuk menyimpan dan menghitung matriks dalam Platform Koordinasi Data.

Kami juga senang bahwa pengembang dari tiga paket perangkat lunak utama untuk analisis single-core - Scanpy , Seurat dan Scater - telah membuat kemajuan dalam meningkatkan interoperabilitas alat dan format data mereka. Hanya berada di ruangan yang sama, dan memiliki waktu serta dukungan, Anda dapat merangsang kemajuan.

@DrAnneCarpenter
Chan Zuckerberg Science melakukan hal-hal menakjubkan untuk sains.
Tetapi bekerja dengan mereka juga luar biasa secara budaya. Hal ini menyebabkan diskusi ilmiah dengan pakar wanita lain di bidang komputasi usia saya (yang pertama bagi saya!). Ini berkontribusi pada penciptaan hubungan dengan berbagai bidang, proyek program, disiplin ilmu. Bravo!
- Anne Carpenter

Sungguh menyenangkan melihat komunitas pakar komputasi HCA berkumpul di pertemuan ini. Seperti yang dikatakan salah satu peserta kepada salah satu dari kami, ia merasa seperti "bahan bakar ilmu komputasi", dan kami tidak bisa tidak setuju. Kami senang bahwa Sains CZI dapat membantu memunculkan interaksi yang menarik, dan kami berharap dapat menggunakan pertemuan ini sebagai model saat kami terus meluncurkan lebih banyak proyek.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang bekerja dalam sains, kunjungi situs web kami atau ikuti kami di Twitter . Untuk mempelajari lebih lanjut tentang tim teknologi kami, berlangganan blog teknologi CZI . Untuk tetap mendapat informasi terbaru tentang peluang pendanaan, berlangganan buletin kami . Dan Anda selalu dapat menghubungi kami di science@chanzuckerberg.com.

Jeremy Freeman, Direktur, Spesialis dalam Biologi Komputasi

Jeremy adalah seorang ilmuwan yang bekerja di persimpangan biologi dan teknologi. Dia ingin memahami bagaimana sistem biologis bekerja, dan menggunakan pemahaman ini untuk kepentingan kesehatan manusia dan desain sistem cerdas. Dia mempelajari visi komputer di sekolah pascasarjana di Universitas New York, mengepalai laboratorium penelitian ilmu saraf di Janelia Research Campus HHMI, dan saat ini di Chan Zuckerberg Initiative, memimpin pekerjaan kami di bidang komputasi dan biologi yang bersinggungan. Dia menyukai open source dan sains terbuka, dan juga menyatukan para ilmuwan dan insinyur di sejumlah bidang.

Arne Bakker, Manajer Riset & Umpan Balik

Arne Bakker adalah pemimpin pertemuan ilmiah di Chan Zuckerberg Initiative. Ia memiliki gelar doktor di bidang imunologi tumor dari Institut Kanker Belanda, serta penelitiannya di Universitas California di Berkeley. Baru-baru ini, Arne adalah asisten dekan untuk pelatihan tenaga kerja untuk master dan ilmuwan pemula dengan gelar Doctor of Science di Stanford University. Sepanjang karirnya, Arne aktif menarik para ilmuwan: dia adalah direktur Festival Penemuan di Amsterdam, ikut mengorganisir Beyond Academia di Universitas California di Berkeley dan PhD Pathways di Stanford, dan menjadi sukarelawan untuk Festival Sains Area Teluk. Di CZI, Arne menggabungkan pelajaran yang telah dipelajarinya dari karir beragam segi ini untuk memimpin upaya kami untuk menyatukan para ilmuwan melalui pertemuan, seminar, dan pertemuan lainnya untuk menciptakan dan mendukung komunitas ilmiah kolaboratif.

Terjemahan: Diana Sheremyova

---