Metodi informatici per la Biologia

Metodi informatici per la Biologia
Tommaso Russo – AA 2014/2015
PARTE I: Panoramica del corso
2
Obiettivi del Corso
¤  Offrire una una panoramica delle moderne applicazioni
informatiche per la biologia: dai diversi linguaggi/
ambienti di programmazioni alle differenti basi di dati
che i biologi utilizzano durante le loro ricerche
¤  Fornite un orientamento nella scelta delle metodologie
più opportune per specifici casi di studio
3
Organizzazione del Corso
¤  Parte #1: consolidamento delle basi conoscitive relative
all’informatica e all’utilizzo dei più comuni software per:
¤  l’organizzazione e editing dei dati (fogli di lavoro e
database);
¤  la produzione e manipolazione di documenti (editor di testo
come Microsoft Word e Latex);
¤  alle differenze tra applicazioni e codici proprietari e opensource;
¤  alle diverse architetture informatiche ed ai sistemi operative
Windows, Unix e Linux.
4
Organizzazione del Corso
¤  Parte #2: approfondimenti su casi di studio specifici
relativi:
¤  all’ambiente R;
¤  al linguaggio C++;
¤  al linguaggio MySQL;
¤  al linguaggio Python;
¤  alla geo-informatica
¤  approfondimenti specifici potranno essere impartiti sulla
base della richiesta didattica degli studenti del loro livello di
formazione.
5
Programma analitico del corso
¤  Introduzione alla struttura e funzionamento del computer.
¤  Panoramica delle principali architetture informatiche e dei
principali sistemi operativi (Windows, OS, Linux): caratteristiche,
vantaggi e svantaggi;
¤  Panoramica dei più comuni software per elaborazione testi e dati.
Fogli di stile e produzione di documenti e report scientifici;
¤  Basi dati: dai documenti di testo ai database alle immagini
georeferenziate alle sequenze di codice genetico.
¤  Introduzione alla programmazione: cos’è un algoritmo e come lo si
costruisce;
¤  Pseudocodice e codice: similarità e differenze dei diversi ambienti
e linguaggi di programmazione ed analisi;
6
Programma analitico del corso
¤  L’ambiente R: caratteristiche, potenzialità, vantaggi e limiti.
Approfondimenti su specifici casi di studio;
¤  Il linguaggio C++: problematiche, sintassi e utilizzo di base;
¤  Il linguaggio MySQL e la gestione dei database: un
approccio moderno alla archiviazione, gestione ed utilizzo
di grandi quantità di informazioni;
¤  Il linguaggo Python e la manipolazione di dati genetici;
¤  La geostatica: ArcGIS e Q-Gis. Elaborazione di dati spaziali e
manipolazione di immagini da satellite;
¤  Approfondimenti specifici da definire durante il corso.
7
Perché “Metodi Informatici” per la
Biologia?
§ 
Parti significative di indagine scientifica sono
svolte sui modelli piuttosto che sulla realtà
¤  In particolare la ricerca scientifica si avvale oggi di
simulazioni per studiare, ad esempio
§  La formazione e lo sviluppo di galassie
§  La dinamica dettagliata di reazioni ioniche
§  Aspetti del processo di evoluzione della vita
§  …
§  Ma che cos’è una simulazione e quale relazione ha con
il concetto di modello?
8
Perché “Metodi Informatici” per la
Biologia?
“A computer simulation is any-computer implemented
method for exploring the properties of mathematical
models where analytical methods are
unavailable” [Humphreys 1991]
§  Le simulazioni sono generalmente usate in connessione
con modelli dinamici
§  Lo scopo di una simulazione è di risolvere le equazioni di
moto di un modello dinamico che rappresenta
l’evoluzione temporale di un sistema target
¤  Non c’è soluzione analitica alle equazioni che rappresentano
l’evoluzione di un sistema
¤  È possibile un processo di approssimazione per cui le
equazioni differenziali sono trasformate in equazioni alle
differenze
¤  I valori di queste equazioni possono essere calcolati tramite
un computer
9
Risorse e Riferimenti:
¤  Il materiale di questa lezione è stato assemblato
utilizzzando le seguenti risorse disponili online:
¤  http://home.deib.polimi.it/schiaffo/TFI/XII_050508.ppt
10