Biocuradores – quem são esses caras?

Saiu na Nature de 4 de setembro de 2008 e na PLoS Computational Biology de 27 de agosto , alguns artigos e comentários sobre o papel dos biocuradores (“biocurators”) na ciência atual.

Mas por que surgiram, quem são e o que fazem esses biocuradores?

Pra começar, eles nasceram com essa grande avalanche de dados, muito falada atualmente, iniciada na última década e com o acesso rápido a todos esses dados por meios eletrônicos.

Um exemplo legal do artigo da Nature: mais de 18 milhões de artigos científicos estão indexados no PubMed, mais de de 260.000 espécies de organismos têm sequências de nucleotídeos depositadas em bases de dados online e foi anunciado recentemente que irão sequenciar 1.000 genomas humanos em três anos para o estudo de SNPs! É realmente um monte de informação pra analisar!

Biocuradores geralmente são biólogos que possuem uma mescla de habilidades que variam desde realizar pesquisas científicas anvançadas, passando por uso e administração de bancos de dados, conhecimento de múltiplos sistemas operacionais e linguagens de script.

Essas habilidades são necessárias exatamente para lidar com essa grande quantidade de dados. Biocuradores lidam com o “raw data”, extraem informações de publicações científicas, marcam, formatam e categorizam os dados e disponibilizam a informação online no final.

Na Plos são citados dois exemplos de biocuradores. Um atua no PDB curando e validando os modelos tri-dimensionais de proteínas lá depositados. Outro no IEDB, um banco de dados sobre imunologia, onde ele extrai informações sobre as sequências desse banco.

Aqui na Vetta, acho que posso dizer que eu o Lúcio e o Kenji compomos o time de biocuradores da Biomind (apesar de eu ser o único biólogo). ;-)

Nas atividades que participo, nós analisamos informações de sets de dados de microarrays, lidando e formatando tabelas com milhares de genes, muitas vezes tentando encontrar notações não redundantes para cada gene e colocando tudo em um formato adequado para rodar as análises de classificação por machine learning. Como diria o Lúcio, é preciso ‘crunchar’ os dados antes de analisar. ;-)

Depois é necessário verificar os resultados, checando as funções de diversos genes em diversas bases de dados, analisando a literatura científica e cruzando as informações pra ver se os resultados obtidos fazem algum sentido biológico.

Dá muito trabalho mas é bastante gratificante, principalmente quando dá certo! ;-)

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Bússolas ambulantes

Essa é tão engraçada que merece um post. Saiu na PNAS de 25 de Agosto: gado doméstico (as famosas vacas) e veados campeiros (roe deer) costumam alinhar seus eixos corporais de acordo com o campo magnético da Terra, na direção norte-sul, enquanto pastoreiam ou dormem !

Como isso foi descoberto? Imagens de satélite e também observações de campo. Foram ~8.500 vacas e ~3.000 veados campeiros. Engraçado que ninguém nunca havia reparado esse fenômeno antes.

E ainda não se sabe o porque desse comportamento. Algum resquício da evolução quando eles eram animais migratórios? Será que existe algum sensor em seus cérebros que detectam o campo magnético da Terra?

Agora, se alguém ficar totalmente perdido e sem orientação no campo, já sabe. Olhe uma vaca pastoreando. Sua cabeça provavelmente estará apontando para o norte. ;-)

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Systems biology – com ‘b’ minúsculo

Apesar da modelagem e simulações de sistemas ser uma prática bastante antiga, o grande aumento de dados e informações sobre sistemas biológicos, especialmente na última década, fez surgir um ‘ramo’ da bioinformática denominado Systems Biology.

Trabalhar com systems biology significa criar modelos e simulações que tentam descrever o funcionamento de moléculas, reações bioquímicas e até sistemas celulares inteiros!

Um dos grandes problemas atualmente na system biology é na modificação e reuso de modelos pré-existentes. Parece que os modelos já criados são muito específicos e de difícil entendimento para quem não participou na sua criação. Na tentativa de sanar tal problema, surgiu a SBML, ou Systems Biology Markup Language, que é um formato comum de troca de dados, que usa XML.

