معلومة

كيف تتعلم الرياضيات الحيوية؟

كيف تتعلم الرياضيات الحيوية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أنا حاليًا طالبة جامعية في الرياضيات وأبحث على الإنترنت وأكتشف أن هناك منطقة تسمى "الرياضيات الحيوية". تبدو مثيرة للاهتمام. يستخدمون نظرية الرسم البياني والطوبولوجيا لوصف الخلايا وبنية الحمض النووي. كان حبًا من النظرة الأولى ، لأنني حقًا أحب الرياضيات وعلم الأحياء.

أقرأ كتاب "علم التشريح الموجه إكلينيكيًا" لكيث إل مور و "بيولوجيا الخلايا الأساسية" لبروس ألبرتس ، لكنني لا أعرف ما إذا كنت أفعل ذلك بشكل صحيح. إذا كان أي شخص يعرف كيف يبدأ في تعلم هذا العلم ، سأكون ممتنًا حقًا.


MathsBio هو مجال كبير إلى حد ما. إنه فرع متعدد التخصصات له فائدة في العديد من الفروع في علم الأحياء مثل الفيزياء الحيوية والطب الحيوي وعلم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية. تُستخدم الرياضيات التطبيقية بشكل عام في نمذجة الظواهر البيولوجية وفهمها حيث يتعين علينا التعامل مع كمية كبيرة من البيانات ، على سبيل المثال استخدام نظرية الرسم البياني لتحليل الشبكات البيوكيميائية. بيولوجيا الأنظمة مجال ناشئ يستخدم الكثير من الرياضيات.

يجب أن تختار كتابًا اعتمادًا على المجال الذي تريد استخدام الرياضيات فيه ، على الرغم من أن معرفة علم الأحياء الأولي أمر ضروري. أقترح بعض الكتب التي تغطي تطبيقات واسعة للرياضيات في علم الأحياء.

علم الأحياء الرياضي: 1. مقدمة بواسطة JD Murray

بالنسبة لبيولوجيا الأنظمة:

النمذجة الرياضية في بيولوجيا الأنظمة: مقدمة بقلم بريان إنغالز


أحب حقًا "دليل عالم الأحياء للنمذجة الرياضية في علم البيئة والتطور" بقلم سارة ب. أوتو وتروي داي ، على الرغم من أنه أكثر تحديدًا في علم الأحياء والتطور - والذي ربما كان أول مجال في علم الأحياء يستخدم الرياضيات.


قسم الرياضيات

مع النمو السريع في مجال علم الأحياء في جميع أنحاء العالم ، هناك تركيز موازٍ على القياس الكمي في علم الأحياء. يوفر هذا العديد من الفرص للأفراد المدربين في تخصص كمي ، مثل الرياضيات ، مع تدريب إضافي في الموضوعات التي تعتبر ضرورية لمعالجة المشكلات البيولوجية.

يهدف برنامج الدراسات العليا في الرياضيات الحيوية (أو البيولوجيا الرياضية) إلى تزويد الطلاب بهذا التدريب الواسع. تتمتع هيئة التدريس المنتسبة بمجموعة واسعة من الخبرات ، بما في ذلك النمذجة البيولوجية وعلوم البيانات. تتم تغطية هذه الموضوعات في الدورة التدريبية المرنة ، والتي تسمح بالتركيز على النمذجة أو في علم البيانات. يوفر برنامج الدكتوراه للطلاب الفرصة لإجراء بحث مع أعضاء هيئة التدريس حول مجموعة واسعة من الموضوعات البيولوجية ، وفي بعض الحالات يتضمن التفاعل مع المختبرات التجريبية في جامعة ولاية فلوريدا أو في أي مكان آخر. كان البرنامج ناجحًا للغاية في وضع الخريجين في مناصب جيدة لما بعد الدكتوراه وأعضاء هيئة التدريس داخل وخارج الولايات المتحدة.

& نسخ جامعة ولاية فلوريدا
تالاهاسي ، فلوريدا 32306

208 مبنى الحب ، 1017 طريق أكاديمي
تالاهاسي ، فلوريدا 32306-4510
هاتف: 850-644-2202 فاكس: 850-644-4053


أعلى 10 الأكثر شعبية كليات الرياضيات الحيوية والمعلوماتية الحيوية الأخرى

جامعة ييل

نيو هيفن ، كونيتيكت

الدرجات الجامعية المقدمة: درجة البكالوريوس والماجستير

  • الكيمياء الحيوية / الفيزياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية
  • علم الأحياء / العلوم البيولوجية
  • البيولوجيا الخلوية والجزيئية
  • علم الأنسجة الخلوي / الخلوي وعلم الأنسجة
  • علم الأحياء التطوري
  • علم الوراثة
  • علم المناعة
  • علم الأحياء الدقيقة الطبية وعلم الجراثيم
  • علم الأعصاب والتشريح

جامعة جنوب كاليفورنيا

لوس انجلوس كاليفورنيا

الدرجات الجامعية المقدمة: برنامج الشهادة ، درجة الزمالة ، درجة البكالوريوس ، درجة الماجستير

  • الكيمياء الحيوية
  • الكيمياء الحيوية / الفيزياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية
  • علم الأحياء / العلوم البيولوجية
  • الفيزياء الحيوية
  • الإحصاء الحيوي
  • علم الأحياء البحرية وعلم المحيطات البيولوجي
  • علم الأحياء الدقيقة والمناعة
  • الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية الأخرى
  • الرياضيات الحيوية والمعلوماتية الحيوية الأخرى

كلية هارفي مود

كليرمونت ، كاليفورنيا

الدرجات الجامعية المقدمة: درجة البكالريوس

  • علم الأحياء / العلوم البيولوجية
  • الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية الأخرى
  • الرياضيات الحيوية والمعلوماتية الحيوية الأخرى

جامعة ولاية واشنطن ، بولمان

بولمان ، واشنطن

الدرجات الجامعية المقدمة: برنامج الشهادة ، درجة الزمالة ، درجة البكالوريوس ، درجة الماجستير

  • علم الوراثة الحيوانية
  • الكيمياء الحيوية
  • الكيمياء الحيوية / الفيزياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية
  • علم الأحياء / العلوم البيولوجية
  • التكنولوجيا الحيوية
  • علم النبات / بيولوجيا النبات
  • علم الحشرات
  • ممارسة علم وظائف الأعضاء
  • علم الحيوان العام / بيولوجيا الحيوان

جامعة لامبوت

ممفيس، تينيسي

الدرجات الجامعية المقدمة: درجة البكالريوس

جامعة ممفيس

ممفيس، تينيسي

الدرجات الجامعية المقدمة: درجة البكالوريوس والماجستير

معهد فلوريدا للتكنولوجيا

ملبورن ، فلوريدا

الدرجات الجامعية المقدمة: درجة الزمالة ، درجة البكالوريوس ، درجة الماجستير

  • علم الأحياء المائية / علم البحيرات
  • الكيمياء الحيوية
  • علم الأحياء / العلوم البيولوجية
  • العلوم الطبية الحيوية
  • التكنولوجيا الحيوية
  • البيولوجيا الخلوية والجزيئية
  • حماية الأحياء
  • علم البيئة
  • علم الأحياء البحرية وعلم المحيطات البيولوجي

جامعة إنديانا ، بلومنجتون

بلومنجتون ، إنديانا

الدرجات الجامعية المقدمة: برنامج الشهادة ، درجة الزمالة ، درجة البكالوريوس ، درجة الماجستير

  • الكيمياء الحيوية
  • المعلوماتية الحيوية
  • علم الأحياء / العلوم البيولوجية
  • الإحصاء الحيوي
  • التكنولوجيا الحيوية
  • علم الحيوان العام / بيولوجيا الحيوان
  • علم الاحياء المجهري
  • العلوم البيولوجية والطبية الحيوية الأخرى
  • الرياضيات الحيوية والمعلوماتية الحيوية الأخرى

جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس

لوس انجلوس كاليفورنيا

الدرجات الجامعية المقدمة: درجة البكالوريوس والماجستير

  • الكيمياء الحيوية
  • المعلوماتية الحيوية
  • علم الأحياء / العلوم البيولوجية
  • الفيزياء الحيوية
  • الإحصاء الحيوي
  • البيولوجيا الخلوية والجزيئية
  • علم البيئة
  • علم الأوبئة
  • علم الأحياء البحرية وعلم المحيطات البيولوجي

جامعة سانت توماس ، هيوستن

هيوستن، تكساس

الدرجات الجامعية المقدمة: برنامج الشهادة ، درجة البكالوريوس ، درجة الماجستير

  • الكيمياء الحيوية
  • علم الأحياء / العلوم البيولوجية
  • الرياضيات الحيوية والمعلوماتية الحيوية الأخرى

جامعة واشنطن في سانت لويس

سانت لويس بولاية ميسوري

الدرجات الجامعية المقدمة: برنامج الشهادة ، درجة الزمالة ، درجة البكالوريوس ، درجة الماجستير

  • علم الأحياء / العلوم البيولوجية
  • العلوم الطبية الحيوية
  • علم البيئة
  • علم الأحياء البيئي
  • علم الأوبئة
  • الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية الأخرى
  • الرياضيات الحيوية والمعلوماتية الحيوية الأخرى

ما هذا؟

لتزويدك بأكثر الحقائق دقة وإفادة ، تستند نتائجنا العشرة الأكثر شيوعًا إلى مجموعة من بيانات البرنامج أو التخرج الرئيسية من المركز الوطني لإحصاءات التعليم (NCES) ، وهو الكيان الفيدرالي الأساسي لجمع وتحليل البيانات المتعلقة التعليم ، وشعبية المدرسة على موقعنا على الويب.


