4 шага, чтобы стать вычислительным биологом
13 мая 2021 г.
Новые методы исследования и технологические достижения упрощают сбор сотен тысяч фрагментов данных в современных биологических экспериментах. Вычислительный биолог превращает эти точки данных в значимую информацию, обрабатывает их в цифровом виде и создает модели для четкого отображения результатов. Поскольку эта область продолжает расти, работа вычислительного биолога может включать в себя множество различных повседневных работ, связанных с биологическими данными и математическими системами. В этой статье мы поговорим о том, чем занимается вычислительный биолог, как им стать и какие виды работы они выполняют.
Кто такой вычислительный биолог?
Вычислительный биолог, также называемый ученым-биоинформатиком, обладает как биологическими знаниями, так и опытом работы в области компьютерных наук, и использует их для анализа и моделирования данных. Область включает в себя множество видов биологических исследований, от разработки лекарств до генетики, и за последние несколько лет расширилась вместе с биотехнологической и фармацевтической промышленностью. Вычислительные биологи обычно работают в исследовательских учреждениях или проводят исследования в частных компаниях.
Чем занимается вычислительный биолог?
Вычислительный биолог разрабатывает анализирует данные для получения полезных результатов и моделей. Это включает в себя знание самих данных, понимание того, откуда они берутся и как их следует использовать. Это также включает в себя глубокие знания доступного компьютерного программного обеспечения и процессов, поскольку вычислительному биологу необходимо выбрать правильный инструмент для данных, который использует подходящие алгоритмы и уравнения. Вот шаги, которые вычислительный биолог предпринимает для работы с определенным набором данных:
Разрабатывает план анализа данных, решая, какие алгоритмы и программное обеспечение лучше всего подходят для проекта.
Исследует аналогичные подходы, используемые другими
Создает программы для использования и анализирует данные
Реализует тестирование, чтобы убедиться, что данные обрабатываются точно, например, используя контрольную группу в научном исследовании.
Создавайте модели данных для интерпретации данных, чтобы другие могли их понять и использовать в дальнейших исследованиях.
Сообщает результаты другим и сравнивает аналогичные данные
Некоторые работы в области вычислительной биологии могут специализироваться на части этого процесса, например, на разработке программного обеспечения для использования другими или создании моделей на основе данных, которые другие собрали ранее.
Как стать вычислительным биологом
Чтобы стать вычислительным биологом, требуется серьезное специализированное образование как в области вычислительной техники, так и в области естественных наук. Вот шаги к получению этого образования и началу работы в качестве вычислительного биолога:
1. Получите степень бакалавра
Специальности в области биохимии, статистики, математики, информатики или почти любой из естественных наук могут подготовить вас к тому, чтобы стать вычислительным биологом. Чтобы стать конкурентоспособным кандидатом в аспирантуру, поддерживайте высокий средний балл и посещайте курсы, чтобы узнать о вещах, в которых вы сможете специализироваться позже.
2. Сдайте выпускные экзамены (GRE)
Экзамен GRE является требованием для поступления в аспирантуру, предназначенным для оценки ваших устных и количественных рассуждений и аналитического письма. Это письменный экзамен с несколькими вариантами ответов, который занимает чуть менее четырех часов. Вы можете рассмотреть материалы или курсы для подготовки к тесту, чтобы подготовиться к конкретным вопросам теста. Как потенциальный вычислительный биолог, вы также можете пройти специальные предметные тесты GRE по биологии и химии.
В зависимости от того, где вы решите подать заявку, программы для выпускников могут потребовать или просто оценить результаты этих предметных тестов. Некоторые школы могут вообще не требовать GRE, если у вас есть соответствующий опыт, поэтому перед тем, как сдавать GRE, ознакомьтесь с вступительными требованиями.
3. Получите степень магистра
Вы можете получить степень магистра в области вычислительной биологии или в близкой области, такой как автоматизированная наука, биоинформатика или количественная генетика. Некоторые программы помещают эту степень в научный отдел, но в некоторых случаях это специализация в области компьютерных наук. Большинство магистерских программ в этих областях занимают 3-4 семестра. Степень магистра – это возможность сосредоточиться на исследованиях, поэтому многие программы требуют или поощряют исследовательскую диссертацию или опыт, что также может сделать вас более конкурентоспособным кандидатом на докторские программы.
Некоторые программы докторантуры принимают студентов, не получивших степень магистра, поэтому вы можете подать заявку непосредственно на программы докторантуры после получения степени бакалавра, особенно если у вас уже есть исследовательский опыт и соответствующая курсовая работа.