A little b, o assunto do post de hoje, é, diferentemente da SBML, uma linguagem de programação open source desenvolvida no intuito de se criar modelos matemáticos de fácil troca e reúso. Criado na Bauer Center for Genomics Research, little b foi desenvolvida em LISP. A escolha da linguagem foi explicada assim: LISP parece conseguir tratar de problemas de grande complexidade com mais facilidade que outras linguagens.

Mais especificamente, LISP parece abstrair a complexidade biologica mais facilmente em linhas de código de fácil entendimento – acho que os computeiros podem explicar melhor , tem algo a ver com o sistema de macros :-)

Para exemplificar melhor, vai abaixo um exemplo interessante de código little b, que pode ser acessado em um curso-rápido disponibilizado: a isomeração de Glucose 6P (G6P) em Frutose 6P (F6P), reação reversível e parte da via glicolítica, catalizada pela enzima Glucose 6P Isomerase (G6PI) - os bioquímicos vão adorar ;-)

G6P + G6PI <-> G6PI + F6P

Para saber mais sobre little b, acessem diretamente o paper publicado ou então a home page. E boa modelagem a todos!

PS: enquanto isso estou esperando uma resposta do Aneil Mallavarapu, um dos autores da linguagem, pra saber por que a linguagem se chama little b :-)

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OpenCog: Inteligência Artificial livre

Há alguns meses estamos trabalhando em um conjunto de projetos bem interessante aqui no Labs. Normalmente, eu não anuncio projetos em desenvolvimento no blog a não ser que os julgue de interesse de boa parte dos leitores, como foi o caso dos cachorros virtuais. Bom, esse projeto está chegando ao ponto em que podemos (e queremos) recrutar colaboradores externos, e envolve diversas tecnologias que já discutimos por aqui.

O OpenCog é um conjunto de projetos de software livre, relacionados a inteligência artificial. É patrocinado pela Novamente (nosso parceiro nos EUA para projetos de IA) e pelo SIAI (Singularity Institute for Artificial Intelligence), com apoio de outras empresas, entre elas o Vetta Labs (onde hoje duas pessoas se dedicam ao projeto) e o Google (patrocinando estudantes via Google Summer of Code). Estamos empacotando diversas tecnologias que desenvolvemos ao longo dos últimos sete anos, e abrindo seu código para a comunidade. Tomamos essa decisão porque acreditamos que os projetos que fazem parte do OpenCog estão se aproximando de um nível de maturidade em que podem ser muito úteis para pesquisadoras em IA e áreas correlatas, e atrair uma comunidade ao redor dos mesmos nos permitirá continuar seu desenvolvimento de forma mais rápida que vínhamos conseguindo dentro da Novamente e do Labs, onde o trabalho de pesquisa sempre tem que competir por recursos com objetivos mais focados em necessidades imediatas dos clientes que pagam as contas.

O OpenCog é composto de um framework que oferece uma fundação para o desenvolvimento de diversos métodos de IA, em uma abordagem de sistemas multiagentes, que trabalham sobre uma base de conhecimento comum. Além do framework, o programa inicial inclui projetos de processamento de linguagem natural (inclusive as tecnologias mencionadas no excelente post introdutório do Murilo), raciocínio probabilístico e computação evolutiva. Combinando esses projetos é possível construir sistemas para uma enorme variedade de objetivos.

Um desses sistemas exemplo será a versão software livre dos
nossos cachorros virtuais, que estamos criando sob patrocínio da RealeXtend e estará disponível em outubro.

Fomos agraciados esse ano também com 11 projetos patrocinados pelo Google Summer of Code. Nada mal para um programa recém-lançado. É o mesmo número de projetos aprovados para a Debian, e mais que muita gente famosa obteve: Wikimedia Foundation, One Laptop Per Child, GCC e outros. O leitor interessado pode conferir os projetos aqui. Quando esses projetos forem concluídos devemos postar mais detalhes por aqui.

