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Des données à la découverte : étudier la biologie computationnelle avec Wolfram
Des données à la découverte : étudier la biologie computationnelle avec Wolfram
29 avril 2024
Bailey Long, spécialiste du déploiement de blogs, communication et sensibilisation
À mesure que la science computationnelle progresse, nous assistons à des avancées spectaculaires dans ce qu’il est possible de réaliser pour aider le monde. Les progrès technologiques en biologie ont ouvert la voie à une meilleure étude de la médecine et des dynamiques de l’environnement afin d’aider les malades et d’optimiser les ressources. Que vous classiez un animal pour la première fois ou que vous visualisiez des génomes simulés correspondant à des animaux, Wolfram Language met à votre disposition les outils et la puissance nécessaires pour soutenir vos projets en sciences de la vie computationnelles. Voici une collection de ressources, de projets et de fonctions en Wolfram Language pour tous les niveaux de compétence.
Niveau 1 — Découvrez la biologie computationnelle
Niveau 1 — Découvrez la biologie computationnelle
Les domaines des sciences de la vie couvrent un vaste domaine, ce qui est compréhensible, étant donné l’ampleur de la vie elle-même. Commencez votre parcours en biologie computationnelle avec des outils pédagogiques de base et des expériences virtuelles.
Questions-réponses sur la science et la technologie pour les enfants et les autres
Questions-réponses sur la science et la technologie pour les enfants et les autres
La série de vidéos liée aux questions-réponses sur la science et la technologie pour les enfants et les autres de Stephen Wolfram est une diffusion hebdomadaire au cours de laquelle Wolfram répond aux questions dans l’espoir de décomposer les complexités de la science et de la technologie de manière accessible pour celles et ceux qui ne sont pas familiers avec ces domaines.
Chaque diffusion est une discussion improvisée qui n’est pas liée à un sujet particulier, mais qui trouve souvent des thèmes communs au fil des échanges. L’épisode 134 aborde les limites des êtres humains et des animaux. Dans l’épisode 132, Wolfram s’intéresse aux bio-ordinateurs, aux crevettes-mantes et à d’autres sujets. Vous avez une question ? Vous pouvez soumettre vos propres questions afin qu’elles soient traitées lors d’une prochaine diffusion.
Exemples de requêtes en Wolfram|Alpha
Exemples de requêtes en Wolfram|Alpha
Wolfram|Alpha dispose d’une base de données consultable qui offre aux scientifiques computationnels en herbe les outils nécessaires pour trouver des informations et des calculs fiables afin de prendre en charge pratiquement tous les domaines d’activité, y compris la biologie et les sciences de la vie. Des exemples de requêtes pour la biologie sont disponibles afin d’apprendre instantanément des notions d’anatomie, de taxonomie et de génomique.
La zoologie computationnelle avec la Wolfram U
La zoologie computationnelle avec la Wolfram U
La Wolfram U propose des cours tels que les introductions au calcul et des cas d’utilisations techniques avancées de Wolfram Language. La zoologie computationnelle montre comment utiliser la base de connaissances Wolfram Knowledgebase et des données externes pour en apprendre davantage sur les espèces animales et construire des modèles simples d’apprentissage automatique afin de traiter des données de zoologie.
Projet de démonstrations Wolfram
Projet de démonstrations Wolfram
Le projet de démonstrations Wolfram propose plus de 13 000 démonstrations interactives en Wolfram Language dans divers domaines, dont près de deux cents démonstrations en biologie. Définissez des conditions uniques et observez le déroulement des expériences à partir de démonstrations telles que celles qui suivent.
Cette démonstration montre un modèle visuel des phases de la mitose.
La démonstration de Multani montre comment l’hélice d’ADN se déroule et utilise l’ancien brin d’ADN comme matrice pour créer deux hélices filles.
La démonstration de Dickson propose un modèle squelettique interactif du bras humain. Modèle complet avec des vues en rotation et la mise en évidence des différents os pour une identification facile.
La démonstration de Gabriel utilise des équations de Lotka–Volterra simplifiées pour illustrer des cycles simples prédateur-proie. Vous pouvez ajuster le modèle en modifiant chaque partie de l’équation : la compétition entre prédateurs, les taux de mortalité des proies, etc.
Dernières fonctionnalités de Wolfram Language
Dernières fonctionnalités de Wolfram Language
Lorsque vous êtes prêt à commencer à créer vos propres expériences en sciences de la vie computationnelles, les fonctions de biologie de Wolfram Language sont si puissante puissance qu’elles vous permettent de construire une plateforme interactive pour l’exploration et l’expérimentation. Les entités publiées les plus récentes incluent :
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“TaxonomicSpecies” : cette fonctionnalité offre des informations détaillées sur les taxons des plantes, des animaux, des microbes et plus encore. Vous pouvez également consulter la conférence de Keiko Hirayama, sur l’« exploration des espèces dans Wolfram Language », pour voir cette fonction en action :
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AnatomicalStructure : cette fonctionnalité offre des informations détaillées sur plus de 90 000 parties anatomiques humaines :
Dépôt de fonctions Wolfram
Dépôt de fonctions Wolfram
Le dépôt de fonctions, Wolfram Function Repository, propose une collection de fonctions Wolfram Language. Collection en constante expansion avec des fonctions développées à la fois par les équipes de Wolfram et par les utilisateurs. Avec plus de 2 500 fonctions disponibles, il existe de nombreux outils sur la biologie à la disposition du biologiste computationnel :
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BioSequenceMoleculePlot modélise des diagrammes structurels de séquences biomoléculaires.