تطبيقات البيولوجيا الحسابية والرياضية على أبحاث الجينوميات وعلم الوراثة: مراجعة للاتجاهات والأنشطة في الأوساط الأكاديمية

سينتج برنامج الجينوم البشري (HGP) كميات هائلة من معلومات تسلسل الحمض النووي الجيني خلال السنوات الخمس إلى العشر القادمة. ستكون هذه المعلومات ذات قيمة قليلة لعلماء الأحياء إذا كانت أدوات إدارة وتفسير المعلومات غير متوفرة وليست سهلة الاستخدام. من أجل تطوير خطة لكيفية ضمان المعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري (NHGRI) أن هذه الموارد موجودة ، أجريت مناقشات عبر الهاتف مع ما يقرب من 15 عالمًا من ذوي الخلفيات في الرياضيات والفيزياء والمعلوماتية والإحصاء وعلوم الكمبيوتر و البيولوجيا الجزيئية الذين يهتمون أيضًا بهذه القضايا. طُلب منهم جميعًا وصف الحواجز / الفرص التي يمكن معالجتها من قبل المؤسسة الوطنية لحقوق الإنسان التي تعمل بشكل فردي أو بالتعاون مع المكونات الأخرى للمعاهد الوطنية للصحة (NIH) أو القسم الخاص. تم تحديد خمسة مجالات: المسارات الوظيفية للتطوير الوظيفي للبنية التحتية في التدريب والبحث الأكاديمي والبحث. بالإضافة إلى ذلك ، تم الاعتراف بأن الصناعة لها دور مهم للغاية في هذه المجالات. وبالتالي ، كان الحوار مع القادة في الأوساط الأكاديمية والصناعة والحكومة مناسبًا وفي الوقت المناسب. قُدِّمت التوصيات التالية للنظر فيها:

بنية تحتية

  1. توفير الفرص للأفراد الذين يشغلون مناصب قيادية في الأوساط الأكاديمية (رؤساء الجامعات ، والمستشارون ، والعمداء ، ورؤساء الأقسام / الأقسام) لمعرفة المزيد حول مجموعة واسعة من الفرص التي توفرها البيولوجيا الحسابية والرياضية في علم الأحياء والطب.

تطوير المناهج
  1. استخدام آلية جائزة المهنة الأكاديمية (K07) لدعم أعضاء هيئة التدريس في تطوير مناهج في العلوم الحسابية والرياضية من حيث صلتها بعلم الجينوم وتحليل الجينوم.
التدريب على البحث والتطوير الوظيفي

  1. تطوير جائزة برنامج K01 مؤسسية من شأنها أن توفر كتلة حرجة من غير علماء الأحياء الذين يعملون في مجالات البيولوجيا الحسابية والرياضية في المؤسسات حيث توجد بؤر للعلماء الذين يعملون في مجالات متعددة التخصصات مهمة لأبحاث الجينوم وتحليل الجينوم وتفسيره.

بحث

  1. تقييم سبب تلقي المشاريع البحثية في علم الأحياء الحسابي و / أو الرياضي درجات أولوية ضعيفة.

التواصل
  1. قم بدعوة قادة في الصناعة والأوساط الأكاديمية لمناقشة الاهتمامات والاحتياجات المشتركة في البحث والتدريب.

II. خلفية

سينتج برنامج الجينوم البشري (HGP) كميات هائلة من معلومات تسلسل الحمض النووي الجيني. ستتطلب إدارة هذه المعلومات وتفسيرها 1) طرقًا تحليلية مناسبة وأدوات كمبيوتر وأنظمة معلومات لجمع وتخزين وتوزيع بيانات رسم الخرائط والتسلسل و 2) كادرًا مدربًا من العلماء ذوي المهارات متعددة التخصصات - أولئك الذين يفهمون المشكلة البيولوجية المطروحة ويمكن إيجاد حلول لها من خلال تطبيق مهارات من تخصصات أخرى. (3) تشمل التخصصات العلمية الأساسية لإدارة وتفسير بيانات الجينوم البيولوجيا الحسابية والرياضية والإحصاءات. في التقرير المرحلي السنوي 1995-1996 ، تم التأكيد على الحاجة إلى إنشاء المعلوماتية الحيوية كمهنة. حددت الوثيقة المشاكل في إنشاء مهنة جديدة ، مثل "الفوز بالقبول لتخصص جديد متعدد التخصصات في المؤسسات الأكاديمية (خاصة في عصر لا تنمو فيه الموارد) والفوز بالقبول الأكاديمي لمهنة موجهة (على عكس النظرية) المنحى) الانضباط ". وقد لوحظ أنه يتم إحراز بعض التقدم في أن عددًا قليلاً من المؤسسات قد بدأت في إنشاء برامج الدراسات العليا في المعلوماتية الحيوية ونجاح جائزة الوظائف البحثية للتركيز الخاص للمؤسسات الوطنية لحقوق الإنسان في دعم تدريب عدد قليل من علماء الأحياء الحسابيين والحاسوبيين. ومع ذلك ، فإن هذه الجهود غير كافية نظرًا لأن جهود تسلسل الجينوم واسعة النطاق في الكائنات الحية النموذجية والبشر تتكثف بمعدل سينتج عنه عشرات إلى مئات الملايين من معلومات زوج القاعدة في قواعد بيانات التسلسل. ستكون هذه المعلومات قليلة القيمة إذا لم تكن أدوات إدارة المعلومات وتفسيرها متوفرة ولم تكن سهلة الاستخدام. وبالتالي ، هناك حاجة إلى نوعين على الأقل من الخبراء: 1) الأفراد ذوو الخلفيات الصلبة في العلوم الرياضية والفيزيائية أو علوم الكمبيوتر والذين لديهم أيضًا معرفة كافية حول علم الأحياء لفهم التحديات ويمكنهم تطوير أساليب تحليلية وأدوات كمبيوتر مناسبة و 2) علماء الأحياء الذين يفهمون الأسئلة التي يمكن معالجتها بهذه البيانات ولديهم أسس شاملة في الرياضيات أو الإحصاء أو علوم الكمبيوتر الذين يمكنهم تطوير أدوات سهلة الاستخدام للاستخدام العام.

ثالثا. المنهجية

أجريت مقابلات هاتفية مع الأفراد المذكورين في الملحق أ. معظمهم يؤسس أو يحاول إنشاء أقسام أو برامج أو بؤر للبيولوجيا الحسابية أو الرياضية داخل مؤسساتهم الأكاديمية. طُلب من كل منهم وصف موقفهم الحالي ، ومعالجة ما إذا كانت هناك حاجة أم لا لتعزيز البيولوجيا الحسابية أو الرياضية في الأوساط الأكاديمية ، وإذا كان الأمر كذلك ، فما هي العوائق ، وما هي البرامج النموذجية الموجودة وما هي آليات المعاهد الوطنية للصحة إلى جانب منح التدريب المؤسسي (T32) وجائزة تطوير عالم الأبحاث (K01) يجب تطويرها لزيادة إمكانية إنشاء برامج أو أقسام بيولوجيا حسابية و / أو رياضية في الأوساط الأكاديمية.

تمت مشاركة مسودة هذا التقرير مع جميع الأشخاص الذين تمت مقابلتهم وقدم العديد منهم تعليقات. تم تضمين معظم الاقتراحات ، ومع ذلك ، يتحمل كاتب هذا التقرير المسؤولية الكاملة عن محتوياته. يقر المؤلف أيضًا أن هذه عينة مختارة وليست إحصائية لوجهات النظر ، وبالتالي ، قد تمثل بعض الاقتراحات والآراء تحيزات الأشخاص الذين تمت مقابلتهم. بالإضافة إلى ذلك ، لم يتم تمثيل آراء الجامعات (باستثناء واحد) وقادة الصناعة في هذا التقرير.