Recentemente nós completamos a documentação de boa parte dos planos de longo prazo para o OpenCog, na forma de um “wikibook“. Existem também um canal de IRC, listas de discussão, blogs e uma rede social dedicados ao OpenCog. A partir de setembro, teremos discussões semanais sobre os planos e projetos do OpenCog no IRC. Com tudo isso, espero que leitores com formação técnica e interesse por inteligência artificial se sintam encorajados a se juntar ao time OpenCog. Serão muito bem vindos.

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Pra que se exercitar?! Tome as pílulas do Dr. Evans!

Antes eu havia falado da pílula contra o envelhecimento, agora a novidade pode ser o surgimento das pílulas do exercício! E elas têm coisas em comum.

O Dr. Ronald M. Evans, do Salk Institute em San Diego- EUA, foi o cientista que liderou um estudo usando duas drogas, a Aicar e a GW1516, em camundongos. O experimento consistia em administrá-las e depois medir a resistência física de camundongos em esteiras elétricas.

A Aicar se mostrou tão efetiva no aumento da resistência como são os exercícios físicos. Ela parece sinalizar ao organismo para que sejam mais produzidos músculos com fibras do tipo 2 (com mais mitocôndrias, boas para resistir à fadiga). Dessa forma os camundongos aumentaram sua resistência muscular sem fazer esforço. Surpreendente. :-D

Já a GW1516 também mostrou aumento na resistência física, porém os camundongos precisavam fazer um pouco de exercício para que houvesse um efeito similar ao da Aicar.

Ambas as drogas atuam ativando uma proteína, a PPAR-delta, que está relacionada na sinalização para a célula queimar gordura. O mais interessante é que o Resveratrol também participa na ativação da PPAR-delta. E também já foi provado que doses grandes de resveratrol aumentam bastante a resistência física de camundongos na esteira.

Bom, ainda existe muita pesquisa a ser feita e essas drogas ainda não foram testadas em seres humanos (apesar do resveratrol já ser vendido como suplemento alimentar em alguns países). Agora já podemos pensar duas vezes antes de usar a frase “no pain, no gain”. ;-)

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Google x Wikipedia

O Google lançou no dia 23 de Julho um concorrente do Wikipedia chamado knol. Diferentemente do Wikipedia, os autores de artigos do knol serão identificados e seus artigos não poderão ser editados por outros. Outros usuários poderão somente comentar, criticar e sugerir alterações (que poderão ou não ser incorporadas pelo autor). Além disso, com o intuito de motivar as contribuições, parte do lucro dos anúncios no site será distribuída para os autores.

O Google não será responsável por editar os artigos e não irá certificar nenhum conteúdo. Será função dos leitores identificar a qualidade dos artigos e dos autores pelos comentários.

Agora vamos ver se a máquina de busca anunciada pelo fundador da Wikipedia Jimmy Wales irá mesmo ser um concorrente forte do Google, ou se o knol irá ganhar o espaço da Wikipedia.

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Na Biologia, a moda agora é criar um Wiki

Há um mês atrás eu postei sobre o WikiProteins, que é um Wiki biológico destinado à anotação de proteínas.

Mais recentemente, no início desse mês, a PloS Biology publicou um artigo sobre o Wiki Genes. O Wiki Genes é algo bastante parecido como o WikiProteins, mas voltado para prover informação sobre genes. E é voltado para ser implementado na própria WikiPedia!

A idéia dos caras foi a de colocar uma entrada na WikiPedia pra cada gene humano (e ainda pra alguns organismos modelo como o camundongo). A premissa foi a de que editores de Wikis preferem editar entradas já existentes do que criar novas. Dessa forma, a geração desses stubs (entradas no Wiki com pequenas coleções de informações) deverá alavancar a edição de genes humanos na WikiPedia.

