Informacija

Kaip išmokti biomatematikos?

Kaip išmokti biomatematikos?


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.

Šiuo metu esu matematikos bakalauro studentas ir tyrinėdamas internete atrandu, kad egzistuoja sritis, vadinama „biomatematika“. Taip įdomiai atrodo. Jie naudoja grafų teoriją ir topologiją, kad apibūdintų ląsteles ir DNR struktūrą. Tai buvo meilė iš pirmo žvilgsnio, nes man labai patinka matematika ir biologija.

Skaitau Keith L. Moore knygą „Kliniškai orientuota anatomija“ ir Bruce'o Alberto „Esminių ląstelių biologija“, bet nežinau, ar elgiuosi teisingai. Jei kas žinotų, kaip pradėti mokytis šio mokslo, būčiau labai dėkingas.


MathsBio yra gana didelė sritis. Tai tarpdisciplininė šaka, naudinga daugelyje biologijos sričių, tokių kaip biofizika, biomedicina, genetika ir molekulinė biologija. Taikomoji matematika paprastai naudojama modeliuojant ir suprantant biologinius reiškinius, kai turime susidoroti su dideliu duomenų kiekiu, pavyzdžiui, grafikų teorijos naudojimas analizuojant biocheminius tinklus. Sistemų biologija yra nauja sritis, kurioje naudojama daug matematikos.

Turėtumėte pasirinkti knygą, atsižvelgdami į sritį, kurioje norite naudoti matematiką, nors būtina turėti pradinės biologijos žinių. Aš siūlau keletą knygų, apimančių platų matematikos pritaikymą biologijoje.

Matematinė biologija: I. JD Murray įvadas

Sistemų biologijai:

Matematinis modeliavimas sistemų biologijoje: Briano Ingallso įvadas


Man labai patinka Sarah P. Otto & Troy Day „Matematinio modeliavimo ekologijos ir evoliucijos srityje biologo vadovas“, nors jis labiau susijęs su biologija ir evoliucija – galbūt tai buvo pirmoji biologijos sritis, kurioje naudojama matematika.


Matematikos katedra

Sparčiai augant biologijos sričiai visame pasaulyje, lygiagrečiai pabrėžiamas biologinis kiekybinis įvertinimas. Tai suteikia daug galimybių asmenims, apmokytiems kiekybinės disciplinos, pavyzdžiui, matematikos, papildomai mokytis temomis, kurios yra būtinos sprendžiant biologines problemas.

Biomatematikos (arba matematinės biologijos) studijų programos tikslas - suteikti studentams šį platų mokymą. Susiję fakultetai turi platų žinių spektrą, įskaitant biologinį modeliavimą ir duomenų mokslą. Šios temos aptariamos lanksčiame kursiniame darbe, kuris leidžia akcentuoti modeliavimą arba duomenų mokslą. Doktorantūros programa suteikia studentams galimybę atlikti mokslinius tyrimus su dėstytojais įvairiomis biologinėmis temomis, o kai kuriais atvejais apima sąveiką su eksperimentinėmis laboratorijomis FSU ar kitur. Programa buvo labai sėkminga įtraukiant absolventus į geras doktorantūros ir fakulteto pareigas tiek JAV, tiek už jos ribų.

& nukopijuokite Floridos valstijos universitetą
Tallahassee, FL 32306

208 Meilės kūrimas, 1017 Akademinis kelias
Tallahassee, FL 32306-4510
Telefonas: 850-644-2202 Faksas: 850-644-4053


10 populiariausių Kitos biomatematikos ir bioinformatikos kolegijos

Jeilio universitetas

New Haven, Konektikutas

Siūlomi kolegijos laipsniai: Bakalauro, magistro laipsniai

  • Biochemija/biofizika ir molekulinė biologija
  • Biologija/biologijos mokslai
  • Ląstelių/ląstelių ir molekulinė biologija
  • Ląstelių/ląstelių biologija ir histologija
  • Evoliucinė biologija
  • Genetika
  • Imunologija
  • Medicinos mikrobiologija ir bakteriologija
  • Neurobiologija ir anatomija

Pietų Kalifornijos universitetas

Los Andželas, Kalifornija

Siūlomi kolegijos laipsniai: Sertifikato programa, asocijuotas laipsnis, bakalauro laipsnis, magistro laipsnis

  • Biochemija
  • Biochemija/biofizika ir molekulinė biologija
  • Biologija/biologijos mokslai
  • Biofizika
  • Biostatistika
  • Jūrų biologija ir biologinė okeanografija
  • Mikrobiologija ir imunologija
  • Kita biochemija, biofizika ir molekulinė biologija
  • Kita biomatematika ir bioinformatika

