Интерес к этой области появился у меня спонтанно. После этого стали появляться все больше и больше идей на эту тему, так что пришлось все это упорядочить. Начать я решил с истории развития Искусственного Интеллекта. Статья получилась довольно-таки большой, так что я разделил ее на две части. Вот первая ее часть, посвященная кибернетике.

Имя этого человека, живо интересовавшегося проблемами естествознания, стало известно всему миру после выхода в 1948 г. его книги «Кибернетика». Норберт Винер — известный американский математик, внёсший заметный вклад в теорию связи, участвовавший в создании первых вычислительных машин.

Доброго времени суток, уважаемое хабрасообщество. Попробую рассказать о выдающемся человеке, учёном — одном из основателей кибернетики — науки об управлении в животном и машине. Исследования проводимые этим человеком и его научными товарищами — легли в основу современных it технологий. Ведь они, в том числе, принимали научно-обоснованное решение использовать двоичную систему исчисления при разработке цифровых машин.

Похоже на то, что информационная эра выдает иногда сюрпризы даже самым что ни на есть привычным к высоким технологиям современникам. К примеру, обеспеченные, но бездетные супруги, Тони Элис и Джуди Элис, не стали заводить домашнее животное или брать сироту в свою семью. Вместо этого они завели… робота. Причем робота «умного», он умеет практически все то, что умеют роботы, создаваемые корпорациями (Sony, например). Конечно, практически неограниченный бюджет семьи во многом помог создать подобное чудо, вряд ли обычная семья смогла бы сделать то же самое. Робота назвали Aimec, а его умения подробно изложены в продолжении статьи, под хабракатом.

Сразу надо сказать, что буду излагать вопрос о биовычислениях с определенной кибернетико-геометрической точки зрения. Это мое название и это направление не распространено. Уверен, что так будет легче понять тем кто не в теме этой биологической проблематики. Те кто уже в теме — готов и с вами подискутировать и показать почему традиционные методы не пригодны с точки зрения кибернетического подхода (но в этой статье не вы моя аудитория — уж извините, но уверен и вам она будет полезна как расширение мировоззрения на проблематику).

Практическое применение для биологов имеет больше вопрос сворачивания белков. В определенной степени очень много практических задач можно свести к этой задаче (знанию того как сворачивается белок), основная из которых — разработка лекарств по борьбе с вирусами и болезнями.

Но эта задача в общем виде не решена. Это как нерешенные задачи в математике, только с биологическим контекстом (см. парадокс Левинталя). Биологи могут лишь с определенной погрешностью увидеть путем биоэкспериментов состояние в уже свернутом состоянии, но проследить как это происходит пока не возможно. Но все это кроме того очень дорого. Почему и занимаются компьютерными вычислениями — это дешево, даже не смотря на то, что используется тысячи компьютеров в распределенных проектах.

Но введения хватит, далее с корабля на бал…

Это продолжение статьи Часть №1. Введение в биовычисления по сворачиванию. От белков к РНК. Здесь мы опишем ковалентные и водородные связи математически. Посмотрим какие углы мы будем вращать у РНК для сворачивания. И прикоснемся к вопросу «а в чем трудность то?»

В этой части мы поговорим о том, как можно так сократить число поворотов цепи, чтобы сократить расчеты, но при этом не потеряв возможность попадания в нужные состояния.

Но вначале хочу обратиться к специалистам в этой области:

Вначале развею возможное недопонимание: я любитель, и не занимаюсь этой темой профессионально. Я заметил, что тут есть специалисты в этой теме. Странно, что я не читаю ваших статей, а вы читаете мои. Очень надеюсь, что эта ситуация поменяется. Я хочу почитать ваши статьи, и желательно написанные простым языком, и где вы даете ответы, а не отправляете в известном направлении в гугл. Просто у меня есть некий негативный опыт, когда только начинал ряд специалистов, которых удавалось находить в интернете делали умный вид и не помогали словом, и делом — а отправляли в указанном направлении. Здесь я пытаюсь рассказать свой маленький опыт — но может это позволит кому-то легче стартовать.

