Arquitetura do telescópio:o gerenciador de trabalho reúne informações de trabalho conectando-se ao cluster de destino por meio de seu gerenciador de conexões. O banco de dados local do Telescope mantém registros dessas informações, que é processado pela interface do usuário em uma página da web (compatível com dispositivos móveis). Crédito:Brito et al.
Uma equipe de pesquisadores da UCLA, a Universidade de São Paulo, a Universidade Federal de São Carlos e a University of Southern California desenvolveram recentemente uma ferramenta interativa para o gerenciamento de análises bioinformáticas em grande escala em tempo real e a partir de dispositivos portáteis. Esta nova ferramenta, chamado Telescópio, foi apresentado pela primeira vez em um artigo pré-publicado em arXiv .
A equipe que desenvolveu o Telescope inclui pós-doutorandos do UCLA Collaboratory, um laboratório de pesquisa no Instituto de Biociências Quantitativas e Computacionais da universidade. Trabalhar no UCLA Collaboratory permite que esses pesquisadores interajam com outros alunos e membros do corpo docente da universidade que possuem diversos níveis de especialização em biologia computacional. Essas interações foram o que inspiraram a equipe a desenvolver uma ferramenta amigável para o gerenciamento de análises de bioinformática em grande escala.
"A maioria dos estudos biomédicos e das ciências da vida hoje visa efeitos tão sutis e difíceis de detectar que grandes quantidades de dados e poder computacional se tornaram o novo status quo, "os pesquisadores disseram ao TechXplore por e-mail." Freqüentemente, Contudo, os pesquisadores descrevem a dependência excessiva de ferramentas de linha de comando como incômoda e altamente não intuitiva para aqueles que carecem de treinamento computacional formal. "
Iniciativas de treinamento especializado e workshops têm se mostrado particularmente eficazes para encorajar pesquisadores a começar a usar métodos poderosos para análises de bioinformática em larga escala. Contudo, a maioria das técnicas para acessar esses métodos em instalações computacionais não são muito bem integradas com ambientes de laboratório úmido, onde a maioria dos experimentos de biologia são realizados. Com isso em mente, os pesquisadores decidiram desenvolver uma ferramenta que permitiria uma melhor integração entre as ferramentas de bioinformática e a pesquisa de laboratório molhado.
"O telescópio foi proposto para fomentar a integração e a colaboração mais estreita entre a pesquisa de laboratório úmido e a bioinformática, reduzindo a curva de aprendizado tradicionalmente necessária para executar análises de bioinformática complexas em instalações computacionais, "a equipe disse ao TechXplore." O desafio, Contudo, estava garantindo que a solução final realmente abordaria as lacunas e seria intuitiva para a maioria dos pesquisadores. "
A fim de apresentar sua solução para pesquisadores experientes em tecnologia e aqueles com habilidades computacionais limitadas, os pesquisadores decidiram apresentar o Telescope durante o evento II Hackathon no início de 2018. Hackathon reúne pesquisadores com habilidades em TI e codificação, oferecendo a eles a oportunidade de aprender habilidades de TI como um grupo, por exemplo, explorando como construir scripts e aplicar ferramentas de bioinformática a conjuntos de dados.
"Nossa ideia atraiu tanto novatos que queriam colocar a mão na massa trabalhando diretamente com dados o mais rápido possível quanto conhecedores de tecnologia que queriam apenas uma maneira mais fácil de verificar seu trabalho em seus telefones, "Os pesquisadores explicaram." O telescópio foi projetado para a comunidade.
A maioria dos pesquisadores que realizam experimentos em ambientes úmidos de laboratório precisa atender a demandas de tempo substanciais. O telescópio foi projetado para ajudá-los a gerenciar melhor sua carga de trabalho, supervisionar e ajustar análises de bioinformática em tempo real.
Interface do usuário do telescópio:A primeira tela exibe o status dos trabalhos no cluster. A próxima tela mostra informações detalhadas sobre o primeiro trabalho listado:diretório de origem, nome e conteúdo do arquivo de script, e últimas linhas da saída da tarefa atual. Crédito:Brito et al.