Harvey Mudd koledžas

Kremontas, Kalifornija

Siūlomi kolegijos laipsniai: Bakalauro laipsnis

  • Biologija/biologijos mokslai
  • Kita biochemija, biofizika ir molekulinė biologija
  • Kita biomatematika ir bioinformatika

Vašingtono valstijos universitetas, Pullmanas

Pulmanas, Vašingtonas

Siūlomi kolegijos laipsniai: Sertifikato programa, asocijuotas laipsnis, bakalauro laipsnis, magistro laipsnis

  • Gyvūnų genetika
  • Biochemija
  • Biochemija/Biofizika ir molekulinė biologija
  • Biologija/biologijos mokslai
  • Biotechnologija
  • Botanika/augalų biologija
  • Entomologija
  • Pratimų fiziologija
  • Bendroji zoologija/Gyvūnų biologija

Lambuto universitetas

Memfis, Tenesis

Siūlomi kolegijos laipsniai: Bakalauro laipsnis

Memfio universitetas

Memfis, Tenesis

Siūlomi kolegijos laipsniai: Bakalauro, magistro laipsniai

Floridos technologijos institutas

Melburnas, Florida

Siūlomi kolegijos laipsniai: Asocijuotojo laipsnis, bakalauro laipsnis, magistro laipsnis

  • Vandens biologija/limnologija
  • Biochemija
  • Biologija/biologijos mokslai
  • Biomedicinos mokslai
  • Biotechnologija
  • Ląstelių/ląstelių ir molekulinė biologija
  • Apsaugos biologija
  • Ekologija
  • Jūrų biologija ir biologinė okeanografija

Indianos universitetas, Blumingtonas

Bloomington, Indiana

Siūlomi kolegijos laipsniai: Sertifikato programa, asocijuotas laipsnis, bakalauro laipsnis, magistro laipsnis

  • Biochemija
  • Bioinformatika
  • Biologija/biologijos mokslai
  • Biostatistika
  • Biotechnologija
  • Bendroji zoologija/Gyvūnų biologija
  • Mikrobiologija
  • Kiti biologijos ir biomedicinos mokslai
  • Kita biomatematika ir bioinformatika

Kalifornijos universitetas, Los Andželas

Los Andželas, Kalifornija

Siūlomi kolegijos laipsniai: Bakalauro laipsnis, magistro laipsnis

  • Biochemija
  • Bioinformatika
  • Biologija/biologijos mokslai
  • Biofizika
  • Biostatistika
  • Ląstelių / ląstelių ir molekulinė biologija
  • Ekologija
  • Epidemiologija
  • Jūrų biologija ir biologinė okeanografija

St Thomaso universitetas, Hiustonas

Hiustonas, Teksasas

Siūlomi kolegijos laipsniai: Sertifikatų programa, bakalauro laipsnis, magistro laipsnis

  • Biochemija
  • Biologija/biologijos mokslai
  • Kita biomatematika ir bioinformatika

Vašingtono universitete Sent Luise

Sent Luisas, Misūris

Siūlomi kolegijos laipsniai: Sertifikatų programa, asocijuotojo laipsnis, bakalauro laipsnis, magistro laipsnis

  • Biologija/biologijos mokslai
  • Biomedicinos mokslai
  • Ekologija
  • Aplinkos biologija
  • Epidemiologija
  • Kita biochemija, biofizika ir molekulinė biologija
  • Kita biomatematika ir bioinformatika

Kas čia?

Kad galėtume pateikti kuo tikslesnius ir naudingiausius faktus, mūsų populiariausių rezultatų dešimtukas yra pagrįstas Nacionalinio švietimo statistikos centro (NCES), pagrindinio federalinio subjekto, renkančio ir analizuojančio duomenis, susijusių su programa ar pagrindiniais baigimo duomenimis, deriniu. išsilavinimą ir mokyklos populiarumą mūsų svetainėje.