هذا التقرير هو نتاج مناقشة داخلية غير رسمية أجراها الموظفون في أكتوبر 1996.

رابعا. ما هو المطلوب

حدد الأشخاص الذين تمت مقابلتهم خمسة مجالات تحتاج إلى تطوير أو تقوية من أجل ازدهار البيولوجيا الحسابية والحاسوبية كمجالات متعددة التخصصات ذات صلة ببحوث الجينوم / علم الوراثة في الأوساط الأكاديمية. هذه هي البنية التحتية ، وتطوير المناهج الدراسية ، والتطوير الوظيفي ، والتدريب على البحث والبحث. فيما يلي موجز مناقشة حول كل مجال من هذه المجالات.

بنية تحتية

من أجل ازدهار نظام جديد في الأوساط الأكاديمية ، يجب أن يكون لديه بنية تحتية فكرية ومالية في شكل قسم. هذا هو الوضع المثالي. ربما يكون بيانًا دقيقًا أنه في الوقت الحالي ، يوجد عدد قليل جدًا من أقسام البيولوجيا الحسابية أو الرياضية في المؤسسات الأمريكية. تم تحديد العديد من العوائق التي تحول دون إنشاء أقسام أو برامج: 1) معظم المؤسسات الأكاديمية لم تعترف بعد بالبيولوجيا الحسابية والرياضية كمجالات علمية ناشئة مهمة تستحق الارتقاء إلى مستوى القسم. 2) إن تطبيق مبادئ الرياضيات أو علوم الكمبيوتر على علم الأحياء هو نظام موسع يصوغ تفاعلات بين تخصصين (علم الأحياء وعلوم الرياضيات أو علوم الكمبيوتر) لا يتفاعلان علميًا في العادة ويميلان إلى الانفصال ماديًا وتنظيميًا. 3) عند إجراء التعيينات الدائمة للأفراد في البحوث متعددة التخصصات ، يجب اتخاذ قرارات بشأن أي خانة من الأقسام سيتم استخدامها في الأوقات التي يكون فيها النمو مقيدًا ، وهذا يمكن أن يجعل مثل هذه القرارات صعبة و 4) قد لا يكون نوع البحث متعدد التخصصات الذي يتم متابعته تعتبر ذات قيمة في القسم الابتدائي. على سبيل المثال ، تركز معظم أقسام علوم الكمبيوتر والرياضيات على البحث النظري بدلاً من البحث التطبيقي.

على الرغم من هذه العوائق ، هناك العديد من الجامعات التي حققت بعض التقدم في تطوير برنامج أو التركيز على علم الأحياء الرياضي والحسابي. هناك عدد قليل من المؤسسات التي أدركت فيها القيادة أهمية هذا الانضباط متعدد التخصصات وتدعم هذا الجهد رسميًا (أي النهج من أعلى إلى أسفل). بعض الأمثلة هي مركز الرياضيات المتقطعة وعلوم الكمبيوتر النظرية (DIMACS) (4) في جامعة روتجرز وجامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز حيث جعلت القيادة البحث متعدد التخصصات والمعلوماتية الحيوية جزءًا من الخطة الاستراتيجية للجامعة. يقوم قسم الرياضيات الحيوية في كلية الطب بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس بتدريب طلاب الدكتوراه في مجموعة متنوعة من التخصصات بما في ذلك علم الوراثة الرياضي. يعد المعهد / المركز في جامعة واشنطن في سانت لويس وجامعة بنسلفانيا أمثلة على برامج المعلوماتية الحيوية التي يتم إنشاؤها نتيجة لاحتياجات علم الأحياء الحسابي لمراكز علوم الجينوم والتكنولوجيا (GESTECS) الحالية أو التي كانت تدعمها سابقًا NHGRI والتي تقع في هذه المؤسسات (أي النهج من أسفل إلى أعلى). كانت الحاجة إلى وجود أنظمة لإدارة المعلومات لإدارة المختبرات وتفسير البيانات هي النواة التي تم إنشاء هذه البرامج حولها. هناك ترتيب آخر أثبت أنه مثمر وهو الترتيبات الحالية في جامعة ولاية واشنطن وجامعة جنوب كاليفورنيا بين أعضاء هيئة التدريس الفرديين المتحمسين للغاية في أقسام الرياضيات وعلم الأحياء الذين يعملون مع طلاب الدراسات العليا المهتمين بالمشاريع متعددة التخصصات (أي نهج مخصص). في حين أن التخصص العلمي ربما يكون أفضل في القسم ، فمن الواضح من الأمثلة المذكورة أعلاه أن الجامعات تستخدم آليات أخرى لتطوير الترابط داخل التخصصات خارج الأقسام من خلال إنشاء المراكز والمكاتب والمعاهد.

حذر أحد الأشخاص الذين تمت مقابلتهم من صعوبة إنشاء أقسام جديدة هي اندماج تخصصين أو أكثر. الحجة المضادة هي أنه إذا لم يتم بذل جهود لإنشاء أقسام جديدة ، فلن يتم إنشاء أقسام جديدة متعددة التخصصات في الأوساط الأكاديمية. نموذج بديل وما زال مفيدًا لطلاب الدراسات العليا لتلبية متطلبات تخصص / قسم راسخ ثم استخدام هذا الأساس لمتابعة مشروع متعدد التخصصات في قسم آخر.

في حين أن جميع الأساليب التي تمت مناقشتها أعلاه قد عملت على تدريب الطلاب على واجهة علم الأحياء وعلوم الرياضيات والحاسوب ، فهي أقل من مثالية وهشة اعتمادًا على رؤساء الأقسام المتعاونة ورؤية كل جامعة لمستقبلها. من أجل أن ينمو نظام جديد ويكون مستقرًا ، هناك متطلبات أخرى يجب أن تكمل الهيكل الأكاديمي - منهج محدد لهذا التخصص ، ومسار وظيفي معترف به ، وطلاب دراسات عليا ذوي جودة وموارد لدعمهم ، وبرنامج بحث قوي الذي يولد أساليب وتقنيات جديدة للنظام الجديد.

تطوير المناهج

المنهج هو القاعدة الفكرية التي يتم على أساسها إنشاء نظام جديد ودمج مفاهيم جديدة من مختلف التخصصات. هناك اتجاه في المجالات متعددة التخصصات لمطالبة المرشحين بتعلم كل شيء من جميع المجالات ذات الصلة بدلاً من توليف منهج جديد مصمم خصيصًا لاحتياجات النظام الجديد. عادةً ما يعني عدم وجود منهج دراسي محدد أن الفرد سيستغرق وقتًا أطول لإكمال متطلبات الحصول على درجة علمية. وفقًا لذلك ، سيكون الطلاب أقل انجذابًا للتسجيل في برنامج درجة يتطلب متطلبات دورة مزدوجة. يتطلب تطوير المناهج الدراسية وقتًا لا يعطيه معظم أعضاء هيئة التدريس مسؤوليات التدريس والبحث واللجان الإدارية والتدريب. هناك العديد من الأمثلة حيث طور الأفراد دورات جديدة متعددة التخصصات ، ولكن بسبب ضيق الوقت ، فإن الدورات ، في رأيهم ، ليست شاملة بالقدر المطلوب لنقل مناهج ومفاهيم جديدة حقًا. رأى جميع من تمت مقابلتهم أن وجود آلية لمنح أعضاء هيئة التدريس الوقت الكافي لتطوير المناهج المناسبة والدورات متعددة التخصصات ستكون مفيدة للغاية للميدان وللتدريب.

المسارات الوظيفية في الأوساط الأكاديمية

الأفراد المدربون في علم الأحياء الحسابي أو الرياضي لديهم عدة خيارات للتوظيف. الأساسيان هما الصناعة والأوساط الأكاديمية. تقدم الصناعة فرصًا أفضل من حيث التعويض والمسار الوظيفي. نظرًا لأن الهدف في الصناعة هو إنتاج منتج ، يتم تعيين الأفراد لخبراتهم لإنجاز المهمة دون قيود الحاجة إلى التوافق مع متطلبات إدارة المنزل أو الانضباط. المسار الوظيفي في الأوساط الأكاديمية أكثر تعقيدًا ، خاصة بالنسبة لأعضاء هيئة التدريس الجدد غير المؤهلين. نظرًا لتثبيتهم ، يمكن لكبار أعضاء هيئة التدريس المشاركة في بحث متعدد التخصصات لأنهم أظهروا قدراتهم في تخصصهم العلمي الأساسي. ومع ذلك ، نظرًا لأن المزيد من الجامعات تدرك الحاجة إلى تعزيز البحث متعدد التخصصات ، فقد يصبح هذا أقل مشكلة بالنسبة لأعضاء هيئة التدريس غير المؤهلين.