Essencialmente, O telescópio fortalece a relação entre experimentos de laboratório úmido e ferramentas para analisar grandes quantidades de dados biológicos. Ele faz isso fornecendo uma plataforma segura e amigável na qual os usuários podem iniciar suas pesquisas e gerenciar tarefas relevantes para trabalhos de bioinformática executados em clusters de alto desempenho.
"O Telescope aproveita estruturas comuns da web, como o Bootstrap do Twitter, para fornecer uma experiência atraente ao usuário e oferecer suporte a uma interface extensível, "disseram os pesquisadores." Com a intenção de oferecer suporte a usuários novos e experientes, O núcleo do Telescope gerencia e armazena as chaves de acesso do usuário usando os padrões da indústria. "
As chaves de acesso armazenadas pelo Telescope são usadas para conectar clusters computacionais de alto desempenho através de um shell seguro, a fim de receber as atualizações de status de trabalho mais recentes e emitir novos comandos sempre que necessário (por exemplo, excluindo tarefas antigas, etc.). O telescópio permite que cientistas de laboratório úmido rastreiem o status de seu trabalho e acessem facilmente os resultados preliminares de suas análises de bioinformática diretamente em seus telefones celulares. Isso significa que eles também podem identificar problemas potenciais com suas análises desde o início e cancelá-los sem ter que usar um computador.
"Em comparação com a abordagem usual de usar linhas de comando em terminais Linux, O telescópio é uma ferramenta mais intuitiva e interativa, "explicaram os pesquisadores." Por exemplo, compartilhar os resultados da análise é tão fácil quanto compartilhar um link, como você faria no Twitter ou Facebook. Apesar disso, sentimos que nossa conquista mais significativa foi o engajamento com a comunidade tradicionalmente não computacional das ciências da vida no início do desenvolvimento. "
Essa nova ferramenta de gerenciamento de análises de bioinformática levou em consideração as necessidades dos pesquisadores da biologia. Na verdade, a equipe aproveitou o evento Hackathon para coletar informações e feedback de especialistas em biologia com vários graus de competência e experiência em TI usando ferramentas de análise computacional.
"Reunimos dados de usuários computacionais novatos, já que queríamos criar uma ferramenta que abordasse os pontos mais desafiadores do uso de linhas de comando não intuitivas, "disseram os pesquisadores." Em seguida, desenvolvemos uma interface da web simples e mínima que pode ser executada em vários dispositivos, incluindo telefones celulares, com configuração zero. O desafio era trocar a simplicidade pela segurança, e alcançamos um bom equilíbrio empregando protocolos padrão da indústria, como o armazenamento de chaves usando PBDKS. "
A ferramenta desenvolvida por este grupo de pesquisadores, que agora está disponível no GitHub, pode ajudar especialistas em biologia em seu trabalho, ajudando-os a gerenciar suas análises de bioinformática de forma mais simples e intuitiva. Além de permitir que pesquisadores biomédicos acessem o poder de grandes instalações computacionais de seus dispositivos portáteis, O telescópio é um software personalizável e extensível. Isso significa que os usuários podem adicionar novos recursos a ele ou podem ajudar a desenvolvê-lo ainda mais.
"Nosso projeto agora será mantido pelo Mangul Lab da USC como software de código aberto, "disseram os pesquisadores." Também estamos planejando integrar o Telescope na maioria dos canais de análise de nosso laboratório para avaliar melhor a experiência do usuário. Na próxima etapa, esses testes serão expandidos para uma votação de testadores beta de uma comunidade mais ampla. Nosso objetivo geral é lançar o Telescope para os usuários do cluster de alto desempenho da USC no futuro. Ao longo deste processo, o laboratório Mangul terá sucesso para se envolver com a comunidade para impulsionar a adoção e garantir que o Telescope permaneça relevante. "
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