Тем же кто желает тут похоливарить. Давайте так. Я такой любитель — которому погоны специалистов значут мало, а наука такое дело требует повторяемости (а не бизнес-скрытности, это же не бизнес, чтобы скрывать детали своих алгоритмов и не публиковать их код?), поэтому просто разговоры меня интересуют мало. Но меня очень интересует когда мне показывают, что я занимаюсь немного не тем, и что есть люди которые действительно чего-то добились. Вот задача над которой я мучаюсь. Решите и покажите, что это просто — буду очень благодарен.

Я даю произвольную (реально существующую) первичную последовательность до 100 нуклеотидов. Указываю все водородные связи которые нужно образовать. Вы на выходе даете мне файл .pdb, в котором третичная структура из указанной первичной последовательности и где образованы все требуемые водородные связи. Ни каких других требований.


Прошу или показать, что это просто или ответственно подтвердить, что эта задача скажем за неделю (или другой разумный срок) — не решается.

Ну, а пока этого нет и нет ваших статей, например, о других подходах, вроде молекулярной динамики и т.д., извольте читать о предлагаемом мной подходе и критиковать конструктивно, помогать своими знаниями, участвовать в обсуждении проблемы и может быть даже объединить со мной усилия и чего-то сделать вместе.

И снова моей аудитории, которая не является специалистами: важно поверить, что это легко, и не обязательно знать физику, биологию, и сложную математику — надеюсь вы умеете программировать и этого достаточно. Выше кстати, задача, которую мы и будем решать… но не все сразу. По плюсам — я понял что Вы читаете. Но неужели все понятно и нет вопросов? Если что жду комментариев, даже самых наивных. Пора делать эту область исследований хотя бы простой по описанию, а не скрывать ее за не нужными тонами сложностей.

Итак, если еще не устали от цикла «Hello, RNA World» — ловите последнюю статью сезона :)

В прошлой статье я обосновал, почему следует (или хотя бы целесообразно) отказаться от оценки энергии как целевой функции. Если кто не в курсе — целевая функция, это такая придуманная нами функция, по которой можно оценить приближаемся мы к поставленной нами цели или нет, т.е. «правильно» сворачивается РНК или нет.

Если энергия — это мало репрезентативная цель, тогда что более стабильно/чётче указывает куда двигаться? Если бы у нас была абсолютно формализованная и точная цель — это уже означало бы, что мы задачу решили, т.к. сама формализация целевой функции — есть не что иное как полноценное понимание процесса.

Но у нас такой роскоши нет. Мы вынуждены вначале выдвигать гипотезу — каким закономерностям подчиняется процесс, и определенным образом отражать это в целевой функции.

В этой статье мы рассмотрим как свернуть одну спираль в РНК. Для понимания нужно прочитать все предыдущие части От белков к РНК, Мат. критерии, Как уменьшить число поворотов цепи?, Как оценить ход сворачивания односпиральной РНК?, Ограничение оптимизирующих методов в играх с противником и без. Если ранее у нас все шло как по маслу, то здесь мы столкнемся с серьезной проблемой. Может кто-то подскажет как её решить.

Итак, в прошлых частях мы разобрались как сравнительно просто сворачивать спирали РНК. Теперь нам предстоит понять, как вообще сворачивается РНК. То РНК, которое мы взяли в виде примера имеет три спирали. Две из них L1 и L2 можно свернуть независимо. А вот с третьей проблемы. Эта третья состоит из концов РНК, и при ее сворачивании начинают двигаться наши свернутые спирали L1 и L2. Во-первых, при этом они мешают друг другу, и следовательно и сворачиванию третьей спирали. Во-вторых, возможно образование около десятка разнообразных псевдосимметричных структур — спирали L1, L2 могут по разному располагаться по отношению к сворачиваемым концам РНК.

Здесь мы попробуем разобраться как эти проблемы решить.

