VL Bioinformatik für Nebenfächler - SS2018 Tim Conrad AG Medical Bioinformatics Institut für Mathematik & Informatik, Freie Universität Berlin ...

VL Bioinformatik für Nebenfächler
SS2018
Woche 1

Tim Conrad
AG Medical Bioinformatics
Institut für Mathematik & Informatik, Freie Universität Berlin

Die Themen heute

1.         Team
2.         Tutorien
3.         Prüfungsleistungen
4.         Vorlesung
5.         Geplanter Inhalt

Tim Conrad, VL Bioinformatik f. Nebenfächler, SS2018

Vorlesung

ABER:
               – VL kann auch anderes Material enthalten (z.B. heute).
               – Folien werden zeitnah online verfügbar gemacht. Eine Mitschrift des
                 Folieninhaltes ist nicht nötig.
               – Die Folien sind KEIN Skript. Hinzu kommen Erklärungen,
                 Tafelanschrieb, Beispiele, Hinweise, Anekdoten, Overheadfolien, …

               Gehen Sie in die Vorlesung und
                machen Sie sich Notizen.

VL Homepage(s):
       • http://www.medicalbioinformatics.de/teaching
       • Seite/Gruppe im KVV

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Soweit zum Administrativen

                          Fragen zur „Verwaltung“?

Tim Conrad, VL Bioinformatik f. Nebenfächler, SS2018

Was ist Bioinformatik?

•     Bioinformatics, n. The science of information and information flow in biological
      systems, esp. of the use of computational methods in genetics and genomics.
      (Oxford English Dictionary)

•     “Research, development, or application of computational tools and approaches for
      expanding the use of biological, medical, behavioral or health data, including those
      to acquire, store, organize, archive, analyze, or visualize such data.”
      (NIH)

•     "The mathematical, statistical and computing methods that aim to solve biological
      problems using DNA and amino acid sequences and related information.“
      (Fredj Tekaia, Institut Pasteur)

•     "I do not think all biological computing is bioinformatics, e.g. mathematical
      modeling is not bioinformatics, even when connected with biology-related
      problems. In my opinion, bioinformatics has to do with management and the
      subsequent use of biological information, particular genetic information.“
      (Richard Durbin, Sanger Center)

                                                       http://www.geocities.com/bioinformaticsweb/definition.html
Tim Conrad, VL Bioinformatik f. Nebenfächler, SS2018

Was ist Bioinformatik nicht?

• Biologisch-inspirierte (Be)-Rechnungen
  oder Algorithmen, wie z.B. Genetische
  Algorithmen (GA) oder Neuronale
  Netzwerke (NN)

• Allerdings: Anwendung von GAs oder
  NNs, um biologische Probleme zu
  lösen, kann wieder Bioinformatik sein.

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Verwandte Gebiete

•     Computational Biology
•     Systems Biology
•     Mathematical Biology
•     Computational Chemistry
•     Biophysics
•     (Computational) Genomics
•     Comparative genomics
•     Functional genomics
•     (Computational) Proteomics
•     Pharmacogenomics, Pharmacogenetics, Pharmacokinetics
•     Pharmacoinformatics
•     Chemoinformatics
•     Biomedical Informatics / Medical Informatics
•     Agroinformatics / Agricultural informatics

                                 http://factsfiguiresandmore.blogspot.com/2008/08/definitions-of-fields-related-to.html

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Mathematical Biology

Mathematical     biology     “tackles
biological  problems,      but    the
methods it uses to tackle them need
not be numerical and need not be
implemented     in    software     or
hardware.”

 Alan Turing

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Turing über biologische Komplexität

•     “It must be admitted that the biological examples which it has been
      possible to give in the present paper are very limited.

•     This can be ascribed quite simply to the fact that biological
      phenomena are usually very complicated. Taking this in combination
      with the relatively elementary mathematics used in this paper one
      could hardly expect to find that many observed biological
      phenomena would be covered.

•     It is thought, however, that the imaginary biological systems which
      have been treated, and the principles which have been discussed,
      should be of some help in interpreting real biological forms.”

Alan Turing, The Chemical Basis of Morphogenesis, 1952

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Systembiology

• “Biologie von Netzwerken”

• Integration verschiedener
  Ebenen von Informationen
  um zu verstehen, wie
  biologische Systeme
  funktionieren

     Overview of metabolic pathways,
     KEGG database,
     www.genome.jp/kegg/

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Warum ist Bioinformatik wichtig?

• Neue Messmethoden produzieren
  riesige Mengen an biologischen Daten
        − Es werden neue Techniken zur Datenanalyse gebraucht, um daraus
          sinnvolle Informationen zu gewinnen.
        − Die typischen Messmethoden produzieren verrauschte Daten, wobei auch
          noch viele Werte fehlen.

• Paradigmenwechsel in der Biologie
        − Anwendung von Bioinformatik in der Forschung

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Typische Fähigkeiten eines Bioinformatikers

• Statistische Methoden der Datenanalyse
        •    Große Datenmengen
        •    Viel Rauschen
        •    Fehlende Werte
        •    # Attribute >> # Daten Punkte

• Programmiersprachen
        •    Imperative Sprachen: Java, C/C++
        •    Skriptsprachen: Python, Perl, Ruby
        •    Viele Daten-/Textformate: Notwendigkeit für Parser
        •    Integration von Daten und Tools
        •    Kenntnis von wissenschaftlichen Programmier-Paketen, -Bibliotheken

• Datenstrukturen, Datenbanken
• Modellierung
• Kommunikationsfähigkeit
        •    Notwendiges Hintergrundwissen in den notwendigen Disziplinen (Bio, Chemie, Informatik, …)

Tim Conrad, VL Bioinformatik f. Nebenfächler, SS2018

Mehr Informationen im Internet unter
medicalbioinformatics.de/teaching
Vielen Dank!
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