1,138 Views
Favorite
การใช้วิธีการทางสารสนเทศในการศึกษาข้อมูลชีววิทยา หรือชีวสนเทศนั้น ต้องอาศัยองค์ประกอบหลักดังต่อไปนี้
ก. คอมพิวเตอร์
การจัดการข้อมูลโดยอาศัยคอมพิวเตอร์นั้นหากข้อมูลมีจำนวนไม่มากอาจใช้คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้แต่เนื่องจากในปัจจุบันได้มีการเชื่อมโยงข้อมูลจากห้องปฏิบัติการต่าง ๆ ทั่วโลกเข้าไว้ด้วยกัน ทำให้ปริมาณข้อมูลมีจำนวนมากขึ้นกว่าเดิมหลายเท่า ดังนั้นจึงต้องใช้คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงมากในการจัดการ จัดเก็บ และวิเคราะห์ข้อมูลที่มีจำนวนมหาศาลเหล่านี้ในเวลาอันรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของบริษัท IBM ชื่อว่าบลูจีนนั้นมีความสามารถในการคำนวณสูงถึง ๑,๐๐๐ ล้านล้านหน่วยการทำงานต่อวินาทีหรือ ๑ เพตะฟลอปส์ โดยมีประสิทธิภาพที่เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ที่ใช้ทั่วไปถึงประมาณ ๒ ล้านเท่าและมีราคาสูงถึงกว่า ๑๐๐ ล้านดอลลาร์
ข. เครือข่ายคอมพิวเตอร์ (cluster computer)
นอกจากการใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีความเร็วสูงและมีราคาสูงมาก ในการดำเนินการกับข้อมูลที่มหาศาลแล้วนักวิทยาศาสตร์อาจใช้วิธีการเชื่อมคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลเข้าด้วยกันเป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์โดยมีระบบปฏิบัติการที่สามารถแจกงานให้แต่ละเครื่อง ทำงานได้อย่างมีระบบ ทำให้มีประสิทธิภาพสูงสุดในการประมวลผลใกล้เคียงกับซูเปอร์คอมพิวเตอร์แต่มีราคาถูกกว่า
ค. อินเทอร์เน็ต
อินเทอร์เน็ต คือ เครือข่ายคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ที่มีการเชื่อมโยงไปเกือบทั่วโลกโดยไม่มีคอมพิวเตอร์ที่เป็นศูนย์กลาง ดังนั้นหากมีคอมพิวเตอร์ใดหรือสายที่เชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์คู่ใดชำรุดอินเทอร์เน็ตก็ยังสามารถทำงานได้ บริการทางอินเทอร์เน็ตที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด คือ World Wide Web (WWW) ซึ่งเป็นระบบการจัดข้อมูลในรูปข้อความหลายมิติ (hypertext) เมื่อผู้ใช้บริการเลือกข้อความหรือคำใด ๆ ในข้อมูลแล้วโปรแกรมใน WWW จะค้นหาคำหรือข้อความที่เกี่ยวข้องและอ่านข้อมูลนั้น ดังนั้นโปรแกรมที่ใช้ใน WWW จะต้องสามารถอ่านข้อมูลที่เลือกมาได้ ตัวอย่างโปรแกรม เช่น Internet Explorer ของบริษัท Microsoft และ Netscape Navigator ของบริษัท Netscape Communications
วิธีการทางสนเทศศาสตร์ในการจัดการข้อมูล ศึกษา และวิเคราะห์ข้อมูลทางชีววิทยา มีหลายวิธี ดังตัวอย่างต่อไปนี้
ก. การสร้างและการสืบค้นในฐานข้อมูล (database)
จากการที่ข้อมูลทางชีววิทยาเพิ่มขึ้นอย่างมากในปัจจุบันทำให้มีความจำเป็นที่จะต้องมีการบริหารและจัดการกับข้อมูลอย่างเป็นระบบ วิธีที่นิยมคือวิธีจัดระเบียบข้อมูลในรูปแบบฐานข้อมูล (database) ข้อมูลในฐานข้อมูลมักเป็นข้อมูลที่เป็นจริงที่ผ่านกระบวนการจัดการดัดแปลงให้มีความหมายและส่วนใหญ่ใช้เพื่อสนองตอบผู้ใช้เฉพาะกลุ่ม การจัดทำฐานข้อมูลทำให้สามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพหลีกเลี่ยงการแปรเปลี่ยนและการซ้ำซ้อนของข้อมูลรวมทั้งเพื่อความปลอดภัยของข้อมูล
ฐานข้อมูลชีวสนเทศศาสตร์ (bioinformatics database) เป็นฐานข้อมูลที่ประกอบด้วย ข้อมูลทางชีวภาพของชีวโมเลกุลต่าง ๆ เช่น
ผู้ใช้สามารถสืบค้นข้อมูลจากฐานข้อมูลเหล่านี้ได้ทางอินเทอร์เน็ตด้วยการส่งไปรษณีย์อิเล็กทรอนิกส์ (หรือส่งอีเมล) ติดต่อโดยตรงกับฐานข้อมูลหรือติดต่อกับบริการค้นหาข้อมูลที่มีอยู่บนเครือข่ายอินเทอร์เน็ต
ข. การเปรียบเทียบข้อมูล