أحد اهتمامات طلاب الدراسات العليا وزملاء ما بعد الدكتوراه المهتمين بالبحوث متعددة التخصصات هو القسم الأكاديمي الذي سيوظفهم. قدم أحد الذين تمت مقابلتهم المثالين التاليين لتوضيح المشكلات التي تواجه العلماء الشباب. الأول يتعلق بالفرد الذي تكون درجته الجامعية في علم الأحياء. انخرط في استخدام أجهزة الكمبيوتر في البيولوجيا الجزيئية ، واكتسب خبرة كبيرة في هذا المجال ، ويريد الآن الحصول على درجة الدكتوراه. السؤال بالنسبة له كيف / أين؟ بعد الكثير من النقاش والبحث عن الذات ، اختار الحصول على درجة علمية في علوم الكمبيوتر. اجتاز متطلبات الدورة في الأقسام ويجب عليه الآن اختيار موضوع أطروحة. إنه يكافح مع ما إذا كان مشروعًا تقليديًا لعلوم الكمبيوتر كما يفهمه علماء الكمبيوتر أم يجب أن يكون ذا صلة بعلم الأحياء؟ المعضلة هي ما يمكن أن يكون بحثًا ذا قيمة كبيرة لعلماء الأحياء ، وبمعنى آخر مبتكر ، قد لا يتضمن أي مفاهيم نظرية جديدة في أبحاث علوم الكمبيوتر الجديدة. وفقًا لما ذكره الشخص الذي تمت مقابلته ، لا يزال الفرد يعمل من خلال هذه القضايا ، كما أن هيكل القسم يجعل من الصعب جدًا عليه اتخاذ قرار. الحالة الثانية هي فرد يحمل درجتي دكتوراه ، أحدهما في الرياضيات والآخر في الهندسة الكهربائية / علوم الكمبيوتر ، ويعمل الآن في مشروع متعلق بالجينوم وكان مثمرًا للغاية. يود البقاء في الأوساط الأكاديمية ، ولكن ليس كباحث مشارك. إنه باحث ممتاز وسيكون رصيدًا للعديد من البرامج. المشكلة هي أي قسم؟ هل يمكنه أن يأمل في الحصول على موعد في قسم الرياضيات أو علوم الكمبيوتر الذي سيرحب به للعمل على تطوير الخوارزمية في علم الأحياء الحسابي؟ تجربة هذا الشخص الذي تمت مقابلته هي أنه لن يكون الأمر سهلاً ، لكنه يخطط للقيام بكل ما هو ضروري لمساعدة هذا الشخص في الحصول على منصب أكاديمي مناسب في جامعة من الدرجة الأولى. لن تكون هاتان الحالتان مشكلة إذا تم الاعتراف بالبحوث متعددة التخصصات كمجال بحث مشروع سواء في قسم علم الأحياء أو علوم الكمبيوتر.

التدريب البحثي والتطوير الوظيفي

توفر البرامج التدريبية الهيكل الأكاديمي الذي من خلاله يتعلم طلاب الدراسات العليا وزملاء ما بعد الدكتوراه المفاهيم الأساسية للعلوم وتتاح لهم الفرصة لاختبار الفرضيات لزيادة الأساس الفكري للمجال. وافق الأشخاص الذين تمت مقابلتهم بالإجماع على الحاجة إلى تدريب المزيد من الأفراد من خلال برامج تدريب بحثية منظمة ومدعومة جيدًا. تم تحديد ثلاثة عوائق على الأقل في الحصول على منح تدريبية متعددة التخصصات. كان أحدها هو أن المتقدم لديه علاقات جيدة التوثيق والراسخة بين أعضاء هيئة التدريس في الأقسام المتعاونة. تحدث العديد من الأشخاص الذين تمت مقابلتهم عن صعوبة تلبية البرامج التدريبية الجديدة لشروط الأهلية هذه في المقام الأول بسبب مقدار الوقت الذي يستغرقه اهتمام أعضاء هيئة التدريس في الأقسام الأخرى لتقديم التزام حقيقي بالبحث متعدد التخصصات. ومع ذلك ، بمجرد مشاركة أعضاء هيئة التدريس ، عادة بسبب القيمة المضافة لأبحاثهم الخاصة ، تكون التفاعلات مثمرة للغاية لأعضاء هيئة التدريس وطلاب الدراسات العليا وزملاء ما بعد الدكتوراه. والثاني هو أن الرواتب المدفوعة لغير علماء الأحياء تميل إلى أن تكون أعلى بكثير من الرواتب المدفوعة لعلماء الأحياء. يتراوح مستوى راتب زملاء ما بعد الدكتوراه الحاصلين على درجات علمية في علوم الكمبيوتر أو الرياضيات مع أقل من عامين من الخبرة بين 35000 دولار و 42000 دولار. تتراوح رواتب جائزة National Research Service لزملاء ما بعد الدكتوراه من $ 20،292 إلى $ 32،300. المعدل الأخير هو لزملاء ما بعد الدكتوراه الذين لديهم سبع سنوات أو أكثر من التدريب بعد درجة الدكتوراه. رواتب طلاب الدراسات العليا هي 11496 دولارًا. يتم توجيه هذه الرواتب بشكل أكبر لدعم علماء الأحياء ، بدلاً من غير علماء الأحياء. وبالتالي ، فإن محاولة جذب غير علماء الأحياء إلى برامج التدريب على مستويات الرواتب هذه أمر صعب للغاية ، إن لم يكن مستحيلًا. والثالث هو أن السياسة الجديدة للمعاهد الوطنية للصحة للحد من تكاليف التعليم على المنح التدريبية (5) ستجعل من الصعب على المؤسسات بدء برامج تدريبية جديدة أو الحفاظ على برامج التدريب الحالية.

ومن المجالات الأخرى للمناقشة ما يجب أن تكون الخلفية الجامعية لطلاب الدراسات العليا المدربين في علم الأحياء الحسابي أو الرياضي. رأى العديد من الأشخاص الذين تمت مقابلتهم أنه سيكون من الأفضل توظيف طلاب دراسات عليا في هذه المجالات من الحاصلين على درجات جامعية في الرياضيات أو الإحصاء أو علوم الكمبيوتر ، بدلاً من علم الأحياء. سبب هذا الموقف هو أنه من الصعب الحصول على أساس قوي في المفاهيم الرياضية في وقت متأخر من العملية التعليمية. سيتم إعطاء هؤلاء الطلاب تدريبًا كافيًا (تعليميًا وعمليًا) في علم الأحياء ، ولكن ليس بنفس الكثافة المطلوبة لطلاب الدراسات العليا / زملاء ما بعد الدكتوراه في علم الأحياء. مرة أخرى ، سيكون التركيز على تطوير منهج مناسب. لم يكن كل من تمت مقابلتهم متفقًا على نوع الخلفية الجامعية اللازمة لعلم الأحياء الحسابي أو الرياضي. وقد لوحظ أن التميز يمكن تحقيقه بعدة طرق وأن منظور أولئك الذين تدربوا في علم الأحياء ، ولكنهم تلقوا تدريبًا متقاطعًا في علوم الرياضيات والحاسوب مهم أيضًا. في الواقع ، فإن العديد من القادة الحاليين في مجال البيولوجيا الحسابية والرياضية هم أفراد حاصلون على درجة الدكتوراه في أحد تخصصات علم الأحياء.

اقترح أحد الأشخاص الذين تمت مقابلتهم أن دور الرياضيات في علم الأحياء يمتد إلى ما بعد HGP وإلى تخصصات أخرى في علم الأحياء ، وبالتالي ينبغي أيضًا أن تنظر المكونات الأخرى للمعاهد الوطنية للصحة في إنشاء برامج تدريب متعددة التخصصات. نظرًا للدور الذي ستلعبه الرياضيات والبيولوجيا الحاسوبية في الطب الجزيئي ، أي تحديد جميع الجينات المسببة للمرض أو معظمها وأحد العوامل العديدة في الأمراض الشائعة ، يجب أن يوسع برنامج تدريب MD / Ph.D أيضًا فرص التدريب في هذه المناطق.