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DNAAlignmentPlot crée une visualisation colorée pour l’alignement des séquences de l’ADN.
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FoodWeb génère des graphes affichant les relations prédateur-proie pour un animal donné.
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TaxonomyGraph affiche un graphe taxonomique pour une espèce donnée.
Publications mis en avant, provenant de la communauté
Publications mis en avant, provenant de la communauté
À partir d’images d’animaux, essayez de reconstruire l’arbre de la vie (programme de recherche d’été du lycée Wolfram de 2022)
Par Maya Viswanathan
Par Maya Viswanathan
Le programme d’été de recherche Wolfram pour les lycéens est une opportunité pour les élèves du secondaire de participer à leurs propres projets de recherche avec des mentors de l’équipe Wolfram et Stephen Wolfram.
Le projet de recherche de Viswanathan a utilisé les capacités de traitement d’images de Wolfram Language pour créer un arbre taxonomique de la vie. Les diagrammes sont utilisés pour organiser différents organismes en différentes classifications, y compris la taxonomie et l’évolution. Les diagrammes de Viswanathan construisent des arbres uniquement à partir de la manière dont Wolfram Language interprète les images de différents organismes, ce qui donne lieu à une présentation impressionnante et colorée.
Le projet de Haut utilise un modèle mathématique qui évalue la manière dont les poumons des mammifères, selon leurs variations, utilisent l’eau et la chaleur pour autoréguler la température. Haut ne ménage aucun effort pour créer des modèles visuellement impressionnants et faciles à lire.
Données anatomiques pour la représentation visuelle : enseignement et recherche
Par Alessandro Mastrofini
Par Alessandro Mastrofini
Le projet de Mastrofini crée des modèles 3D adaptés à l’enseignement et à la recherche sur les parties du corps, notamment les organes, les artères, les tissus musculaires et bien plus encore. Ses modèles sont présentés à différents stades afin de mettre en évidence divers éléments, tels que les positions du corps entier, des modèles 3D rotatifs avec mise en évidence régionale et des modèles en couleur complète.
Bibliothèque Bio Chem de Wolfram System Modeler
Bibliothèque Bio Chem de Wolfram System Modeler
Wolfram System Modeler est un laboratoire de modélisation interactif qui vous offre la possibilité d’exécuter des simulations dynamiques pour des environnements variés. La bibliothèque Bio Chem propose la modélisation, la simulation et la visualisation de systèmes biologiques et biochimiques. Vous pouvez découvrir comment utiliser la bibliothèque Bio Chem pour la recherche et le développement de médicaments sans danger grâce à des modèles approuvés par la FDA.
Niveau 2 — Expérimentez avec la biologie computationnelle
Niveau 2 — Expérimentez avec la biologie computationnelle
La biologie computationnelle dans Wolfram Language ne se limite pas aux entités informationnelles et aux projets. Les ressources suivantes présentent des applications de l’utilisation des technologies Wolfram pour réaliser des expériences et des recherches en sciences de la vie.
Équipe de biologie de Wolfram|Alpha
Équipe de biologie de Wolfram|Alpha
L’équipe de biologie de Wolfram|Alpha présente son contenu et ses fonctionnalités les plus avancés lors de diffusions en direct de discours lors des conférences sur les techonologies Wolfram et à travers des articles de blog.
Tutoriels vidéo guidés
Blogs de Wolfram
Dépôt de fonctions Wolfram
Dépôt de fonctions Wolfram
Le dépôt de fonctions, Wolfram Function Repository, propose également des fonctions plus avancées pour vous permettre de progresser dans vos travaux de biologie computationnelle, notamment en utilisant les données de GBIF (Global Biodiversity Information Facility) :
Dépôt d’exemples de Wolfram Language
Dépôt d’exemples de Wolfram Language
Le dépôt d’examples, Wolfram Language Example Repository, propose une série d’exemples prêts à l’emploi pour différentes applications, notamment en biologie et sciences de la vie. Les exemples incluent des visualisations et des analyses pour la biologie synthétique, le calcul biomoléculaire et l’anatomie :
Publications mises en avant, provenant de la communauté
Publications mises en avant, provenant de la communauté
Froeling est professeur assistant spécialisé dans les techniques quantitatives d’IRM neuromusculaire afin de mieux comprendre les fonctions et les maladies musculaires. Il s’est retrouvé impliqué dans un projet qui nécessitait de nombreuses images de modèles anatomiques des muscles des membres inférieurs. Il a décidé d’utiliser Wolfram Language pour générer des modèles interactifs à utiliser dans son projet plutôt que de passer du temps à rechercher sur le web les angles exacts nécessaires.