В предыдущих частях От белков к РНК, Мат. критерии, Как уменьшить число поворотов цепи?, Как оценить ход сворачивания односпиральной РНК?, Ограничение оптимизирующих методов в играх с противником и без, Одна фундаментальная проблема, Введение в сворачивание многоспиральных РНК я рассказал основы к предлагаемому мной кибернетико-геометрическому подходу для задачи сворачивания РНК. Повторю формулировку задачи:

Имеем произвольную, реально существующую, первичную последовательность до 100 нуклеотидов. Знаем все водородные связи которые нужно образовать. На выходе получаем файл .pdb, в котором третичная структура из указанной первичной последовательности и где образованы все требуемые водородные связи.


Здесь я расскажу о практике, чтобы каждый мог попробовать что это такое. Мной было разработано ПО для расчета того, о чем я рассказывал. Здесь я даю ссылку на демо версию. И объясняю, что вы сможете увидеть. Ведь лучше один раз увидеть, чем 100 раз услышать :)

Тут недавно был такой пост Правила разработки сложных систем. История одного проекта, где автор описывает как он удачно «копался» в одном проекте, а потом все выкинул и переписал с нуля.

Я попробую рассказать обратную историю. Тут около месяца назад я не удачно попытался представить демо версию одной своей разработки (см. Часть №7. RNAInSpace — программное обеспечение для полуавтоматического конструирования РНК в пространстве).

Оказалось, что у скачивающих не работает один модуль, ответственный за показ графики. В двух словах проект RNAInSpace — это программное обеспечение для полуавтоматического конструирования РНК в пространстве. Обеспечивает 3D визуализацию структуры РНК, позволяет её изменять и с помощью связи с модулем RNAWorld позволяет автоматизировать некоторые этапы сворачивания РНК.

Чтобы войти в тему — я тут написал некоторое множество статей:
От белков к РНК, Мат. критерии, Как уменьшить число поворотов цепи?, Как оценить ход сворачивания односпиральной РНК?, Ограничение оптимизирующих методов в играх с противником и без, Одна фундаментальная проблема, Введение в сворачивание многоспиральных РНК

Но эту статью можно обсуждать и не зная предметной области, кстати заодно проверим можно ли судить о качестве ПО не зная семантики предметной области (я утверждаю, что можно).

Так вот эта 3D визуализация (модуль RNAInSpaceDisplay) и не работала на некоторых компьютерах. Для реализации графики я использовал существующий проект VMD 1.8.7.

Ниже история о том как я адаптировал VMD 1.8.7 под свои нужды.

Я тут написал уже более 7 статей на тему одного своего подхода (набора алгоритмов и проблем) к задаче сворачивания РНК. Читающих становилось с каждой статьей все меньше, а кое кто признавался, что мозг выносило уже после второй статьи. Сравнительный успех первых двух статей, по сравнению с остальными — кажется заключается в простоте изложения и не углубления в детали. Хотя последние статьи давали возможность самим взять демо моей программы и прочувствовать проблематику — это видимо интересует меньше.

Поэтому я постараюсь тут изложить простым языком еще одну проблему, которая мешает решить эту задачу. И мне представляется, что эта проблема связанна не только с выбранным мной подходом к решению, а она скорее общая для задачи фолдинга.

В своем ПО RNAInSpace — я реализовал возможность «покрутить» спираль РНК вручную, чтобы стала понятна геометрия и ограничения такого вращения. Но так как по предыдущим статьям — это ПО не сильно заинтересовало, то тут очередную демо версию этого ПО я пока представлять не буду. А поговорим о том, что получается у меня.

Пару месяцев назад я рассказывал о приближенных результатах в задаче о сворачивании РНК. Напомню требуется свернуть вироидный рибозим NC_003540 организма Chrysanthemum chlorotic mottle viroid, третичная структура которого неизвестна.

И вот оно свершилось — рибозим свернулся ! (В нем образованы все имеющиеся водородные связи)

Смотрим его конечное состояние, а под катом еще его траекторию сворачивания, а также подводим итоги.

