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        望遠鏡:一種在移動設備上管理生物信息學分析的工具

        • 科技
        • 2019-10-19 14:44:38

        加州大學洛杉磯分校,圣保羅大學,圣卡洛斯聯邦大學和南加州大學的研究人員團隊最近開發了一種交互式工具,用于實時和通過便攜式設備管理大規模生物信息學分析。這項名為Telescope的新工具首先在arXiv上預先發表的一篇論文中提出。

        開發Telescope的團隊包括加州大學洛杉磯分校合作實驗室的博士后研究員,這是該大學定量與計算生物科學研究所的研究實驗室。在加州大學洛杉磯分校的合作中,這些研究人員可以與大學中其他在計算生物學方面具有不同專業知識的學生和教職員工進行交流。這些互動最終激發了團隊開發一種用戶友好的工具來管理大規模生物信息學分析。

        研究人員通過電子郵件告訴TechXplore:“當今大多數生命科學和生物醫學研究的目標是如此微妙和難以發現,以至于大量數據和計算能力已成為新的現狀。”“然而,研究人員通常將對命令行工具的過度依賴描述為對那些缺乏正規計算培訓的人而言繁瑣且高度不直觀。”

        已經發現專門的培訓計劃和研討會在鼓勵研究人員開始使用強大的方法進行大規模生物信息學分析方面特別有效。但是,大多數在計算設施上使用這些方法的技術都無法與進行大多數生物學實驗的濕實驗室環境很好地集成在一起。考慮到這一點,研究人員著手開發一種工具,以使生物信息學工具與濕實驗室研究更好地集成。

        該團隊告訴TechXplore:“提出了望遠鏡的建議,以促進濕實驗室研究與生物信息學之間的集成和更緊密的協作,從而減少傳統上在計算設施中運行復雜的生物信息學分析所需的學習曲線。”“然而,挑戰在于保證最終的解決方案確實能夠解決這些空白,并且對于大多數研究人員來說是直觀的。”

        為了向精通技術的研究人員和計算能力有限的研究人員介紹他們的解決方案,研究人員決定在2018年初的第二屆Hackathon活動期間介紹Telescope。Hackathon匯集了具有IT和編碼技能的研究人員,為他們提供了機會學習整體的IT技能,例如,探索如何構建腳本并將生物信息學工具應用于數據集。

        研究人員解釋說:“我們的想法吸引了希望盡快處理數據的新手和只想以更簡單的方法通過手機檢查工作的技術專家。”“因此,望遠鏡是為社區而設計的。”

        大多數在潮濕實驗室環境中進行實驗的研究人員都需要滿足大量的時間要求。望遠鏡旨在幫助他們更好地管理工作量,實時監督和調整生物信息學分析。

        望遠鏡用戶界面:第一個屏幕顯示集群上作業的狀態。下一個屏幕顯示有關第一個列出的作業的詳細信息:源目錄,腳本文件的名稱和內容以及當前任務輸出的最后幾行。

        本質上,Telescope加強了濕實驗室實驗與用于分析大量生物數據的工具之間的關系。它通過提供一個安全且用戶友好的平臺來做到這一點,用戶可以在該平臺上開始研究并管理與高性能集群中運行的生物信息學工作相關的任務。

        研究人員說:“望遠鏡利用了Twitter的Bootstrap之類的通用Web框架來提供令人贊嘆的用戶體驗并支持可擴展的界面。”“為了支持新用戶和有經驗的用戶,Telescope的核心使用行業標準管理和存儲用戶訪問密鑰。”

        Telescope存儲的訪問密鑰用于通過安全外殼連接高性能計算群集,以便接收最新的作業狀態更新并在需要時發出新命令(例如,刪除舊任務等)。望遠鏡使濕實驗室的科學家能夠跟蹤其工作狀態,并直接在手機上輕松訪問其生物信息學分析的初步結果。這意味著他們還可以及早發現分析中的潛在問題,并且無需使用計算機就可以將其取消。

        研究人員解釋說:“與在Linux終端上使用命令行的常規方法相比,Telescope是一種更加直觀和交互式的工具。”“例如,共享分析結果就像共享鏈接一樣容易,就像在Twitter或Facebook上一樣。盡管如此,我們認為我們最有意義的成就是在開發之初就與傳統的非計算生命科學界進行了接觸”。

        這種用于管理生物信息學分析的新工具密切關注了生物學研究人員的需求。實際上,該團隊利用Hackathon事件利用計算分析工具收集了具有不同IT能力和經驗的生物學專家的輸入和反饋。

        研究人員說:“我們希望從新手計算用戶那里收集輸入信息,因為我們想創建一種工具,以解決使用不直觀命令行的最具挑戰性的問題。”“然后,我們開發了一個簡單且最小的Web界面,該界面可以在零設置下運行在包括手機在內的各種設備上。我們面臨的挑戰是在安全性與簡便性之間進行權衡,并且我們通過采用行業標準協議(例如,使用PBDKS存儲密鑰。”

        由這組研究人員開發的工具(現已在GitHub上提供)可以幫助生物學專家開展工作,幫助他們以更簡單,更直觀的方式管理其生物信息學分析。除了允許生物醫學研究人員從其便攜式設備訪問大型計算設備的功能之外,Telescope是一種可定制且可擴展的軟件。這意味著用戶可以為其添加新功能或可以幫助進一步開發它。

        研究人員說:“我們的項目現在將由南加州大學的Mangul實驗室作為開源軟件進行維護。”“我們還計劃將Telescope集成到我們實驗室的大多數分析管道中,以進一步評估用戶體驗。下一步,這些測試將擴展到來自更廣泛社區的beta測試人員的調查。我們的總體目標是在將來為USC高性能集群的用戶淘汰Telescope。在整個過程中,Mangul實驗室將蓬勃發展,與社區互動以推動采用,并確保Telescope保持相關性。”

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