تم إنشاء جائزة الوظائف البحثية للتركيز الخاص (K01) للمؤسسات الوطنية لحقوق الإنسان في عام 1991 لتوظيف الأفراد ذوي الخلفيات الرسمية في الرياضيات وعلوم الكمبيوتر والكيمياء والفيزياء والهندسة لمتابعة أبحاث الجينوم. يتم تقديم ما يقرب من 3-4 جوائز سنويًا. جميع الحاصلين على الجوائز هم باحثون في علم الجينوم. لم يسمع معظم الأشخاص الذين تمت مقابلتهم عن هذا البرنامج ، لكنهم كانوا متحمسين لهذا النوع من الجوائز بالإضافة إلى جائزة من نوع المؤسسة التي من شأنها أن تدعم كتلة حرجة من الأفراد للعمل في مشاريع البيولوجيا الحسابية أو الرياضية في مؤسساتهم.

أعرب موظفو المؤسسة الوطنية لحقوق الإنسان عن قلقهم من أنه بسبب الطلب والأجور المرتفعة ، فإن العديد من الأفراد الذين تم تدريبهم على الأموال الحكومية سيختارون العمل في الصناعة بدلاً من البقاء في الأوساط الأكاديمية. معظم الذين تمت مقابلتهم لا ينظرون إلى ذلك على أنه مشكلة. في كثير من الحالات ، استشهدوا بزملائهم الذين يُعرض عليهم بشكل دوري مناصب مربحة أكثر في الصناعة ، لكنهم اختاروا بدلاً من ذلك الحرية الأكاديمية ، وفرصة تدريب الطلاب ، والقدرة على متابعة اهتماماتهم البحثية.

بحث

من أجل مجال علمي جديد لإنشاء الاستقلال الفكري ولكي يكون قويًا في تدريب الخريجين ، يعد برنامج بحث مكثف ومستقر أمرًا ضروريًا. تم تحديد العديد من المشكلات كعوائق أمام إنشاء مشاريع بحثية في علم الأحياء الحسابي والرياضي. كان أحد الشواغل الرئيسية هو مراجعة النظراء العلمية للمشاريع متعددة التخصصات. في رأي العديد من الأشخاص الذين تمت مقابلتهم ، لم تكن أقسام الدراسة بالشكل الحالي قادرة دائمًا على مراجعة المشاريع البحثية متعددة التخصصات. كما اعتبرت فترات المشروع القصيرة معطلة للأنشطة البحثية. عادة ما يتطلب تطوير مفاهيم جديدة أو تطبيق مفاهيم على مشاكل جديدة أكثر من عامين لإثبات الجدوى أو التقدم. تمنح المنحة التي مدتها ثلاث سنوات الباحث الرئيسي ما يقرب من عامين لإثبات النجاح. تجعل المنحة التي مدتها ثلاث سنوات من الصعب أيضًا تعيين زملاء ما بعد الدكتوراه للعمل في المشروع ، بسبب ضعف الدعم في السنوات المقبلة. في العديد من الحالات ، تم إخبار الأشخاص الذين تمت مقابلتهم أن معهد / مركز / قسم المعاهد الوطنية للصحة لم يكن مهتمًا بدعم أبحاثهم في ذلك الوقت بالذات. بعد مناقشة بحثهم المقترح لفترة وجيزة ، رأى فريق عمل المؤسسة الوطنية لحقوق الإنسان أن البحث يبدو مناسبًا لواحد أو أكثر من مكونات المعاهد الوطنية للصحة.

اقترح أحد الأشخاص الذين تمت مقابلتهم استخدام الأموال لدعم الأفراد من خلال المنح البحثية (R01s) بدلاً من جوائز التطوير الوظيفي البحثي (K). الأساس المنطقي هو أن الأفراد الذين يتلقون دعمًا للراتب للتطوير الوظيفي قد لا ينجحون في الحصول على أموال مراجعة الأقران في نهاية فترة منحهم ، بينما إذا قمت بتمويل مشاريع بحثية ، فقد أظهر الباحث الرئيسي قدرته على إنشاء بحث جديد النتائج في الميدان والمشروع البحثي يمكن أن تكون بمثابة وسيلة لتدريب طلاب الدراسات العليا وزملاء ما بعد الدكتوراه.

V. دور للصناعة

شدد معظم الأفراد الذين تمت مقابلتهم على أهمية دعم الصناعة ، بطريقة جوهرية ، لتطوير وصيانة بؤر قوية للبيولوجيا الحسابية والرياضية في الأوساط الأكاديمية لعدة أسباب. أولاً ، كانت الصناعة ناجحة للغاية في توظيف الأفراد المدربين على جميع المستويات للعمل في الصناعة. مع تصاعد جهود التسلسل الجيني للحمض النووي على نطاق واسع ، ستكون هناك حاجة متزايدة باستمرار للأفراد الذين يمكنهم إدارة وتفسير البيانات التي ستكون المنصة التي يتم من خلالها متابعة البحث في الصناعة لأغراض الوقاية والعلاج والعلاج من الأمراض. الأمراض. ثانيًا ، عادةً ما تكون الأوساط الأكاديمية هي المكان الذي يتم فيه تطوير تقنيات مبتكرة محفوفة بالمخاطر والتي تستخدمها الصناعة بعد ذلك. إن استنزاف الموظفين المدربين من الأوساط الأكاديمية دون بذل جهود لاستبدال وزيادة عدد الأفراد المشاركين في المساعي الفكرية سيؤدي في النهاية إلى فقدان الموارد البشرية الكافية لإطعام ثورة علم الوراثة. وبالتالي ، فإن الصناعة للدخول في شراكة مع الأوساط الأكاديمية لضمان وجود موظفين مدربين تدريباً كافياً لتطوير المعرفة الجديدة أمر لا بد منه. هناك بعض المؤسسات التجارية التي تساهم في هذا الجهد ، لكن مستوى الالتزام ومدة الالتزام غير معروفين. كما تم التأكيد على أن الصناديق الصناعية الملتزم بها ينبغي أن تكون غير مقيدة لمنح المؤسسات المرونة اللازمة لاستخدام الأموال لتعزيز جهودها البحثية حيثما ومتى كان ذلك مناسبا.

السادس. ما هو متاح

قبل تطوير برامج جديدة ، من المهم توثيق ما هو متاح وتحديد ما إذا كانت هناك برامج نموذجية في البيولوجيا الحسابية والرياضية يجب تكرارها. القائمة التالية من البرامج ، رغم أنها لا تمثل كل ما هو متاح ، ربما تمثل الجهود الرئيسية في هذا المجال. لم يتم تقديم المساهمات من الصناعة لأنه لم يكن هناك طريقة سهلة لتوثيق أو التأكد من هذه المعلومات. يمكن تقسيم البرامج المحددة إلى ثلاث فئات: 1) البنية التحتية 2) التطوير الوظيفي و 3) التدريب على البحث. يتم دعم هذه الأنشطة بشكل أساسي من خلال المؤسسات والحكومة الفيدرالية.

بنية تحتية

مؤسسة ويتاكر (6) [whitaker.org]
توفر جوائز القيادة للمؤسسة في الهندسة الطبية الحيوية الأموال للمؤسسات ذات البرامج التعليمية الممتازة في الهندسة أو الطب لإنشاء هياكل أكاديمية (أقسام أو هياكل مادية) للهندسة الطبية الحيوية. مدة الجائزة ومقدارها مرنان ، لكنهما يتوقفان على التزام مساوٍ أو أكبر من المؤسسة المتقدمة. تتناول جوائز القيادة الفرص التي تكون أهدافها أو احتياجات التمويل الخارجي خارج نطاق برنامجين حاليين.

تم تصميم جوائز تطوير الهندسة الطبية الحيوية للمؤسسة لإنشاء مراكز امتياز في تعليم الهندسة الطبية الحيوية من خلال إنشاء أو تعزيز البرامج الأكاديمية. Typical grants have three elements: a start-up award of up to $1 million (capital needs, such as renovations and laboratory enhancements), annual awards up to $500,000 for four years with an optional two-year extension (faculty salaries and graduate student support), and a continuation award of up to $1 million (strengthens the academic program). This award requires an affiliation between engineering programs and graduate or medical schools.

Career Development

The Charles E. Culpeper Foundation's Scholarships in Medical Science [goldmanpartnerships.org]
This program provides U.S. medical schools up to three years of support, on behalf of carefully selected physicians of high potential achievement who are committed to careers in academic medicine. Eligible disciplines are basic biomedical research with a special emphasis on molecular genetics, molecular pharmacology and bio-engineering. Provisions include $100,000 per year in direct cost to support salary (partial), research and travel expenses. Award is for three years.

National Human Genome Research Institute's Mentored Scientist Development Award [grants2.nih.gov]
The purpose of this K01 award (formerly known as the Special Emphasis Research Career Award) is to foster the career development of individuals with expertise in scientific disciplines (mathematics, chemistry, physics, engineering, and computer sciences) that would further technological developments critical to the success of the Human Genome Program. Provisions include: 1) annual salary up to $75,000 2) up to $20,000 for research-related expenses and 3) tuition. The duration of the award is three to five years. The number of awards made annually depends on the quality of the applications received.