เป็นการสร้างหรือการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ในการเปรียบเทียบข้อมูลจากชีวโมเลกุลชนิดต่าง ๆ เพื่อตรวจสอบความเหมือนหรือความแตกต่างของข้อมูลจาก ๒ แหล่ง หรือมากกว่า เช่น โปร แกรมการเปรียบเทียบข้อมูลลำดับนิวคลีโอไทด์หรือลำดับกรดแอมิโน ประโยชน์ในการเปรียบเทียบข้อมูล ตัวอย่างเช่น การเปรียบเทียบข้อมูลของสารชีวโมเลกุลที่ไม่ทราบสมบัติมาก่อนกับข้อมูลของสารชีวโมเลกุลที่เราทราบสมบัติทางชีวภาพอยู่แล้วหากพบว่าเหมือนหรือคล้ายกันจะทำให้สามารถคาดเดาได้ว่าชีวโมเลกุลทั้งสองชนิดนั้นมีแนวโน้มที่จะมีสมบัติ เช่น หน้าที่การทำงานเช่นเดียวกัน หรือมีวิวัฒนาการการเปลี่ยนแปลงที่ใกล้เคียงกัน
ค. การหารูปแบบของข้อมูล
การหารูปแบบหรือกลุ่มของข้อมูลจากข้อมูลจำนวนมากเป็นอีกวิธีหนึ่งที่จะช่วยในการหาความหมายของข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น เช่น การใช้เทคโนโลยีเหมืองข้อมูล (data mining) ซึ่งเป็นวิธีการทางชีวสนเทศศาสตร์ที่ใช้ในการค้นหาความหมายของข้อมูลที่มีอยู่มากมายในฐานข้อมูลต่าง ๆ โดยใช้คอมพิวเตอร์ในการวิเคราะห์ จัดหมวดหมู่ ด้วยหลักการทางคณิตศาสตร์และสถิติแทนการตัดสินใจโดยมนุษย์ซึ่งอาจมีการลำเอียงได้ ข้อมูลที่มีอยู่จะนำไปจัดรูปแบบหรือจัดหมวดหมู่ของข้อมูลในรูปแบบที่เข้าใจได้ง่ายทำให้สามารถเข้าใจความหมายของข้อมูลได้ดียิ่งขึ้นหรือเพื่อให้สามารถคาดเดาหรือทำนายแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นเพื่อช่วยในการตัดสินใจ
ง. การวิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้โปรแกรมและเครือข่ายอินเทอร์เน็ต
แต่เดิมการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ในการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยวิธีการชีวสนเทศนั้นทำโดยการ (download) โปรแกรมจากโดเมนสาธารณะ public domain ไปใช้กับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล แต่เนื่องจากในปัจจุบันมีข้อมูลทางชีววิทยาเพิ่มขึ้นอย่างมากมายเกินกำลังการคำนวณของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลจึงได้มีการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์เก็บไว้ในโดเมนสาธารณะซึ่งเป็นระบบคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่และอนุญาตให้ผู้สนใจเลือกใช้โปรแกรมได้โดยติดต่อกับโดเมนสาธารณะทางอินเทอร์เน็ตโดยไม่เสียค่าใช้จ่ายยกเว้นบางโปรแกรมที่อาจต้องเสียค่าลิขสิทธิ์ ตัวอย่างโปรแกรมที่ใช้วิเคราะห์ข้อมูลโดยผ่านอินเทอร์เน็ต เช่น
นอกจากวิธีการดังที่กล่าวมาแล้วข้างต้นยังมีวิธีการอื่น ๆ ที่ใช้ในชีวสนเทศอีกหลายวิธีการซึ่งไม่อาจกล่าวถึงได้ทั้งหมดในบทความนี้
นักชีวสนเทศมี ๒ ประเภท ได้แก่ นักชีวสนเทศที่เป็นผู้สร้าง (creator) หรือออกแบบเครื่องมือหรือโปรแกรมที่นักวิทยาศาสตร์ใช้ในการถอดรหัสหรือความหมายของข้อมูลทางวิทยาศาสตร์โดยการพัฒนาขั้นตอนวิธี (algorithm) หรือคำสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานได้สำเร็จตามวัตถุประสงค์ นอกจากนี้นักชีวสนเทศยังอาจเป็นผู้สร้างและออกแบบฐานข้อมูลหรืออาจออกแบบเครื่องมือสำหรับนำไปใช้ในด้านเทคโนโลยีเหมืองข้อมูลซึ่งต้องสามารถวิเคราะห์และจัดรูปแบบของข้อมูลที่อยู่ในรูปที่เข้าใจได้ง่ายด้วยซึ่งงานในลักษณะนี้ผู้ที่มีพื้นฐานทางคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีสารสนเทศ (information technology) จะทำได้ดี อย่างไรก็ตามบุคคลดังกล่าวนี้จะต้องมีพื้นฐานและเข้าใจหลักการทางชีววิทยาด้วย นักชีวสนเทศอีกแบบหนึ่ง คือ ผู้ใช้เทคโนโลยีชีวสนเทศซึ่งบุคคลกลุ่มนี้คือ นักวิทยาศาสตร์ทั่วไปที่ใช้เครื่องมือที่ได้รับการพัฒนาแล้วในการวิเคราะห์ข้อมูลในงานวิจัย ส่วนใหญ่เป็นผู้ที่มีความชำนาญสูงทางด้านชีววิทยาและใช้เทคโนโลยีจากโปรแกรมสำเร็จรูปที่มีจำหน่ายหรือการใช้เครือข่ายอินเทอร์เน็ตในการใช้เครื่องมือที่มีตามโดเมนสาธารณะต่าง ๆ