Skaičiavimo ir matematinės biologijos taikymas genomikos ir genetikos tyrimams: akademijos tendencijų ir veiklos apžvalga

Žmogaus genomo programa (HGP) per ateinančius penkerius ar dešimt metų parengs daugybę genominės DNR sekos informacijos. Ši informacija biologams bus mažai vertinga, jei informacijos valdymo ir interpretavimo priemonių nebus ir jos nebus patogios. Siekiant parengti planą, kaip Nacionalinis žmogaus genomo tyrimų institutas (NHGRI) užtikrins šių išteklių naudojimą, telefonu buvo diskutuojama su maždaug 15 mokslininkų, turinčių matematikos, fizikos, informatikos, statistikos, informatikos ir molekulinės biologijos, kurioms taip pat rūpi šios problemos. Visų jų buvo paprašyta apibūdinti kliūtis/ galimybes, kurias galėtų išspręsti NHGRI, veikdamas individualiai arba bendradarbiaudamas su kitais Nacionalinių sveikatos institutų (NIH) ar privataus skyriaus komponentais. Buvo nustatytos penkios sritys: infrastruktūros karjeros plėtros karjeros akademinės bendruomenės mokslinių tyrimų mokymuose ir moksliniuose tyrimuose. Be to, buvo pripažinta, kad pramonė šiose srityse taip pat atlieka labai svarbų vaidmenį. Taigi dialogas su akademinės bendruomenės, pramonės ir vyriausybės lyderiais buvo laikomas tinkamu ir savalaikiu. Buvo pasiūlytos šios rekomendacijos:

Infrastruktūra

  1. Suteikite galimybę asmenims, einantiems vadovaujančias pareigas akademinėje aplinkoje (provokatoriai, kancleriai, dekanai ir departamentų/ skyrių vadovai), sužinoti daugiau apie įvairias galimybes, kurias teikia skaičiavimo ir matematinė biologija biologijoje ir medicinoje.

Ugdymo turinio kūrimas
  1. Naudokite akademinės karjeros apdovanojimo (K07) mechanizmą, kad dėstytojai galėtų parengti skaičiavimo ir matematikos mokslų programas, susijusias su genomika ir genomo analize.
Karjeros ugdymo ir tyrimų mokymai

  1. Sukurkite institucinę K01 programos premiją, kuri suteiktų kritinę masę nebiologų, dirbančių skaičiavimo ir matematinės biologijos srityse institucijose, kuriose yra mokslininkų, dirbančių tarpdisciplininėse srityse, kurios yra svarbios genomo tyrimams ir genomo analizei ir aiškinimui, židiniai.

Tyrimai

  1. Įvertinkite, kodėl skaičiavimo ir (arba) matematinės biologijos tyrimų projektai gauna prastus prioritetinius balus.

Informavimas
  1. Kvieskite pramonės ir akademinės bendruomenės lyderius aptarti bendrų interesų ir poreikių mokslinių tyrimų ir mokymo srityje.

II. Fonas

Žmogaus genomo programa (HGP) pagamins didžiulį kiekį genomo DNR sekos informacijos. Norint valdyti ir interpretuoti šią informaciją, reikės 1) tinkamų analitinių metodų, kompiuterinių įrankių ir informacinių sistemų, skirtų rinkti, saugoti ir platinti kartografavimo ir sekos duomenis, ir 2) parengto tarpdisciplininių įgūdžių turinčių mokslininkų, kurie supranta biologinę problemą ir gali rasti sprendimus, pritaikydamas kitų disciplinų įgūdžius. (3) Mokslinės disciplinos, kurios yra labai svarbios genomo duomenų valdymui ir aiškinimui, apima skaičiavimo ir matematinę biologiją bei statistiką. 1995–1996 m. metinėje pažangos ataskaitoje buvo akcentuojamas poreikis įtvirtinti bioinformatiką kaip profesiją. Dokumente buvo nurodytos naujos profesijos kūrimo problemos, pvz., „laimėti priėmimą į naują tarpdisciplininę specialybę akademinėse institucijose (ypač laikais, kai ištekliai neauga) ir akademinio priėmimo į taikymą orientuotai (priešingai nei teorijai). - orientuota) disciplina“. Buvo pastebėta, kad padaryta tam tikra pažanga, nes kai kurios institucijos pradeda kurti bioinformatikos magistrantūros programas, o NHGRI specialiojo akcentuojamo karjeros apdovanojimo sėkmė remia kelių matematinių ir skaičiavimo biologų mokymą. Tačiau šios pastangos yra nepakankamos, atsižvelgiant į tai, kad didelio masto genomo sekos nustatymo modeliniuose organizmuose ir žmonėse greitis didėja tokiu greičiu, dėl kurio sekų duomenų bazėse atsiras dešimtys iki šimtų milijonų bazinių porų informacijos. Ši informacija bus mažai naudinga, jei nebus sukurtos informacijos valdymo ir aiškinimo priemonės ir jos nebus patogios vartotojui. Taigi reikalingi mažiausiai dviejų tipų ekspertai: 1) asmenys, turintys tvirtą išsilavinimą matematikos, fizinių ar kompiuterių mokslų srityse, kurie taip pat turi pakankamai žinių apie biologiją, kad suprastų iššūkius ir galėtų sukurti tinkamus analizės metodus bei kompiuterines priemones ir 2) biologai. kurie supranta klausimus, kuriuos galima išspręsti naudojant šiuos duomenis, ir turi išsamų matematikos, statistikos ar informatikos pagrindą ir gali sukurti patogias bendro naudojimo priemones.