O que eles fizeram foi parsear as entradas de todos os genes presentes no Entrez Gene e gerar cerca de 7500 stubs. Melhor do que as meras 650 entradas que existiam anteriormente. ;-) Aparentemente o resto das entradas ainda está sendo gerado - o Entrez Gene contém informação de 39950 genes humanos - não que esse seja o número total de genes humanos, mas essa é outra história. ;-)

O parser, que foi feito em Java, produz um stub diretamente em “wiki-text” e o código-fonte está disponível.

Também na PLoS saiu bem recentemente um outro artigo sobre um Wiki na área de biologia, dessa vez o Wiki Pathways. Os pathways, na biologia, são uma representação de uma miríade de interações, reações e regulações, seja entre genes, proteínas ou compostos biológicos. Por serem extremamente complexos e difíceis de curar e compilar, a estratégia foi também a de gerar um Wiki.

Aparentemente, com essa enxurrada de dados biológicos sendo gerados à todo vapor (vide as “ômicas” da vida – genômicas, proteômicas,metabolômicas, etc.), a corrente agora é para a integração desses dados, em ferramentas que permitem updates rápidos e fáceis.

E pelo visto, esses novos Wikis são o tipo de ferramenta que vêm a calhar nesse momento, pois tornam os dados acessíveis e editáveis aos curadores especialistas bem como para a comunidade em geral.

Vamos ver se a moda pega.

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Onde call-centers jamais estiveram…

A ídeia para esse post surgiu de um trecho do livro O Mundo é Plano, escrito por Thomas L. Friedman. O livro eu ainda não terminei de ler mas, além da leitura agradável, já me forneceu este post. A ele então.

Lanchonetes drive-thru ainda são raras no Brasil, encontradas quase que unicamente em capitais e e possivelmente em grandes cidades do interior paulista, mas já estão no imaginário popular graças aos filmes adolescentes da Sessão da Tarde. Dai que veio minha surpresa ao ler sobre Shannon Davis, e suas franquias drive-thru do Mc Donald’s.

Localizadas no estado do Missouri (EUA), o atendimento dos clientes nestas lojas é realizado por funcionários que se encontram em um call-center no estado do Colorado a mais de 1400 quilômetros de distância. O pessoal da cozinha, por motivos óbvios, ainda trabalha no local ;-) .

O sistema utilizado permite aos atendentes conversarem com os clientes em outro estado, tirarem uma foto digital destes, apresentarem o pedido para conferência e depois enviar o pedido, com a foto do cliente, para o pessoal da cozinha. Um detalhe interessante de segurança, as fotos são apagadas assim que os pedidos são entregues.

Resultado da inovação: menores custos, atendimento mais rápido e e com menos erros, ou seja, ganho para o dono do estabelecimento e para os consumidores. Além disso, este é o primeiro uso inteligente de um call-center que eu tenho notícia. Ou será que tem alguém que fica feliz ao ter que utilizar estes serviços da maneira que são comumente utilizados no Brasil?

Outras pequenas historias de inovacões e usos de tecnologia são apresentadas no livro e pretendo selecionar mais algumas para apresentá-las aqui. Até a próxima então.

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O novo serviço de busca do Yahoo

O Yahoo anunciou semana passada o BOSS, abreviação de Build your Own Search Service, ou construa seu próprio serviço de busca.  O BOSS oferece uma API (e um framework para criação de “mashups”) para qualquer pessoa que queira prover serviços de busca, em seu site ou sobre toda a web indexada pelo Yahoo.  Ao contrário de APIs anteriores do Yahoo e do Google, não há um número máximo de pesquisas, quantidade de resultados ou qualquer outro limite do tipo.  Em princípio, com banda e hardware suficiente, você pode usar esse serviço para competir com o próprio Yahoo no mercado de busca na web.

Qual a motivação por trás do BOSS?  De acordo com o pai da idéia, Vik Singh, é fragmentar o mercado de busca, permitindo que empresas e sites utilizem o conhecimento que eles têm para oferecer resultados melhores e mais relevantes que os disponibilizados pelo Yahoo ou Google.  Como isso aconteceria?  Bom, quando você está em um site qualquer, os servidores do próprio site têm um bocado de informação útil a seu respeito: quais páginas naquele site você visitou recentemente, seu perfil e transações passadas se você é um usuário registrado, e o próprio conteúdo do site como indicador de contexto.  Todos esses fragmentos de informação podem ser usados para guiar uma busca na web, reordenar resultados e sugerir resultados relevantes de dentro do próprio site.

