Тут недавно был такой пост
Правила разработки сложных систем. История одного проекта, где автор описывает как он удачно «копался» в одном проекте, а потом все выкинул и переписал с нуля.
Я попробую рассказать обратную историю. Тут около месяца назад я не удачно попытался представить демо версию одной своей разработки (см.
Часть №7. RNAInSpace — программное обеспечение для полуавтоматического конструирования РНК в пространстве).
Оказалось, что у скачивающих не работает один модуль, ответственный за показ графики. В двух словах проект RNAInSpace — это программное обеспечение для полуавтоматического конструирования РНК в пространстве. Обеспечивает 3D визуализацию структуры РНК, позволяет её изменять и с помощью связи с модулем RNAWorld позволяет автоматизировать некоторые этапы сворачивания РНК.
Чтобы войти в тему — я тут написал некоторое множество статей:
От белков к РНК,
Мат. критерии,
Как уменьшить число поворотов цепи?,
Как оценить ход сворачивания односпиральной РНК?,
Ограничение оптимизирующих методов в играх с противником и без,
Одна фундаментальная проблема,
Введение в сворачивание многоспиральных РНК
Но эту статью можно обсуждать и не зная предметной области, кстати заодно проверим можно ли судить о качестве ПО не зная семантики предметной области (я утверждаю, что можно).
Так вот эта 3D визуализация (модуль RNAInSpaceDisplay) и не работала на некоторых компьютерах. Для реализации графики я использовал существующий проект
VMD 1.8.7.
Ниже история о том как я адаптировал VMD 1.8.7 под свои нужды.
Из всех известных мне технических и естественных наук, пожалуй, именно о биоинформатике представление у людей самое плохое. Оно либо в той или иной степени неверное, либо его нет совсем. Когда два года назад я начал заниматься бионформатикой, знаний об этой науке у меня самого не было ровным счетом никаких. Со временем я лучше стал представлять, какие задачи стоят перед биоинформатиками, чем они пользуются, и что может являться результатом их работы.
У биоинформатиков нет никаких пробирок, реагентов, бактерий, белых халатов. Главные инструменты у них – ноутбук, ручка с бумагой или белая доска с маркером – в общем, всё как у программистов. Да и сама работа очень сильно похожа на работу в IT компании, а лаборатория – на небольшой отдел разработки. А в чем же тогда отличия? Что ж, попробую ответить.
В предыдущих частях
От белков к РНК,
Мат. критерии,
Как уменьшить число поворотов цепи?,
Как оценить ход сворачивания односпиральной РНК?,
Ограничение оптимизирующих методов в играх с противником и без,
Одна фундаментальная проблема,
Введение в сворачивание многоспиральных РНК я рассказал основы к предлагаемому мной кибернетико-геометрическому подходу для задачи
сворачивания РНК. Повторю формулировку задачи:
Имеем произвольную, реально существующую, первичную последовательность до 100 нуклеотидов. Знаем все водородные связи которые нужно образовать. На выходе получаем файл .pdb, в котором третичная структура из указанной первичной последовательности и где образованы все требуемые водородные связи.
Здесь я расскажу о практике, чтобы каждый мог попробовать что это такое. Мной было разработано ПО для расчета того, о чем я рассказывал. Здесь я даю ссылку на
демо версию. И объясняю, что вы сможете увидеть. Ведь лучше один раз увидеть, чем 100 раз услышать :)
Итак, в прошлых частях мы разобрались как сравнительно просто сворачивать спирали РНК. Теперь нам предстоит понять, как вообще сворачивается РНК. То РНК, которое мы взяли в виде примера имеет три спирали. Две из них L1 и L2 можно свернуть независимо. А вот с третьей проблемы. Эта третья состоит из концов РНК, и при ее сворачивании начинают двигаться наши свернутые спирали L1 и L2. Во-первых, при этом они мешают друг другу, и следовательно и сворачиванию третьей спирали. Во-вторых, возможно образование около десятка разнообразных псевдосимметричных структур — спирали L1, L2 могут по разному располагаться по отношению к сворачиваемым концам РНК.
Здесь мы попробуем разобраться как эти проблемы решить.
Эта статья
короткое ответвление от цикла статьей по биовычислениям:
От белков к РНК,
Мат. критерии,
Как уменьшить число поворотов цепи?,
Как оценить ход сворачивания односпиральной РНК?
В этих статьях задача сворачивания РНК представлена в новом свете — как задача теории игр. Но традиционно эта задача сейчас решается с применением различных стохастических оптимизирующих методов. А к ним относятся методы основанные на методе Монте-Карло, метод отжига, генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети, Q-обучение, и все те которые представляют задачу как энергетическую поверхность в которой ищут экстремумы.
Казалось бы сама физика велит использовать эти методы в таких задачах как сворачивание РНК/белков. Здесь мы посмотрим почему это сильно проблемно.