III. Metodika

Telefonu apklausiau asmenis, išvardytus A priede. Dauguma savo akademinėse institucijose steigia ar bando įsteigti skaičiavimo ar matematinės biologijos katedras, programas ar židinius. Kiekvieno buvo paprašyta apibūdinti savo dabartinę situaciją, išsiaiškinti, ar reikia stiprinti skaičiavimo ar matematinę biologiją akademinėje aplinkoje, ir jei taip, kokios buvo kliūtys, kokios yra pavyzdinės programos ir kokie NIH mechanizmai, be institucinio mokymo stipendijų (T32) taip pat turėtų būti plėtojamas kuratoriaus mokslinių tyrimų plėtros apdovanojimas (K01), siekiant padidinti matomų ir perspektyvių skaičiavimo ir (arba) matematinės biologijos programų ar katedrų kūrimo galimybes akademinėje aplinkoje.

Šios ataskaitos projektas buvo pasidalintas su visais pašnekovais ir daugelis jų pateikė pastabų. Dauguma pasiūlymų buvo įtraukti, tačiau šio pranešimo autorius prisiima visą atsakomybę už jo turinį. Autorius taip pat pripažįsta, kad tai yra pasirinkta, o ne statistinė nuomonių atranka, todėl kai kurie pasiūlymai ir nuomonės gali atspindėti apklaustųjų šališkumą. Be to, šioje ataskaitoje nepateikta universitetų (su viena išimtimi) ir pramonės lyderių nuomonė.

Ši ataskaita yra 1996 m. Spalio mėn. Darbuotojų vidinės neformalios diskusijos rezultatas.

IV. Ko reikia

Pašnekovai nustatė penkias sritis, kurias reikia plėtoti ar stiprinti, kad matematinė ir skaičiavimo biologija klestėtų, kaip tarpdisciplinines sritis, susijusias su genomikos/genetikos tyrimais akademinėje aplinkoje. Tai infrastruktūra, mokymo programų rengimas, karjeros plėtra, mokslinis mokymas ir moksliniai tyrimai. Žemiau pateikiama santrauka apie kiekvieną iš šių sričių.

Infrastruktūra

Kad nauja disciplina klestėtų akademinėje aplinkoje, ji turi turėti intelektinę ir fiskalinę infrastruktūrą skyriaus pavidalu. Tai ideali situacija. Tikriausiai tikslus teiginys, kad šiuo metu JAV institucijose yra labai mažai skaičiavimo ar matematinės biologijos katedrų. Nustatytos kelios kliūtys steigti katedras ar programas: 1) Dauguma akademinių institucijų dar nepripažino skaičiavimo ir matematinės biologijos svarbiomis naujomis mokslo sritimis, kurias verta pakelti iki katedros lygio. 2) Matematikos ar informatikos principų taikymas biologijoje yra besiplečianti disciplina, kuria siekiama sąveikos tarp dviejų disciplinų (biologijos ir matematikos ar kompiuterių mokslų), kurios paprastai nesąveikauja moksliškai ir yra linkusios būti atskirtos fiziškai ir organizaciniu požiūriu. 3) skiriant nuolatinius paskyrimus tarpdalykiniams tyrimams atliekantiems asmenims, turi būti priimtas sprendimas, kurios katedros bus naudojamos tais laikais, kai augimas ribojamas, tai gali apsunkinti tokių sprendimų priėmimą ir 4) atliekamo tarpdalykinio tyrimo tipas negali būti būti vertinamas pirminiame skyriuje. Pavyzdžiui, dauguma informatikos ir matematikos katedrų daugiausia dėmesio skiria teoriniams, o ne taikomiesiems tyrimams.

