Mục tiêu
Để nghiên cứu hoạt động của tế bào bình thường ở các trạng thái bệnh khác nhau, dữ liệu sinh học phải được kết hợp để tạo thành một bức tranh tổng thể về các hoạt động này. Do đó, lĩnh vực tin sinh học đã phát triển như vậy là nhiệm vụ cấp thiết nhất hiện nay liên quan đến việc phân tích và giải thích các loại dữ liệu. Điều này bao gồm các trình tự nucleotide và amino acid, các lĩnh vực protein, và các cấu trúc protein. Quá trình phân tích và giải thích dữ liệu hiện tại được gọi là sinh học tính toán. Các tiểu ngành quan trọng trong sinh học và sinh học tính toán bao gồm:
Phát triển và triển khai các chương trình máy tính cho phép truy cập, sử dụng và quản lý hiệu quả các loại thông tin khác nhau
Phát triển các thuật toán mới (công thức toán học) và các biện pháp thống kê đánh giá các mối quan hệ giữa các thành viên của bộ dữ liệu lớn. Ví dụ, có những phương pháp để xác định vị trí gen trong một chuỗi, để dự đoán cấu trúc và / hoặc chức năng của protein, và để cụm các chuỗi protein vào các họ của các chuỗi liên quan.
Mục tiêu chính của tin sinh học là làm tăng sự hiểu biết về các quá trình sinh học. Điều gì đặt nó ngoài cách tiếp cận khác, tuy nhiên, là tập trung vào việc phát triển và áp dụng các kỹ thuật tính toán chuyên sâu để đạt được mục tiêu này. Ví dụ bao gồm: nhận dạng khuôn mẫu, khai thác dữ liệu, thuật toán học máy, và hình dung. Các nghiên cứu chính trong lĩnh vực này bao gồm sự liên kết trình tự, phát hiện gen, lắp ráp bộ gen, thiết kế ma túy, khám phá dược phẩm, kết cấu cấu trúc protein, dự đoán cấu trúc protein, dự đoán sự biểu hiện gen và tương tác protein-protein, nghiên cứu liên kết gen toàn cầu, và sự phân chia / sự phân bào.
Tin sinh học đòi hỏi phải tạo ra và phát triển các cơ sở dữ liệu, các thuật toán, kỹ thuật tính toán và thống kê, và lý thuyết để giải quyết các vấn đề chính thức và thực tiễn phát sinh từ việc quản lý và phân tích dữ liệu sinh học.
Trong vài thập kỷ qua, sự phát triển nhanh chóng của công nghệ nghiên cứu phân tử và các nghiên cứu phân tử khác và sự phát triển của công nghệ thông tin đã kết hợp để tạo ra một lượng lớn thông tin liên quan đến sinh học phân tử. Tin sinh học là tên gọi của các phương pháp toán học và máy tính này được sử dụng để thu thập kiến thức về các quá trình sinh học.
Các hoạt động thông thường trong tin sinh học bao gồm việc lập bản đồ và phân tích trình tự ADN và protein, sắp xếp trình tự ADN và protein để so sánh chúng và tạo ra và xem các mô hình cấu trúc protein 3 chiều.
Liên quan đến các lĩnh vực khác
Sinh học là một lĩnh vực khoa học tương tự nhưng khác với tính toán sinh học, trong khi nó thường được coi là đồng nghĩa với sinh học tính toán. Tính toán sinh học sử dụng kỹ thuật sinh học và sinh học để xây dựng các máy tính sinh học, trong khi tin sinh học sử dụng tính toán để hiểu rõ hơn về sinh học. Sinh học và sinh học tính toán liên quan đến việc phân tích dữ liệu sinh học, đặc biệt là chuỗi DNA, RNA và protein. Lĩnh vực tin sinh học đã trải qua sự tăng trưởng bùng nổ bắt đầu vào giữa những năm 1990, phần lớn là do Dự án Hệ gen của Con người và bởi những tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ sắp xếp DNA.
Phân tích dữ liệu sinh học để tạo ra thông tin có ý nghĩa bao gồm viết và chạy các chương trình phần mềm sử dụng thuật toán từ lý thuyết đồ thị, trí thông minh nhân tạo, máy tính mềm, khai thác dữ liệu, xử lý hình ảnh và mô phỏng máy tính. Các thuật toán lần lượt phụ thuộc vào lý thuyết cơ sở như toán học rời rạc, lý thuyết điều khiển, lý thuyết hệ thống, lý thuyết thông tin và thống kê.