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望远镜:一种在移动设备上管理生物信息学分析的工具

  • 科技
  • 2019-10-19 14:44:38
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加州大学洛杉矶分校,圣保罗大学,圣卡洛斯联邦大学和南加州大学的研究人员团队最近开发了一种交互式工具,用于实时和通过便携式设备管理大规模生物信息学分析。这项名为Telescope的新工具首先在arXiv上预先发表的一篇论文中提出。

开发Telescope的团队包括加州大学洛杉矶分校合作实验室的博士后研究员,这是该大学定量与计算生物科学研究所的研究实验室。在加州大学洛杉矶分校的合作中,这些研究人员可以与大学中其他在计算生物学方面具有不同专业知识的学生和教职员工进行交流。这些互动最终激发了团队开发一种用户友好的工具来管理大规模生物信息学分析。

研究人员通过电子邮件告诉TechXplore:“当今大多数生命科学和生物医学研究的目标是如此微妙和难以发现,以至于大量数据和计算能力已成为新的现状。”“然而,研究人员通常将对命令行工具的过度依赖描述为对那些缺乏正规计算培训的人而言繁琐且高度不直观。”

已经发现专门的培训计划和研讨会在鼓励研究人员开始使用强大的方法进行大规模生物信息学分析方面特别有效。但是,大多数在计算设施上使用这些方法的技术都无法与进行大多数生物学实验的湿实验室环境很好地集成在一起。考虑到这一点,研究人员着手开发一种工具,以使生物信息学工具与湿实验室研究更好地集成。

该团队告诉TechXplore:“提出了望远镜的建议,以促进湿实验室研究与生物信息学之间的集成和更紧密的协作,从而减少传统上在计算设施中运行复杂的生物信息学分析所需的学习曲线。”“然而,挑战在于保证最终的解决方案确实能够解决这些空白,并且对于大多数研究人员来说是直观的。”

为了向精通技术的研究人员和计算能力有限的研究人员介绍他们的解决方案,研究人员决定在2018年初的第二届Hackathon活动期间介绍Telescope。Hackathon汇集了具有IT和编码技能的研究人员,为他们提供了机会学习整体的IT技能,例如,探索如何构建脚本并将生物信息学工具应用于数据集。

研究人员解释说:“我们的想法吸引了希望尽快处理数据的新手和只想以更简单的方法通过手机检查工作的技术专家。”“因此,望远镜是为社区而设计的。”

大多数在潮湿实验室环境中进行实验的研究人员都需要满足大量的时间要求。望远镜旨在帮助他们更好地管理工作量,实时监督和调整生物信息学分析。

望远镜用户界面:第一个屏幕显示集群上作业的状态。下一个屏幕显示有关第一个列出的作业的详细信息:源目录,脚本文件的名称和内容以及当前任务输出的最后几行。

本质上,Telescope加强了湿实验室实验与用于分析大量生物数据的工具之间的关系。它通过提供一个安全且用户友好的平台来做到这一点,用户可以在该平台上开始研究并管理与高性能集群中运行的生物信息学工作相关的任务。

研究人员说:“望远镜利用了Twitter的Bootstrap之类的通用Web框架来提供令人赞叹的用户体验并支持可扩展的界面。”“为了支持新用户和有经验的用户,Telescope的核心使用行业标准管理和存储用户访问密钥。”

Telescope存储的访问密钥用于通过安全外壳连接高性能计算群集,以便接收最新的作业状态更新并在需要时发出新命令(例如,删除旧任务等)。望远镜使湿实验室的科学家能够跟踪其工作状态,并直接在手机上轻松访问其生物信息学分析的初步结果。这意味着他们还可以及早发现分析中的潜在问题,并且无需使用计算机就可以将其取消。

研究人员解释说:“与在Linux终端上使用命令行的常规方法相比,Telescope是一种更加直观和交互式的工具。”“例如,共享分析结果就像共享链接一样容易,就像在Twitter或Facebook上一样。尽管如此,我们认为我们最有意义的成就是在开发之初就与传统的非计算生命科学界进行了接触”。

这种用于管理生物信息学分析的新工具密切关注了生物学研究人员的需求。实际上,该团队利用Hackathon事件利用计算分析工具收集了具有不同IT能力和经验的生物学专家的输入和反馈。

研究人员说:“我们希望从新手计算用户那里收集输入信息,因为我们想创建一种工具,以解决使用不直观命令行的最具挑战性的问题。”“然后,我们开发了一个简单且最小的Web界面,该界面可以在零设置下运行在包括手机在内的各种设备上。我们面临的挑战是在安全性与简便性之间进行权衡,并且我们通过采用行业标准协议(例如,使用PBDKS存储密钥。”

由这组研究人员开发的工具(现已在GitHub上提供)可以帮助生物学专家开展工作,帮助他们以更简单,更直观的方式管理其生物信息学分析。除了允许生物医学研究人员从其便携式设备访问大型计算设备的功能之外,Telescope是一种可定制且可扩展的软件。这意味着用户可以为其添加新功能或可以帮助进一步开发它。

研究人员说:“我们的项目现在将由南加州大学的Mangul实验室作为开源软件进行维护。”“我们还计划将Telescope集成到我们实验室的大多数分析管道中,以进一步评估用户体验。下一步,这些测试将扩展到来自更广泛社区的beta测试人员的调查。我们的总体目标是在将来为USC高性能集群的用户淘汰Telescope。在整个过程中,Mangul实验室将蓬勃发展,与社区互动以推动采用,并确保Telescope保持相关性。”

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