Research Training

Burroughs Wellcome Fund's Interfaces between the Physical/Chemical/Computational Sciences and the Biological Sciences [bwfund.org]
The goals of this program are to break down the traditional barriers at academic institutions and to train investigators coming from quantitative and theoretical backgrounds so they can bring different approaches and new ideas into the biological arena. This is a program for degree-granting institutions to propose graduate or postdoctoral training programs, or a combination of both. Ancillary activities may include undergraduate student research programs, faculty seed grants, or invited lectures. Grants of $350,000 to $500,000 per year for five years are made to four to six U.S. and Canadian institutions.

Alexander Hollaender Distinguished Postdoctoral Fellowships [orau.gov]
This is a Department of Energy fellowship program to provide training in research areas of interest to the Office of Health and Environmental Research. Eligible disciplines are life, biomedical and environmental sciences and other supporting scientific disciplines. This is a one year fellowship renewable for a second year. The provisions are: beginning stipend of $37,500 and up to $2,500 to cover the cost of relocation.

Alfred P. Sloan Foundation and U. S. Department of Energy Postdoctoral Fellowships in Computational Molecular Biology [sloan.org]
The purpose of these fellowships is to catalyze career transitions into computational molecular biology from physics, mathematics, computer science, chemistry, and related fields. The program is designed to give computationally sophisticated young scientists an intensive postdoctoral opportunity in an appropriate molecular biology laboratory. This is a two year program with a total budget of $100,000 per awardee annually $42,000 is allotted for a stipend and $1,500 is allotted for research expenses. Up to ten fellowships are awarded annually.

The Whitaker Foundation Graduate Fellowship Program [whitaker.org]
This program supports students with engineering backgrounds to develop the skills required for a successful career in biomedical engineering. Awards are made for three years with an option to extend for up to two additional years. Provisions include a stipend of $17,000, a cost-of-education allowance of up to $13,500 and $1,500 for research-related fees. About 30 predoctoral fellowships are awarded annually.

National Science Foundation [nsf.gov]
The NSF has several training initiatives. The goal of the Integrative Graduate Education and Research Training Program is to enable the development of innovative, research-based, graduate education and training activities that will produce a diverse group of new scientists and engineers well-prepared for a broad spectrum of career opportunities. The emphasis is on critical and emerging areas of science and engineering. This is an institutional training grant provisions include 1) annual stipend of $15,000 per graduate student postdoctoral stipends are determined by the host institution 2) up to $200,000 for equipment and special purpose materials and 3) limited funds to defray the costs of research by students. Awards are made in amounts up to $500,000 annually, not including the maximum of $200,000 for equipment. Up to twenty awards will be made during the first three years of the program.

Several Directorates at NSF, Mathematical and Physical Sciences and Computer and Information Sciences and Engineering, support interdisciplinary training in the biological sciences.

Howard Hughes Medical Institute Graduate Fellowship Program [hhmi.org]
The purpose of this program is to promote excellence in biomedical research by helping prospective researchers with exceptional promise obtain a high quality graduate education. Several areas of training have been identified, including mathematical and computational biology. These awards are made for three years. Provisions include a stipend of $15,000 for the student and a $15,000 cost-of-education allowance for the institution. At least $2,200 of the latter must be used for the student's health insurance, books and supplies, computer and computer-related expenses, and travel to scientific meetings. Approximately 80 awards are made each year.

National Library of Medicine's Fellowship in Applied Informatics [nlm.nih.gov]
The purpose of the NLM Fellowship in Applied Informatics (F38) award is to provide individuals with various educational backgrounds ( scientific, clinical and administrative) the opportunity to apply the knowledge and technology of health informatics to help solve biomedical information management problems. Because NLM wishes to encourage applications from mid-career professionals as well as more junior applicants, the amount of the stipend is based on the salary or remuneration that the individual would have been paid by the home institution on the date of the award, but shall not exceed $58,000 per year. A $4,000 per year institutional allowance will be paid to defray the costs of supplies, equipment, travel, tuition, fees, insurance, and other trainee-related costs. The fellowship is limited to two years. This is a non-NRSA fellowship.

National Human Genome Research Institutes Institutional Training Grant in Genomic Sciences [grants1.nih.gov]
This is an institutional training program (T32) in genomic sciences to train scientists with multidisciplinary skills that will allow them to engage in research that will accomplish the goals of the Human Genome Program (HGP) and to take full advantage of the resulting genomic data and resources to solve biomedical problems and increase our understanding of human biology. This training program is intended to expand the research capabilities of individuals with backgrounds in either molecular biology or a nonbiological scientific discipline relevant to genomic sciences (e.g., physical, chemical, mathematical, computer or engineering sciences). Provisions include: 1) annual stipends-$11,496 for graduate students and $20,292-$32,300 for postdoctoral fellows 2) tuition and 3) partial support of research-related expenses annually-up to $1,500 per year per graduate student and up to $2,500 per year per postdoctoral trainee. The number of grants awarded annually depends on the quality of the applications received. Duration of the institutional awards is up to five years individuals are usually supported for two to three years under this mechanism. This is a National Research Service Award and as such, the provisions are determined by the NIH.

سابعا. التوصيات

The following recommendations are distilled from the discussions with the interviewees. Staff suggests that these recommendations serve as the starting point of a discussion with leaders in academia, industry and non-profits. There are clearly some areas where new mechanisms can be established, but the success of computational and mathematical biology depends upon developing a strategy in which all parties that have a collected vested interest in the area are brought together to discuss what needs to be done, who will/can do what, and how resources can be leveraged, once there has been an agreement that an opportunity exists to provide stable support to a new discipline.

Infrastructure

  1. Provide opportunities for individuals in leadership positions in academia (Provosts, Chancellors, Deans, and Department/ Division Heads) to learn more about the broad range of opportunities that computational and mathematical biology present in biology and medicine. Presentations at annual meetings of professional societies (such as the Society for Industrial and Applied Mathematics, Pacific Symposium on Biocomputing, etc) and the American Association of Medical Colleges by members who are working at the interface of biology and mathematics or computer science would be one way to discuss the opportunities this interdiscipline provides to the future of biology and medicine.

Curriculum Development
  1. Use the academic career award (K07) mechanism to support faculty to develop curricula in computational and mathematical sciences as they relate to genomics and genome analysis. Curricula should be developed for students at the undergraduate and graduate levels.
Career Development and Research Training

  1. Develop an institutional K01 program award that would provide a critical mass of non-biologists working in the areas of computational and mathematical biology in institutions where there are foci of scientists working in interdisciplinary areas critical to genome research and genome analysis and interpretation.

بحث

  1. Evaluate why research projects in computational and/or mathematical biology receive poor priority scores.

Outreach
  1. Convene leaders in industry and academia to discuss common interests and needs in research and training.
Immediate Action Items

  1. Develop brochures about NHGRIs training and career development opportunities.

Appendix Interviewees

Russ B. Altman, MD, Ph.D. (Medical Information Sciences)
Assistant Professor of Medicine and (Computer Science by courtesy)
Department of Medicine (Department of Computer Science by courtesy)
كلية الطب بجامعة ستانفورد
Stanford, CA

Michael Boehnke, Ph.D. (Biomathematics)
أستاذ
Department of Biostatistics
School of Public Health
University of Michigan
Ann Arbor, MI

Dan Davison, Ph.D. (Biological Sciences-Genetics)
Principal Scientist
Bioinformatics Department
Bristol-Myers Squibb Pharmaceutical Company
Wallingford, CT

Keith A. Dunker, Ph.D. (Biophysics)
أستاذ
Departments of Biochemistry and Biophysics, Chemistry
جامعة ولاية واشنطن
Pullman, WA

Philip Green, Ph.D (Mathematics)
استاذ مساعد
Molecular Biotechnology Department
جامعة واشنطن
Seattle, WA

David Haussler, Ph.D. (Computer Science)
Professor, Computer Information Science
Division of Natural Science
جامعة كاليفورنيا
Santa Cruz, CA

Edward Holmes, MD
Senior Associate Dean for Research and
Vice President for Translational Medicine and Clinical Research
كلية الطب بجامعة ستانفورد
Stanford, CA

Webb Miller, Ph .D. (Mathematics)
أستاذ
Department of Computer Science
جامعة ولاية بنسلفانيا
University Park, PA

Chris Overton, Ph.D. (Biophysics), MSE (Computer Science)
Director, Center for Bioinformatics
University of Pennsylvania
فيلادلفيا، بنسلفانيا