Что-то давно не писал, вот решил написать промежуточную статью о развитии RNAInSpace. Первый этап статей собран в Получена траектория сворачивания вироидного рибозима или новости с фронтов при использовании ПО RNAInSpace. Попробуем начать второй этап.

Второй этап я собирался начать со сворачивания тРНК. Тут оказались некоторые проблемы. С другой стороны, есть интересный алгоритм CRA, который должен помочь решить мне эти проблемы. Он сложный и я его не понимаю. Но он реализован в некоторых ПО в основном для Linux. Что есть большое фи. В общем обо всем по порядку.

P.S. Ищу тех кто понимает математику и сможет помочь мне разобраться с алгоритмом CRA. С другой стороны, нуждаюсь в помощи тех кто использовал Gromacs.

«Что отличает классического математика от прикладного математика? То, что классический математик решает задачи, которые можно решить и делает это как нужно, а прикладной математик решает задачи, которые нужно решить и делает это как можно». Профессор кафедры ИК НИТУ МИСиС Крапухина Н.В.

Приветствую хабрасообщество!
Начался новый учебный год, и в связи с этим событием хотелось бы поделиться с вами своей историей обучения в московском ВУЗе. Я являюсь студенткой 5-го курса кафедры Инженерной кибернетики НИТУ МИСиС. Многие, наверное, слышали про этот ВУЗ, поскольку наш бывший ректор Ливанов Д.В. – нынешний министр образования.



Заранее прошу прощения, что этот топик не в хабе «Учебный процесс в IT». Как оказалось, у меня, не хватает кармы. Пожалуйста, не судите строго, я постаралась найти похожие по тематике хабы.

Один из любимых экспертов ПостНауки Александр Каплан не только рассказал нам все о нейроинтерфесах, возможностях управлять своим мозгом и взаимодействии с внешними устройствами, но и показал свой кабинет, а также провел эксперимент с участником нашей съемочной команды. Об этом более подробно ниже.

Требуемые знания: знакомство с методами линейного программирования, методы решения транспортной задачи(особенно метод потенциалов).

Год назад, на третьем курсе в качестве одной из лабораторных работ по курсу «Методы оптимизации» мне задали реализовать решение транспортной задачи, но с одним небольшим условием: перевозки происходят партиями. Это значит, что теперь, в отличие от классической постановки, оплачивается перевозка партии товаров (e.g. 10 штук), и, даже если Вам надо перевезти 11 штук, Вы заплатите за две партии(в один трейлер 11 штук не влезут). Казалось бы, мелкое дополнение, однако как теперь решать задачу, да хотя бы как её формализовать? Как студенту кафедры прикладной математики, мне было не привыкать, что великий google.ru чего-то не знает, но каково же было моё удивление, когда ни его старший брат — англоязычный google, ни тьма перебранных мной книг по теории оптимизации не смогли ответить на этот вопрос.

Примерно через месяц состоится «БАЛ РОБОТОВ», это будет просто гигантское событие — будет и выставка, и форум, и музейная программа и главное — международная конференция по робототехнике. Что бы подогреть интерес, будем рассказывать в каждом посте о всем понемногу. Но сегодня хотелось бы начать вообще из далека — с теоретической части.

Сразу хочу предупредить, что тема острая и спорная – примерно как обсуждать атомную бомбу в 1942 году, по этому давайте немного поразмышляем и проведем ревизию самой темы робототехники – иногда даже в шутку, но в рамках разумного.

Выражение «Гвоздь программы» возникло после всемирной выставки 1889 года в Париже, на которой открытие Эйфелевой башни, которую быстро окрестили гвоздем, произвело мировую сенсацию. башня оказалась шедевром и следующие 40 лет в мире не могли построить ничего подобного.

Мало кто знает, но конструкция эйфелевой башни это не предел инженерной мысли 19 века, это просто прыжок выше головы — ничего подобного эйфелю инженеры не могли придумать ни до, ни 30 лет позже (до постройки шуховской башни в москве в 1922). А все потому, что Эйфель украл свое избретение у природы.


Помните картинку из учебника? берцовая кость человека легко выдерживает вес в полторы тонны. Но как?