Por exemplo, se estou navegando pelo Mercado Livre para comprar um telefone celular e resolvo buscar o nome do aparelho na web, a princípio o próprio Mercado Livre pode me oferecer resultados melhores que os do Google.  Os servidores do Mercado Livre sabem que estou procurando um celular, provavelmente com intenção de comprá-lo, então podem priorizar resultados com avaliações do aparelho, páginas do fabricante com documentação e material de suporte, e assim por diante.  Os servidores também sabem quais outros aparelhos eu considerei recentemente, e podem priorizar páginas com comparações entre esses modelos. Tudo isso é facilitado pelo BOSS, e pode ser combinado ao suporte existente para busca dentro do próprio Mercado Livre.

O Yahoo  oferece o BOSS gratuitamente.  O que eles ganham com isso?  Eu acho que é uma jogada poderosa em cloud computing, com dois desdobramentos: vendor lock in e o impacto no mercado de busca propriamente dito.

A Amazon e o Google cobram pelos serviços oferecidos, embora o Google App Engine tenha uma cota de processamento e banda iniciais gratuitos.  Mas a arquitetura do Google App Engine é peculiar e, se você desenvolve uma aplicação web nessa arquitetura, existe um forte incentivo para se manter na mesma.  É uma forma de “vendor lock-in” similar à que a Microsoft usa com Windows e Office.  O BOSS faz a mesma coisa, mas em um nível diferente, mais semântico.  Ao utilizar o BOSS, você não usa cloud computing para armazenamento e processamento, mas para fornecimento de informação.  Eles não estão somente simplificando sua vida.  Ao contrário do Google App Engine e dos Amazon Web Services, o BOSS possibilita que você ofereça serviços, funcionalidade e conteúdo baseados em busca na web, algo até então muito caro e arriscado.

E aí vem o segundo aspecto interessante para o Yahoo.  Se o BOSS for fácil de usar e gerar bons resultados (confesso que não uso busca do Yahoo há anos, então não sei avaliar sua qualidade nem da forma mais grosseira), ele pode catalizar aplicações populares de busca na web, tornando o Google menos onipresente nesse mercado.  Como o Yahoo está bem longe da liderança do mercado, essa fragmentação lhe seria vantajosa.  Imagine se sites populares, como Amazon.com, Facebook e outros tivessem bons serviços de busca que tirassem proveito do contexto como mencionei acima.  Isso diminuiria o incentivo das pessoas a usar a busca “comum” existente.  Se isso acontecer, o Google, com sua enorme fatia de mercado, teria muito mais a perder que o Yahoo.

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A Nova Panacéia Universal: o “Dilúvio de Dados”

Recentemente, um artigo na Wired, escrito pelo seu próprio editor, o Chris Anderson, fez uma declaração bombástica: a de que o método científico está obsoleto porque os “algoritmos do Google” podem achar correlação de qualquer coisa com qualquer coisa. Ok, quem ler o artigo vai ver que eu estou supersimplificando e comprimindo tudo em uma frase, mas eu não diria que a versão descomprimida e complicada soa menos bombástica ou mais aceitável. Pelo contrário! :)

Nem bem uma semana passou após a emissão dessa opinião, uh, digamos, polêmica, e vários artigos pipocaram pela Internet dizendo basicamente duas coisas: que o método científico continua muito bem, obrigado, e que o autor provavelmente não tem uma noção conceitual muito clara do que é Ciência. Um exemplo particularmente bem-humorado desse contra-ataque é o artigo do Daily Galaxy. Não vou chover muito no molhado e só vou ressaltar um argumento bem interessante que vi por aí para desconstruir essa alegada “obsolescência do método científico”:

