science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Telescope:een tool om bioinformatica-analyses op mobiele apparaten te beheren

Telescooparchitectuur:de jobmanager verzamelt jobinformatie door via zijn connectiemanager verbinding te maken met het doelcluster. De lokale database van Telescope houdt deze informatie bij, die door de gebruikersinterface wordt omgezet in een (mobielvriendelijke) webpagina. Krediet:Brito et al.

Een team van onderzoekers aan de UCLA, de Universiteit van São Paulo, de Federale Universiteit van São Carlos en de Universiteit van Zuid-Californië hebben onlangs een interactieve tool ontwikkeld voor het beheren van grootschalige bio-informatische analyses in realtime en vanaf draagbare apparaten. Dit nieuwe hulpmiddel, genaamd telescoop, werd voor het eerst gepresenteerd in een paper dat vooraf was gepubliceerd op arXiv .

Het team dat Telescope heeft ontwikkeld, omvat postdoctorale fellows van UCLA Collaboratory, een onderzoekslab aan het Instituut voor Kwantitatieve en Computationele Biowetenschappen van de universiteit. Door bij UCLA Collaboratory te werken, kunnen deze onderzoekers communiceren met andere studenten en faculteitsleden van de universiteit die verschillende niveaus van expertise hebben in computationele biologie. Deze interacties hebben het team uiteindelijk geïnspireerd om een ​​gebruiksvriendelijke tool te ontwikkelen voor het beheren van grootschalige bioinformatica-analyses.

"De meeste biowetenschappen en biomedische studies richten zich tegenwoordig op effecten die zo subtiel en moeilijk te detecteren zijn dat grote hoeveelheden gegevens en rekenkracht de nieuwe status-quo zijn geworden, " vertelden de onderzoekers TechXplore via e-mail. "Vaak, echter, onderzoekers beschrijven de buitensporige afhankelijkheid van opdrachtregelprogramma's als omslachtig en zeer onintuïtief voor degenen die geen formele computertraining hebben."

Gespecialiseerde trainingsinitiatieven en workshops zijn bijzonder effectief gebleken bij het aanmoedigen van onderzoekers om krachtige methoden te gaan gebruiken voor grootschalige bioinformatica-analyses. Echter, de meeste technieken om toegang te krijgen tot deze methoden op computerfaciliteiten zijn niet erg goed geïntegreerd in natte lab-omgevingen, waar de meeste biologie-experimenten worden uitgevoerd. Met dit in gedachten, de onderzoekers wilden een tool ontwikkelen die een betere integratie tussen bioinformatica-tools en wet lab-onderzoek mogelijk zou maken.

"Telescope werd voorgesteld om de integratie en nauwere samenwerking tussen wet lab-onderzoek en bio-informatica te bevorderen, het verminderen van de leercurve die traditioneel nodig is om complexe bioinformatica-analyses uit te voeren in computerfaciliteiten, " vertelde het team aan TechXplore. "De uitdaging, echter, garandeerde dat de uiteindelijke oplossing inderdaad de hiaten zou wegwerken en intuïtief zou zijn voor de meeste onderzoekers."

Om hun oplossing te presenteren aan zowel technisch onderlegde onderzoekers als mensen met beperkte rekenvaardigheden, de onderzoekers besloten Telescope begin 2018 te introduceren tijdens het II Hackathon-evenement. Hackathon brengt onderzoekers samen met IT- en codeervaardigheden, hen de kans te bieden om als groep IT-vaardigheden te leren, bijvoorbeeld, onderzoeken hoe scripts kunnen worden gebouwd en bioinformatica-tools kunnen worden toegepast op datasets.

"Ons idee trok zowel nieuwkomers aan die hun handen vuil wilden maken door zo snel mogelijk rechtstreeks met gegevens te werken, als technisch onderlegde mensen die gewoon een eenvoudigere manier wilden om hun werk vanaf hun telefoon te controleren, " legden de onderzoekers uit. "De telescoop is dus ontworpen van en voor de gemeenschap."

De meeste onderzoekers die experimenten uitvoeren in natte lab-omgevingen, moeten aan aanzienlijke tijdseisen voldoen. Telescope is ontworpen om hen te helpen hun werklast beter te beheren, het realtime begeleiden en bijsturen van bioinformatica-analyses.