Neil Risch, Ph.D. (Biomathematics)
أستاذ
Department of Genetics
مدرسة الطب
Stanford University
Stanford, CA

Fred Roberts, Ph.D. (Mathematics)
Professor of Mathematics
Director, Center for Discrete Mathematics and Theoretical Computer Science
Rutgers University
Piscataway, NJ

Temple Smith, Ph.D. (Physics)
مخرج
BioMolecular Engineering Research Center
College of Engineering
جامعة بوسطن
Boston, MA

Terence P. Speed, Ph.D. (Mathematics)
أستاذ
Department of Statistics
جامعة كاليفورنيا، بيركلي
Berkeley, CA

David States, MD, Ph.D. (Biophysics)
مخرج
Institute for Biomedical Computing
مدرسة الطب
Washington University
سانت لويس ، ميزوري

Gary Stormo, Ph.D. (Molecular Biology)
استاذ مساعد
Department of Molecular, Cellular and Developmental Biology
University of Colorado
Boulder, CO

Clark Tibbetts, Ph.D. (Biophysics/Chemistry)
Professor of Microbiology
Institute for Molecular Bioscience and Technology
George Mason University
Fairfax, VA

Michael Waterman, Ph.D. (Statistics)
أستاذ
Department of Mathematics (Joint Appointments in Biological Sciences and Computer Sciences

الحواشي

  1. This review was initially focused on bioinformatics. During the course of my interviews, it was expanded to include the application of mathematics, statistics, and computer science to genomics and genetics research. Thus, the title, while not ideal, is meant to be inclusive, rather than exclusive, of these scientific disciplines.


Major exploration course(s) added by advisors for incoming first-year students

Biomathematics Major Exploration Course(s) recommended by faculty. At least one of these will be included in your Fall schedule:

Students with a Precalculus or Calculus math placement AND Expository Writing English placement

Course Title

Course Number

Students without a Precalculus or Calculus math placement AND Expository Writing English placement

Course Title

Course Number


How to learn biomathematics? - مادة الاحياء

تحتاج مساعدة؟ Mathematic Tutorials

An Introduction to Scientific Notation A quick review of writing very large and very small numbers using scientific notation.

Mathematical Notation Learn the proper notation for representing numbers, sets, sums, and products.

Introduction to Functions Learn the definition and properties of functions, how to perform mathematical operations on functions, and then practice what you have learned.

Transformations Learn how functions are transformed and how to sketch the graph of a function by inspecting the equation. Then test your knowledge.

Linear Functions Learn the definition of linear function, how to calculate the slope of a line, how to solve a linear equation, and how linear models are used in biology. Then practice what you have learned.

Quadratic Functions Learn the definition of a quadratic function, what the graph of quadratic function looks like,and how to solve quadratic equations. Then test your knowledge with a problem set.

Exponential Functions Learn the definitions of exponential functions, how they are graphically represented, and how to graph basic exponential functions and transformed exponential functions.

Logarithmic Functions Learn the definitions of logarithmic functions and their properties, and how to graph them. Then practice what you have learned with exponential and logarithmic functions.

Polynomials Learn the definition of a polynomial, how to perform polynomial division, and what a graph of a polynomial function looks like. Then review what you have learned with a problem set.

Power Functions Learn the definition of a power function and how to graph one. Then test your knowledge with a problem set.

Rational Functions Learn the definition of a rational function, what the graph of a rational function looks like, and how to find the asymptotes. Then complete the problem set.

Trigonometric Functions Learn the definition of a trigonometric function, review some special angles, learn what the graphs of various trigonometric function look like, and see some trigonometric identities. Then test your knowledge with a problem set.

Shodor Activities designed for either group or individual exploration into concepts from middle school mathematics. The activities are Java applets and as such require a java-capable browser.

Powers of Ten A travel across the Universe. Changing scale by just a few powers of ten dramatically alters your perspective.

Cyberchase A PBS website for kids of all ages with math games and web adventures.


Please note that the TRACS information about some of our courses is outdated. The information that appears above is more reliable, and if there is any question over course content or prerequisites, please contact the course instructor.

Abbreviations used for cross-listed courses are as follows: MA – Mathematics, OR – Operations Research, and ST – Statistics. An example of credit information is: 4(3-2). The 4 indicates the number of semester hours credit awarded for successful completion of the course. The (3-2) indicates that the course normally meets for three hours of lecture and two hours of problem session per week. The abbreviations F, S, and Sum indicate courses normally offered in the fall and spring semester and in the summer terms, respectively.

BMA 567 Modeling of Biological Systems.
Prereq: 1 semester of calculus (e.g., MA 112) 4(3-2) F. An introduction to quantitative modeling in biology. Compartment models, Forrester diagrams, probabilistic and deterministic descriptions of dynamic processes, development of model equations, simulation methods, criteria for model evaluation. Readings from current literature on applications of modeling and simulation in biology. Laboratory sessions emphasize the scientific computing skills used in biological modeling. An individual modeling project, preferably related to the student’s research interests, is required.

BMA 610 Special Topics.
Offered from time to time during Fall or Spring semesters.

BMA (ST, MA) 771 Biomathematics I.
Preq.: Advanced calculus (including matrix algebra) and reasonable background in biology, or consent of the Instructor. 3(3-0)F. Mathematical methods for dynamic state variable models in biomathematics, especially difference and differential equations, with applications including models for population dynamics, pattern formation, and enzyme kinetics. Emphasis is placed on determining the qualitative behavior of solutions rather than on explicit solutions or numerical computation.

BMA (ST,MA) 772 Biomathematics II.
Prereq.: BMA 771, elementary probability theory. 3(3-0)S. Continuation of BMA 771. Methods for analyzing nonlinear models, concepts of local and global stability, periodic and non-periodic solutions. Comparison of deterministic and stochastic models. Survey of applications and some discussion of recent research.

BMA (ST,OR,MA) 773 Stochastic Modeling.
Prereq.: BMA 772 or ST 746. 3(3-0) F. Survey of modeling approaches and analysis methods for data from continuous state random processes. Emphasis on differential and difference equations with noisy input. Doob-Meyer decomposition of process into signal and noise components. Examples from biological and physical sciences, and engineering. A student project is required. (Offered F 2000 and alt. years.)

BMA (MA,OR) 774 Partial Differential Equation Modeling in Biology.
Prereq.: BMA 771 or MA/OR 731 BMA 772 or MA 401 or MA 501 3(3-0)S. Modeling with and analysis of partial differential equations as applied to real problems in biology. Review of diffusion and conservation laws. Waves and pattern formation. Chemotaxis and other forms of cell and organism movement. Introduction to solid and fluid mechanics/dynamics. Introductory numerical methods. Scaling. Perturbations, Asymptotics, Cartesian, polar and spherical geometries. دراسات الحالة.

BMA 801 Biomathematics Graduate Seminar.
Prereq.: Grad standing 1(1-0) F, S. Student and faculty presentations of current research in biomathematics. Purposes are to broaden perspective on the field of biomathematics and research opportunities, and to give students practice in seminar presentation. Students make one presentation per year. For Ph.D. candidates, two of these presentations must concern thesis research, one near the start of the work, and the other near the completion of the thesis. Attendance is required.

BMA 815 Advanced Special Topics.
Offered from time to time in the Fall and Spring semesters.


University Admission Requirements

A student applying to a master's program must:

  • have earned a four-year bachelor's degree or its equivalent from a college or university that is accredited by the appropriate regional accrediting association, or do so within one academic year
  • present unofficial transcripts from each college or university other than Illinois State at which graduate, undergraduate, or non-degree credit was earned. The unofficial transcript should be easily readable and clearly indicate degree(s) awarded, courses and course grades for each term. If accepted, official transcripts can be emailed from the university to [email protected] or mailed in a sealed envelope to: Graduate School, 209 Hovey Hall, Campus Box 4040, Normal, IL 61790-4040.

International students can learn more about specific application requirements by visiting the Office of Admissions.

Additional Program Admission Requirements

Lab Requirement

The first step in the application process is to ask about working in a lab. We do not admit graduate students unless they have at least one faculty member who is willing to have them in their lab.

Contact a member of our faculty who works in your area of interest. Discuss whether they are taking new students, whether your interests sufficiently overlap with theirs, and what research topics are being pursued in their labs.

You must have a 3.0 on a 4.0 scale for the last 60 hours of undergraduate coursework or any previous work in a master’s program.

Curriculum Vitae or Resume

Submit your vita in the application system. It should include any information that will help assess your potential as a student in our graduate program. Also include:

  • your educational background
  • previous employment or positions related to science and your current status
  • research activities, including publications
  • memberships in professional societies
  • any honors and awards you have received

Statement of Academic and Professional Goals

Write a one-to-two page statement of your academic and professional goals and submit it in the application system.