Итак, если еще не устали от цикла «Hello, RNA World» — ловите последнюю статью сезона :)
В прошлой статье я обосновал, почему следует (или хотя бы целесообразно) отказаться от оценки энергии как целевой функции. Если кто не в курсе — целевая функция, это такая придуманная нами функция, по которой можно оценить приближаемся мы к поставленной нами цели или нет, т.е. «правильно» сворачивается РНК или нет.
Если энергия — это мало репрезентативная цель, тогда что более стабильно/чётче указывает куда двигаться? Если бы у нас была абсолютно формализованная и точная цель — это уже означало бы, что мы задачу решили, т.к. сама формализация целевой функции — есть не что иное как полноценное понимание процесса.
Но у нас такой роскоши нет. Мы вынуждены вначале выдвигать гипотезу — каким закономерностям подчиняется процесс, и определенным образом отражать это в целевой функции.
В этой части мы поговорим о том, как можно так сократить число поворотов цепи, чтобы сократить расчеты, но при этом не потеряв возможность попадания в нужные состояния.
Но вначале хочу обратиться к специалистам в этой области:
Вначале развею возможное недопонимание: я любитель, и не занимаюсь этой темой профессионально. Я заметил, что тут есть специалисты в этой теме. Странно, что я не читаю ваших статей, а вы читаете мои. Очень надеюсь, что эта ситуация поменяется. Я хочу почитать ваши статьи, и желательно написанные простым языком, и где вы даете ответы, а не отправляете в известном направлении в гугл. Просто у меня есть некий негативный опыт, когда только начинал ряд специалистов, которых удавалось находить в интернете делали умный вид и не помогали словом, и делом — а отправляли в указанном направлении. Здесь я пытаюсь рассказать свой маленький опыт — но может это позволит кому-то легче стартовать.
Тем же кто желает тут похоливарить. Давайте так. Я такой любитель — которому погоны специалистов значут мало, а наука такое дело требует повторяемости (а не бизнес-скрытности, это же не бизнес, чтобы скрывать детали своих алгоритмов и не публиковать их код?), поэтому просто разговоры меня интересуют мало. Но меня очень интересует когда мне показывают, что я занимаюсь немного не тем, и что есть люди которые действительно чего-то добились. Вот задача над которой я мучаюсь. Решите и покажите, что это просто — буду очень благодарен.
Я даю произвольную (реально существующую) первичную последовательность до 100 нуклеотидов. Указываю все водородные связи которые нужно образовать. Вы на выходе даете мне файл .pdb, в котором третичная структура из указанной первичной последовательности и где образованы все требуемые водородные связи. Ни каких других требований.
Прошу или показать, что это просто или ответственно подтвердить, что эта задача скажем за неделю (или другой разумный срок) — не решается.
Ну, а пока этого нет и нет ваших статей, например, о других подходах, вроде молекулярной динамики и т.д., извольте читать о предлагаемом мной подходе и критиковать
конструктивно, помогать своими знаниями, участвовать в обсуждении проблемы и может быть даже объединить со мной усилия и чего-то сделать вместе.
И снова моей аудитории, которая не является специалистами: важно поверить, что это легко, и не обязательно знать физику, биологию, и сложную математику — надеюсь вы умеете программировать и этого достаточно. Выше кстати, задача, которую мы и будем решать… но не все сразу. По плюсам — я понял что Вы читаете. Но неужели все понятно и нет вопросов? Если что жду комментариев, даже самых наивных. Пора делать эту область исследований хотя бы простой по описанию, а не скрывать ее за не нужными тонами сложностей.
Сразу надо сказать, что буду излагать вопрос о биовычислениях с определенной кибернетико-геометрической точки зрения. Это мое название и это направление не распространено. Уверен, что так будет легче понять тем кто не в теме этой биологической проблематики. Те кто уже в теме — готов и с вами подискутировать и показать почему традиционные методы не пригодны с точки зрения кибернетического подхода (но в этой статье не вы моя аудитория — уж извините, но уверен и вам она будет полезна как расширение мировоззрения на проблематику).
Практическое применение для биологов имеет больше вопрос сворачивания белков. В определенной степени очень много практических задач можно свести к этой задаче (знанию того как сворачивается белок), основная из которых — разработка лекарств по борьбе с вирусами и болезнями.
Но эта задача в общем виде не решена. Это как нерешенные задачи в математике, только с биологическим контекстом (см. парадокс Левинталя). Биологи могут лишь с определенной погрешностью увидеть путем биоэкспериментов состояние в уже свернутом состоянии, но проследить как это происходит пока не возможно. Но все это кроме того очень дорого. Почему и занимаются компьютерными вычислениями — это дешево, даже не смотря на то, что используется тысячи компьютеров в распределенных проектах.
Но введения хватит, далее с корабля на бал…