Primeiro, vamos desconsiderar as limitações do Google e outros search engines - sim, apesar de impressionantes, eles são ferramentas de domínio e capacidade limitados, feitas especificamente para produzir resultados de buscas de páginas Web (e outros tipos de documentos online) que satisfaçam a maioria das pessoas. Mas vamos supor que em um futuro não muito distante o Google se torne (como quer o editor da Wired) uma espécie de oráculo que saiba tudo de qualquer coisa e que em teoria substitui a Ciência. Vamos supor que alguém pergunte ao oráculo algo como “quero a cura da gripe” e o Google magicamente, usando só correlação de dados, mostre a fórmula da tal droga que cura gripe. Agora, uma pergunta para o leitor: você tomaria essa droga sabendo que ela é apenas o que algoritmos estatísticos “acham” que deve ser uma solução, sendo que ela nunca foi testada sequer em cobaias? Se a sua resposta é “não”, é um sinal de que você considera o método científico, e toda a parte de validação experimental, necessários sim.

Acho que o artigo irrealisticamente entusiástico da Wired é só um indício de uma manifestação recente do que chamo de “Sindrome da Panacéia Universal”. É uma síndrome recorrente, com inúmeras encarnações ao longo da história da Ciência e da Tecnologia, que basicamente são produzidas toda vez que algum recurso inovador e revolucionário se populariza. Essa síndrome aliás pode se materializar em vários níveis e em vários contextos, muitas vezes bem específicos. Por exemplo, no contexto da pesquisa de IA do início dos Anos 90 aqui no Brasil, redes neurais estavam muito na moda e havia um “hype” de que elas poderiam solucionar todos os problemas da aprendizagem de máquina. Também ao longo dos 90, nos campos de engenharia de software e linguagens de programação, havia um hype em torno da Orientação por Objetos, que também era “vendida” por muitos como a solução para todos os problemas do desenvolvimento, engenharia e arquitetura de software. E assim cada época vai adorando suas “balas de prata” até que as pessoas caem na real. (Ou então surja uma nova moda de bala de prata para substituir a anterior. :)

O hype de panacéia universal que a Wired caiu vítima, porém, além de mais recente é de um nível mais abrangente. Eu o chamo de a Panacéia do Dilúvio de Dados. Porque hoje em dia a capacidade de armazenamento de dados sobe às alturas, armazena-se dados sobre qualquer coisa, os dados são acessíveis de qualquer lugar e, o que talvez seja o ponto crucial, pode-se fazer buscas nesses dados, começa-se a criar no imaginário popular (ou quem sabe seja só no, como diria o Kenji, “imaginário computeiro” :) a noção de que a resposta para todas as perguntas e a solução para todos os problemas está nessa massa gigantesca de dados online, é só saber minerá-los direito; ela teria se tornado o próprio Logos, o Conhecimento Definitivo.

O meu reality check para isso é primeiro reconhecer que massas gigantescas de dados são sim coisas fascinantes e muito úteis - sei muito bem disso, uma boa parte do meu trabalho nos projetos do Vetta Labs com a Biomind envolve a análise de bases de dados biológicas com nossas ferramentas de aprendizagem de máquina. Mas, uma vez feito esse reconhecimento, também tenho de reconhecer que, em última instância, os resultados da nossa mastigação de dados servem é para sugerir ao biólogo o que eles devem investigar (e às vezes como a investigação deve ser feita) com seus experimentos; não serve de forma alguma para eliminar esses experimentos, mas antes para guiá-los, dar prioridades e mesmo levar à geração de novas hipóteses. De fato, esses métodos de mineração de dados não vieram para depor o Método Científico, mas antes para ajudar a Ciência, como uma nova (e extremamente poderosa) ferramenta analítica. E sinto que essa conclusão que tirei da minha experiência profissional e acadêmica com Bioinformática é generalizável sem problemas para todas áreas da ciência e da tecnologia. Assim, parece que as notícias do assassinato do Método Científico pela Panacéia do Dilúvio de Dados foram grandemente exageradas…

Biologia, Data Mining, Internet, Web 2.0 2 Comentários

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