Свободное ПО в процессе обучения молекулярной биологии на примере факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ

Алексеевский Андрей Владимирович, Алексеевский Даниил Андреевич, Драчёв В.А., Смиренина Л. К., Спирин С. А.

Факультет Биоинженерии и Биоинформатики был открыт в МГУ в 2002 году.

Биоинформатика — это наука, исследующая результаты массовых биологических экспериментов, таких как расшифровка последовательностей ДНК и белков. Биоинформатика является одним из профильных направлений обучения на факультете, поэтому в учебном плане присутствует много курсов, посвящённых работе с компьютером.

Очевидно, важная роль отводится имеющейся на факультете аппаратно-программной базе, обеспечивающей эти курсы и связанный с ними учебный процесс.

Нами была разработана и внедрена компьютерная база факультета. Компьютерная база факультета является частью компьютерной базы НИИ ФХБ им. А.Н. Белозерского МГУ. К базе факультета относятся два компьютерных класса на 23 рабочих места каждый, несколько серверов факультета и компьютеры факультетских лабораторий, объединённые локальными сетями института Белозерского.

На компьютеры класса установлены две операционных системы: Microsoft Windows XPcopy и Debian 3.1 GNU/Linux. Компьютеры класса объединены в домен в смысле Windows и в LDAP-«домен» с централизованной сетевой файловой системой в смысле Linux. Серверный парк состоит из трёх серверов под управлением Debian 3.1 GNU/Linux, поддерживающих обе доменные структуры, резервное копирование, предоставление сетевых сервисов и доступа к биологическим базам данных.

Компьютерные дисциплины и курсы, основанные на них, в учебной программе факультета включают:

«Компьютерная грамотность»
Целью курса является выработка навыков работы с графическими интерфейсами, файловыми менеджерами, основы работы в командной строке UNIX, знакомство с основами формата HTML. Курс является полугодовым.
«Алгоритмы»
В курсе даётся представление о традиционных алгоритмах и структурах данных. Курс является полугодовым теоретическим курсом и сопровождается практическими занятиями курса «программирование».
«Алгоритмы биоинформатики»
Курс посвящён ознакомлению с алгоритмами работы основных программ в молекулярной биологии. В нём преподаются такие алгоритмы, как алгоритмы выравнивания биологических последовательностей, алгоритмы вычисления расстояний между ними, поиска генов и другие. Как и курс «Алгоритмы», данный курс является полугодовым теоретическим курсом и сопровождается практическими занятиями курса «Программирование».
«Программирование»
Данный годовой курс является практическим приложением к курсам «Алгоритмы» и «Алгоритмы биоинформатики». В курсе вырабатываются практические навыки программирования на примере языка Java.
«Биоинформатика»
Курс рассчитан на три года обучения. Курс посвящён практике обработки биологических данных: работе с базами данных биологических последовательностей, трёхмерных структур, семейств белков и других, методам пространственного анализа структур белков, симуляции молекулярной динамики.

Курс «Биоинформатика» в существенной степени основан на свободном ПО. Это является следствием того, что большинство ПО для молекулярной биологии является свободным.

Молекулярная биология — это наука, изучающая биологию молекул. В ней накопили значительный объём однородных экспериментальных данных. Так, в последние десять лет полностью расшифрованы гены более сотни организмов, включая человека. Открытость этих данных, а также программных средств их анализа и обработки является одной из основ и достижений молекулярной биологии, и молекулярной медицины.

Благодаря открытости данных и ПО оказалось возможным обучение на уровне лучших мировых университетов. Подтверждением уровня образования на факультете являются работы, выставленные студентами в ходе практики по биоинформатике в Лейбнинском университетском научном центре (2005).