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Fondements de l'informatique – Les bases
- Premiers ordinateurs et théorie algorithmique (années 30-50) : Les développements théoriques (ex : machine de Turing) et le matériel primitif définissent l'espace à explorer en formalisant ce qui est calculable et la complexité d'exécution.
- Langages de programmation (50 ans et plus) : Des langages assembleurs aux outils de haut niveau (FORTRAN, COBOL et bien d’autres), la création d’algorithmes capables « d’écrire d’autres algorithmes » avec une plus grande lisibilité humaine est explorée.
- Bases de Donner et réseaux (60 ans et plus) : La nécessité de stocker et de transmettre systématiquement et efficacement donner, conduit au développement de systèmes de base donner et l'infrastructure de base pour Internet.
Naissance et évolution des sciences computationnelles de la vie et de la bioinformatique
- Biologie moléculaire et séquençage (50 ans et plus) : Décoder la structure du vivant au niveau moléculaire (découvertes sur l'ADN, l'ARN, les protéines...) nécessite des techniques de plus en plus avancées pour archiver et analyser ces informations.
- Projet Génome Humain (1990-2003) : Effort de collaboration à grande échelle pour obtenir la séquence complète de l’ADN humain. La gestion de ces vastes donner il s'agit d'une percée dans l'utilisation de l'informatique pour les applications des sciences de la vie.
- L’explosion des « omiques » (2000+) : Outre le génome, les protéines (protéomique) et la transcription (transcriptomique) sont désormais étudiées à grande échelle. Les algorithmes se spécialisent dans l’analyse de donner informatique biologique et haute performance.
- Biologie des systèmes informatiques (2000+) : Les tentatives de modélisation de processus biologiques à différents niveaux avec des outils informatiques (par exemple depuis les interactions entre cellules jusqu'à la simulation d'organes ou d'organismes entiers) deviennent un domaine interdisciplinaire en pleine croissance.
Symbiose : les technologies de l’information accélèrent la biologie et vice versa
- Algorithmes bio-inspirés : La nature contient souvent des méthodes efficaces pour résoudre des problèmes complexes. Cela donne naissance à de nouvelles classes d’algorithmes (par exemple les réseaux neuronaux inspirés du cerveau, l’évolution artificielle qui trouve des analogies dans les mutations).
- Problèmes informatiques difficiles (difficiles) : De nombreuses tâches clés en biologie (par exemple le repliement des protéines, les alignements de séquences, etc.) sont des problèmes « intrinsèquement » complexes sur le plan informatique, ce qui repousse les limites de la création d'outils informatiques et de l'utilisation des ressources des supercalculateurs.
- Médecine personnalisée et « Data Driven Discovery » : Les techniques bioinformatiques et l’analyse de vastes ensembles de données génétiques (provenant d’individus et de la population générale) offrent des opportunités extraordinaires en matière de diagnostic, de prévention et de traitement de précision.
Défis et avenir
- Big Data e le cloud L'informatique: Le volume de donner dans le domaine biologique, il continue de croître de façon exponentielle. Des stratégies efficaces sont nécessaires pour traiter et extraire les informations pertinentes des déluges de données.
- Interprétabilité des modèles : Les approches telles que l’apprentissage profond produisent souvent des résultats très précis, mais leur interprétation peut être difficile. Il est nécessaire de mieux comprendre « pourquoi » ils fonctionnent, en particulier dans des domaines sensibles comme la médecine.
- Confidentialité et éthique : Comme la masse de donner les données personnelles à profil génomique continuent de croître, il est impératif de garantir des normes élevées de confidentialité, de non-discrimination et leur utilisation pour la recherche biomédicale de manière pleinement consciente et transparente.
conclusion
Les fondements de l'informatique fournissent les outils qui permettent des innovations révolutionnaires dans les sciences de la vie computationnelles et la bioinformatique. Les problèmes biologiques, à leur tour, présentent des défis qui font progresser le domaine informatique. Il s’agit d’une véritable collaboration pour comprendre et potentiellement améliorer la vie elle-même.
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