Paquet QMRITools
Paquet QMRITools
En 2023, Froeling a reçu un prix Wolfram pour l’innovation pour son paquet QMRITools. Ce paquet a été développé comme une boîte à outils pour la conception expérimentale, l’analyse de données et l’enseignement. Le paquet a été cité comme outil dans plus de 50 articles scientifiques et offre actuellement plus de 450 fonctions. QMRITools a contribué à simplifier l’analyse quantitative de l’IRM. Vous pouvez regarder Froeling présenter le paquet plus en détail dans sa diffusion en direct, « QMRITools: traitement des données IRM quantitatives, en direct avec l’équipe R&D ».
Niveau 3 — Recherche en biologie computationnelle
Niveau 3 — Recherche en biologie computationnelle
La technologie Wolfram est actuellement utilisée dans une variété de projets de recherche avancés qui repoussent toujours plus loin la compréhension actuelle des sciences de la vie. La combinaison de Wolfram et des sciences de la vie à un niveau supérieur offre un moyen rapide et abordable de tester des hypothèses et de mener des analyses.
Chaîne YouTube de Wolfram
Chaîne YouTube de Wolfram
Sabine Fischer discute des travaux du groupe de biologie physique à l’université Goethe de Francfort en biologie cellulaire, en particulier dans la segmentation d’images et l’évaluation des sphéroïdes tumoraux.
John Cassel présente les travaux du groupe scientifique Wolfram|Alpha sur la bioinformatique computationnelle dans Wolfram Language et différentes façons de l’appliquer aux sciences de la vie.
Livre mis en avant
Livre mis en avant
Les Modèles mathématiques en biosciences 1 de Frame offre un aperçu de l’utilisation de Wolfram Language pour contribuer aux fondements mathématiques des biosciences, notamment la chimiothérapie, les relations prédateur-proie, les impulsions nerveuses et plus encore.
Publications mises en avant, provenant de la communauté
Publications mises en avant, provenant de la communauté
Le projet d’Alves développe une modélisation multiniveau du maïs afin d’évaluer des interventions génomiques visant à améliorer la résistance aux parasites et aux conditions extrêmes telles que la sécheresse. L’utilisation de Wolfram Language lui a permis de modéliser des simulations 3D de conditions variables pour la biosynthèse chez les plantes.
Le paquet de Saha, ProteinVisualization, est conçu pour créer des visualisations 3D complexes et colorées de biomolécules, y compris des protéines, des acides nucléiques et leurs complexes. Le paquet permet également de calculer des éléments tels que des cartes de contacts, des graphes et des angles dièdres. Saha a continué à travailler sur son paquet et a partagé un deuxième article détaillant ses mises à jour récentes : « Nouveautés du paquet de Wolfram ProteinVisualization ! »
Le projet de Sayama consiste à développer un réseau de corrélation des pays ou des régions, leurs structures communautaires et une série temporelle de leur activité liée à la COVID-19.
Série de gastruloïdes
Par Ali Hashmi
Par Ali Hashmi
La série d’articles de Hashmi sur la communauté Wolfram consacrés aux gastruloïdes, ou modèles 3D de cellules souches embryonnaires de souris (mESCs), présente ses travaux sur l’étude des mESCs appliquée à l’organisation spatiale des différentes couches germinales dans les plans d’organisation corporelle des animaux. Sa série est divisée en trois articles :
Dépôt de paquets de Wolfram Language
Dépôt de paquets de Wolfram Language
Le dépôt de paquets, Wolfram Language paquet Repository, propose des outils supplémentaires à utiliser dans Wolfram Language. Consultez les paquets de biologie actuellement disponibles pour renforcer vos travaux en biologie computationnelle, notamment CompartmentalModeling et StickyDBSCAN. Vous pouvez contribuer au développement du dépôt en soumettant vos propres paquets.
Trouvez votre X computationnel
Trouvez votre X computationnel
Wolfram s’est toujours engagé à repousser les limites dans la poursuite de l’idée du calcul X, ou de la convergence entre la technologie et le reste du monde. Wolfram Language que nous connaissons et aimons aujourd’hui a été fondé pour soutenir la passion de Stephen Wolfram pour la physique. Cette idée de repousser les limites dans différents domaines se perpétue grâce aux efforts des développeurs Wolfram, qui s’efforcent de réaliser des avancées passionnantes à chaque nouvelle version, ainsi qu’aux utilisateurs qui partagent leurs propres projets et découvertes.
Vous cherchez d’autres ressources excellentespour trouver votre X computationnel ? Découvrez notre collection de cours sur la Wolfram U ainsi que divers événements et ateliers pour en apprendre davantage sur Wolfram Language et ses différents domaines d’application. Si vous travaillez actuellement sur un projet, n’hésitez pas à le partager sur la communauté Wolfram afin d’entrer en contact avec d’autres scientifiques computationnels.