Telescoop gebruikersinterface:Het eerste scherm toont de status van de taken op het cluster. Het volgende scherm toont gedetailleerde informatie over de eerst vermelde job:brondirectory, naam en inhoud van het scriptbestand, en laatste regels van de huidige taakuitvoer. Krediet:Brito et al.

Eigenlijk, Telescoop versterkt de relatie tussen wetlab-experimenten en tools voor het analyseren van grote hoeveelheden biologische data. Het doet dit door een veilig en gebruiksvriendelijk platform te bieden waarop gebruikers hun onderzoek een kickstart kunnen geven en taken kunnen beheren die relevant zijn voor bioinformatica-taken die in hoogwaardige clusters worden uitgevoerd.

"Telescope maakt gebruik van gemeenschappelijke webframeworks zoals Twitter's Bootstrap om een ​​oogstrelende gebruikerservaring te bieden en een uitbreidbare interface te ondersteunen, ", aldus de onderzoekers. "Van plan om zowel nieuwe als ervaren gebruikers te ondersteunen, De kern van Telescope beheert en bewaart gebruikerstoegangssleutels met behulp van industriestandaarden."

De toegangssleutels die door Telescope zijn opgeslagen, worden gebruikt om krachtige rekenclusters te verbinden via een beveiligde shell om de laatste taakstatusupdates te ontvangen en nieuwe opdrachten uit te geven wanneer dat nodig is (bijv. oude taken verwijderen enz.). Met Telescope kunnen wet-lab-wetenschappers de status van hun werk volgen en gemakkelijk toegang krijgen tot voorlopige resultaten van hun bio-informatica-analyses, rechtstreeks op hun mobiele telefoons. Dit betekent dat ze mogelijke problemen met hun analyses ook vroegtijdig kunnen identificeren en annuleren zonder dat ze een computer hoeven te gebruiken.

"Vergeleken met de gebruikelijke benadering van het gebruik van opdrachtregels op Linux-terminals, Telescoop is een meer intuïtieve en interactieve tool, " legden de onderzoekers uit. "Bijvoorbeeld, het delen van analyseresultaten is net zo eenvoudig als het delen van een link, zoals je zou doen op Twitter of Facebook. Niettemin, we zijn van mening dat onze meest betekenisvolle prestatie de betrokkenheid bij de traditioneel niet-computationele life sciences-gemeenschap was aan het begin van de ontwikkeling."

Deze nieuwe tool voor het beheren van bioinformatica-analyses hield goed rekening met de behoeften van biologieonderzoekers. In feite, het team profiteerde van het Hackathon-evenement om input en feedback te verzamelen van biologie-experts met verschillende gradaties van IT-competentie en ervaring met behulp van computationele analysetools.

"We verzamelden input van beginnende computergebruikers, omdat we een tool wilden maken die de meest uitdagende punten van het gebruik van niet-intuïtieve opdrachtregels aanpakt, " zeiden de onderzoekers. "Toen ontwikkelden we een eenvoudige en minimale webinterface die op verschillende apparaten kan draaien, inclusief mobiele telefoons, met nul instelling. De uitdaging was om eenvoud af te wisselen met veiligheid, en we hebben een goede balans bereikt door gebruik te maken van industriestandaard protocollen, zoals het opslaan van sleutels met PBDKS."

De tool ontwikkeld door deze groep onderzoekers, die nu beschikbaar is op GitHub, kan biologiedeskundigen bijstaan ​​in hun werk, hen te helpen hun bioinformatica-analyses op een eenvoudigere en intuïtievere manier te beheren. Naast het toestaan ​​van biomedische onderzoekers om vanaf hun draagbare apparaten toegang te krijgen tot de kracht van grote rekenfaciliteiten, Telescope is een aanpasbare en uitbreidbare software. Dit betekent dat gebruikers er nieuwe functies aan kunnen toevoegen of kunnen helpen om het verder te ontwikkelen.

"Ons project zal nu worden onderhouden door het Mangul Lab van het USC als open-source software, " the researchers said. "We are also planning to integrate Telescope into most of our lab's analyses pipelines in order to evaluate user experience further. As the next step, these tests will be expanded to a poll of beta testers from a broader community. Our overarching goal is to roll out Telescope for the users of USC's high-performance cluster in the future. Throughout this process, the Mangul lab will thrive to engage with the community to drive adoption and ensure that Telescope remains relevant."

© 2019 Wetenschap X Netwerk