4. Получите докторскую степень
Следующим шагом является получение докторской степени, которая занимает 4-5 лет и включает лабораторные ротации и личную исследовательскую работу, которую студент оформляет в диссертацию. Студент обычно начинает первые несколько лет обучения с ротации лабораторий и соответствующей курсовой работы, а затем сдает экзамен, чтобы проверить свои научные знания. Сдавшие экзамен студенты становятся кандидатами наук и используют оставшееся время для завершения своей диссертации или диссертации, независимого исследовательского проекта. В конце аспирантуры они представляют эту диссертацию группе академических экспертов.
Поскольку докторская степень может быть дорогой, вы можете специально искать полностью финансируемые программы, которые оплачивают ваше обучение и предоставляют небольшую стипендию. Иногда эти программы предлагают ассистентов или инструкторов, которые включают в себя учебные классы, чтобы помочь заработать на обучение или стипендию. Другим вариантом финансирования является стипендия для выпускников, которая может быть предоставлена школой и работать так же, как стипендия для студентов, или может быть внешней от некоммерческой организации, компании или государственного учреждения.
Навыки вычислительного биолога
Вот навыки вычислительного биолога:
Академические навыки
Эти навыки, полученные в ходе академического обучения, обеспечивают основу для работы в области вычислительной биологии:
Навыки исследования: знание того, как находить и систематизировать научные данные, позволяет вам понять контекст и эксперимент, с которым вы работаете как вычислительный биолог.
Знание биохимии: знание биологических процессов в целом и специфики генетики, отбора проб белков и других узких областей, которые вы получаете в аспирантуре, необходимы для понимания основы экспериментов, которые вы проводите как вычислительный биолог.
Математика. Глубокое знание математических принципов, таких как статистические процессы и разработка алгоритмов, поможет вам понять, как анализировать данные.
Навыки работы с компьютером
Эти навыки управления и обслуживания больших компьютерных систем помогут вам обрабатывать экспериментальные данные:
Управление вычислениями. Работа с большими объемами данных и их своевременная обработка требуют знания операционных систем, таких как Unix, для эффективного использования мощности и вычислительной мощности.
Высокопроизводительные вычисления. Вычислительные биологи знакомы с оптимизацией, параллельными вычислениями и распределенными системами для эффективного и быстрого получения результатов с помощью больших компьютеров.
Компьютерное программирование: как вычислительный биолог вы можете использовать разные языки программирования, такие как Python, R, MATLAB и C++.
Анализ данных: вам нужны определенные навыки для управления большими наборами данных и разработки моделей для их представления. Регрессия, нейронные сети, машинное обучение и другие концепции анализа данных полезны.
Устранение неполадок: если возникает необычный результат, вычислительный биолог должен выяснить, почему и исправить любые проблемы с обработкой.
Профессиональные навыки
Эти навыки помогут вам привнести свой академический опыт в вашу профессиональную сферу:
Рассуждение и принятие решений: эти навыки позволяют вам применять свои базы знаний разумным образом, минимизировать ошибки и получать наилучшие результаты.
Коммуникация: Как вычислительный биолог, вы будете использовать отличные коммуникативные навыки, чтобы делиться результатами с товарищами по команде и другими учеными в письменной форме и презентациях.
Нетворкинг и профессиональное любопытство: поскольку область вычислительной биологии быстро развивается, у вас должна быть мотивация изучать новые методы, следить за работой других ученых и делиться решениями.
Специализации по вычислительной биологии
Вот некоторые из областей вычислительной биологии, в которых вы можете учиться или работать:
Биоинформатика: сбор, анализ и управление биологическими данными, такими как последовательности ДНК и последовательности аминокислот.
Медицинская информатика: сбор, анализ и управление данными о взаимодействии и лечении в сфере здравоохранения, также называемые медицинской информатикой.
Биоматематика: использование математики для исследования и лечения болезней и природных процессов, также известная как математическая биология.
Автоматизированная наука: объединяет искусственный интеллект, машинное обучение и вычислительную обработку для проведения научных исследований с минимальной деятельностью человека.
Вычислительная медицина: использует компьютерное моделирование и данные пациентов для создания моделей, которые могут помочь в лечении и диагностике заболеваний.
Вычислительная разработка лекарств: использует компьютерное программное обеспечение для анализа соединений, которые могут лечить заболевания, что также называется компьютерным дизайном лекарств или компьютерным открытием лекарств.
Вычислительная филогенетика: анализ генетической информации для исследования эволюционных процессов и генетических взаимоотношений.
Анализ экспрессии генов: изучение того, как гены формируются из кодирующих их генов.
Зарплата и перспективы работы для вычислительных биологов
Средняя зарплата биолога 81 345 долларов в год. Бюро статистики труда (BLS) прогнозирует темп роста 15% для всех ученых, занимающихся компьютерными и информационными исследованиями, или около 5000 новых рабочих мест в период с 2019 по 2029 год.