Your statement should include:

  • area of research in which you are interested
  • faculty member(s) with whom you have corresponded in regard to serving as your possible dissertation advisor
  • your plans after completing graduate school

Letters of Recommendation

Provide three letters of recommendation. Your letters should be from faculty members or others who are familiar with your academic record and can evaluate your potential for graduate study.

Test Scores

GRE scores are not required for your application. However, if you wish to submit them, you may.

Scores do not play a significant part in our decision-making process for admission. GRE scores may help your application if you did not have strong undergraduate grades but have strong GRE scores.

Use institution code 1319 if you want to submit your scores. It will not be held against you if you do not submit GRE scores as part of your application.

International students required to take an English proficiency test must have a TOEFL score of 90 or greater. The IELTS equivalent is approximately 6.5.

Application Deadlines

  • Fall (August) Term &mdash February 1
  • Spring (January) Term &mdash Not accepting applications
  • Summer Term &mdash Not accepting applications

Connect with cutting-edge research under the microscope or out in the field

Research Opportunities
Students are required to complete an independent research project under the supervision of a faculty member (either math or biology) and present their research in the Biomathematics Seminar.

Center for the Sciences and Innovation (CSI)
Trinity’s integrated, 300,000-square-foot science and engineering complex contains glass-walled laboratories, classrooms, and offices that put science on display. CSI supports teaching and research in biomathematics in addition to multiple fields of biology, chemistry, and mathematics, among others.

Undergraduates also have the opportunity to learn and perform a variety of modern research techniques such as chromatography, electrophoresis, phase contrast and fluorescent microscopy, tissue culture, electrophysiology, confocal microscopy, and ultracentrifugation.


Integrative Biomathematical Learning Alliance Across Academic Departments

Across the nation, many generalized programs have focused on retention of minority students in the sciences with varying degrees of success. Paradoxically, this challenge exists despite expanding career opportunities in industry, academia, and government for those skilled at the intersection of biology and mathematics. Here I describe a cross-departmental learning alliance (iBLEND- an Integrative Biomathematics Learning and Empowerment Network for Diversity) which directly targets these recognized challenges. Our goal is for the iBLEND project to have significant spillover effects for our university by developing new interdisciplinary collaborations that benefit our students. The iBLEND is a proactive, intensive approach in order to bridge campus chasms for both faculty and undergraduate students by positively influencing academic programs through interdisciplinary training coupled with strong evaluation and assessments. By leveraging our recent surge of competitive research activity, innovative instruction, and collaboration, the iBLEND advances our transformation to the next level by establishing a broader bridge for our undergraduates at the interface of mathematics and biology. In working together, the math and biology students learned to bridge language barriers inhibiting interdisciplinary explorations. Students are closely involved with faculty mentors in core laboratories and developed cross-disciplinary research skills that enhanced their post-graduate career opportunities. Using systems biology tools combined with targeted mathematics classroom work, students merge data from their lab bench experiments with mathematical models to determine how various changes impacted an overall organism and its functions. The students have hands-on training with a myriad of computational, simulations, data mining and data analysis tools needed in approaching their projects.

TARGETED STUDENT PARTICIPANTS AT A CRITICAL TRANSITION POINT
North Carolina Agricultural and Technical State University (NCATSU) is a historically minority-serving land-grant institution with an overall enrollment of approximately 11,000 undergraduates. Currently, the Biology Department has over 500 majors and the Mathematics Departments has over 100 majors. Undergraduates in both departments are over 90% African American representing a diverse talent pool for broadening participation in science. Although NCATSU is the largest Historically Black College and University (HBCU) in North Carolina, we are aware that overcoming under-representation in biology and mathematics is difficult. For instance, given the mission as a land grant HBCU, our entering freshman are admitted having a wide-range of prior high school success. Too many NCATSU freshmen exhibit deficits in critical thinking and writing, as compared to underrepresented as compared to the percentage of undergraduates at majority institutions who go on to pursue freshmen at other institutions participating in the same study. These data are routinely disseminated as evidence in multiple ways to faculty, highlighting the need for excellent teaching, strong interdisciplinary training, and high-quality biomathematics-related research. We focus iBLEND activities relative to deep learning that crosses beyond conventional boundaries between biology, mathematics, computer science, physics and chemistry disciplines.

INNOVATIVE STRATEGIES TO BRIDGE THE GAPS AT THE MATH-BIO INTERFACE
Our integrative model not only raises the bar for the incoming high-performing students, but seeks avenues that can amplify the overall supply of students who emerge from NCATSU on a competitive trajectory for biomathematical graduate study. Innovative to our approach is that all of the research projects bring undergraduate researchers to our centrally located Molecular Genetics, Genomics, and Proteomics Laboratory and the Applied Mathematics Modeling Laboratory. The purpose of our core lab is to provide interdisciplinary research and training for both undergraduates and faculty. The core laboratories include biologists, mathematicians, and computational bio-physicists, from each of the basic science departments involved in laboratory research. This shared space provides natural opportunities for our undergraduates to fuse conceptual understanding between research and classroom activity. We have found that the core labs provide iBLEND a supportive dynamic sphere for high expectations and academic challenges for our undergraduates. We believe shared spaces are essential to provide natural opportunities for undergraduates to fuse conceptual understanding between research and classroom activity. Hence iBLEND takes full advantage of the capabilities of our newly established Molecular Biology Core Laboratory. The core laboratories also serve as a training ground for faculty to learn new techniques. Ramifications from this research are particularly well-suited for spirited discussion and debate that further establish meaningful relationships between mathematics and biology. The strong interdisciplinary research projects and training are built on research strengths of faculty in the Departments of Biology and Mathematics enriched with collaborations with neighbor Research-1 institutions. The central geographic location of NCATSU between Wake Forest Univ., UNC-Chapel Hill, Duke Univ., and NC State Univ., and other institutions provides easy implementation for several day visits and field trips during the academic semesters with collaborating laboratories on our project.

The iBLEND research and training are coupled with mechanisms that reduce barriers to student success. As many of our students are first generation college attendees, there is a wealth of life experiences and personal connections to these projects that give real-world research purpose and provide students with every opportunity to succeed in biomathematics. The lab research described above is specifically designed to overcome pre-conceived notions concerning advanced mathematics or computationally-rich courses. This is particularly true for minority students where underrepresentation in research careers goes back to a complex interplay of socio-economic forces that impact academic achievement. Used appropriately, mathematical models can represent pathways in a physically and biologically realistic manner and generate novel and useful hypotheses. The modeling intellectual focus and tools span the range from prediction to identification of mechanistic structures. This research theme is specifically structured to complement the individual strengths and circumstances of each research mentor. Students gain a better understanding of the governing processes at the molecular, cellular, and organismal level through mathematical analysis of the overall dynamical system models and various numerical methods and simulations. The student iBLEND intellectual focus is on the development of mathematical skills in set theory, linear algebra, differential equations, number theory, numerical analysis, stochastic and deterministic processes, topology, and computational mathematics. This aids in the development of analytical argumentative strategies to better understand high-throughput biological data which includes molecular genetics, host-pathogen microbiology, comparative and functional genomics, phylogenetics, plant physiology, ecology, and genomic instability and oncology.

KEY ORGANIZATIONAL STRUCTURE AND INSTITUTIONAL ENDORSEMENTS
Because of the many positive impacts, some even beyond intended project goals, iBLEND has significant buy-in from administration, faculty, and students. We gain buy-in from stakeholders by: (1) working from the ground-up with administration to promote campus-wide biomathematics research and training (2) fostering associations between research and regular undergraduate academic courses (3) creating and disseminating biomathematics teaching and learning modules and (4) enhancing learning community support at the interface of mathematics and biology. Since 2006, NCATSU has hired many new faculty with significant biomathematical research portfolios to share with undergraduates in iBLEND. Hence, we have a solid cadre of faculty and staff pursuing research and shared discovery at the interface of mathematics and biology, and all are part of this proposed work.

These measures that have increased undergraduate research and research training included:
-Collective math-biology departmental faculty conceptualization and crafting of grant proposals
-Emphasis on faculty and student development in research and pedagogy
-Provision of collaborative math-biology departmental retreats to foster new ideas
-Emphasis on freshman orientations specific for biology and math majors
-Distribution of bio-math shared documents through centralized computer servers
-Broadening team-taught bio-math courses and research contributions
-Providing a weekly bio-math seminars and annual bio-math scientific research symposia


شاهد الفيديو: تعلم أساسيات الإحصاء في 20 دقيقة الجزء الأولLearn the Basics of Statistics in 20 Minutes Part 1 (شهر نوفمبر 2022).