Nepaisant šių kliūčių, keli universitetai padarė tam tikrą pažangą kurdami matematinės ir skaičiavimo biologijos programą arba susitelkę. Yra keletas institucijų, kuriose vadovybė pripažino šios tarpdisciplinos svarbą ir oficialiai palaiko šias pastangas (t. Y. Metodą „iš viršaus į apačią“). Kai kurie pavyzdžiai yra Diskrečiosios matematikos ir teorinių kompiuterių mokslų centras (DIMACS) (4) Rutgers universitete ir Kalifornijos universitete Santa Kruze, kur vadovybė tarpdisciplininius tyrimus ir bioinformatiką įtraukė į universitetų strateginį planą. UCLA medicinos mokyklos Biomatematikos katedra rengia doktorantus įvairiose disciplinose, įskaitant matematinę genetiką. Sent Luiso Vašingtono universiteto institutas/centras ir Pensilvanijos universitetas yra bioinformatikos programų, sukurtų dėl dabartinių ar anksčiau NHGRI remiamų genomo mokslo ir technologijų centrų (GESTECS), skaičiavimo biologijos poreikių, pavyzdžiai. šioms institucijoms (ty metodas „iš apačios į viršų“). Poreikis turėti informacijos valdymo sistemas laboratorijų valdymui ir duomenų interpretavimui buvo pagrindas, kuriuo remiantis buvo kuriamos šios programos. Dar viena priemonė, kuri pasirodė esanti produktyvi, yra dabartinė Vašingtono valstijos universiteto ir Pietų Kalifornijos universiteto tvarka tarp labai motyvuotų atskirų matematikos ir biologijos katedrų dėstytojų, dirbančių su magistrantais, besidominčiais tarpdisciplininiais projektais (t. Y. Ad hoc metodas). Nors mokslinė disciplina tikriausiai yra geriau patalpinta katedroje, iš pirmiau pateiktų pavyzdžių aišku, kad universitetai naudoja kitus mechanizmus, siekdami plėtoti disciplinų tarpusavio ryšius už katedrų ribų, steigdami centrus, biurus ir institutus.

Vienas pašnekovas perspėjo, kad sunku steigti naujus padalinius, kurie yra dviejų ar daugiau disciplinų sujungimas. Priešingas argumentas yra tas, kad jei nebūtų dedamos pastangos steigti naujus skyrius, akademinėje aplinkoje niekada nebūtų steigiami nauji tarpdisciplininiai skyriai. Alternatyvus ir vis dar naudingas modelis yra tas, kad magistrantai atitinka nustatytos disciplinos/katedros reikalavimus ir tada naudoja tą pagrindą tęsti tarpdisciplininį projektą kitame skyriuje.

Nors visi aukščiau aptarti metodai padėjo mokyti studentus biologijos, matematikos ir kompiuterių mokslų sąsajoje, jie yra mažiau nei idealūs ir yra silpni, atsižvelgiant į bendradarbiaujančių katedrų pirmininkus ir kiekvieno universiteto ateities viziją. Norint, kad nauja disciplina augtų ir būtų stabili, yra ir kitų reikalavimų, kurie turi papildyti akademinę struktūrą-šiai disciplinai būdinga mokymo programa, pripažintas karjeros kelias, kokybiški absolventai ir juos remiantys ištekliai bei stipri mokslinių tyrimų programa kuri sukuria naujus metodus ir technologijas naujai disciplinai.

Mokymo programos rengimas

Mokymo programa yra intelektualus pagrindas, kuriuo remiantis kuriama nauja disciplina ir integruojamos naujos skirtingų disciplinų koncepcijos. Daugiadisciplininėse srityse pastebima tendencija reikalauti, kad kandidatai mokytųsi visko iš visų susijusių sričių, o ne sintezuotų naują mokymo programą, pritaikytą naujos disciplinos poreikiams. Konkrečios disciplinos mokymo programos trūkumas paprastai reiškia, kad asmeniui užtruks ilgiau, kol baigsis laipsnio reikalavimai. Atitinkamai, studentai bus mažiau traukiami stoti į studijų programą, kuriai reikalingi dvigubi kurso reikalavimai. Ugdymo turinio kūrimas reikalauja laiko, kurio dauguma fakultetų nėra prisiėmę savo mokymo, mokslinių tyrimų, administracinio/komiteto ir mokymo pareigų. Yra keletas pavyzdžių, kai asmenys parengė naujus tarpdisciplininius kursus, tačiau dėl laiko stokos kursai, jų nuomone, nėra tokie išsamūs, kiek reikia norint realiai perteikti naujus požiūrius ir koncepcijas. Visi pašnekovai laikėsi nuomonės, kad mechanizmas, kuriuo dėstytojams būtų suteikta laiko parengti atitinkamas mokymo programas ir tarpdalykinius kursus, būtų labai naudingas šiai sričiai ir mokymui.

Karjeros keliai akademijoje

Asmenys, apmokyti skaičiavimo ar matematinės biologijos, turi keletą galimybių įsidarbinti. Pirminiai du yra pramonė ir akademinė bendruomenė. Pramonė siūlo geresnes galimybes tiek kompensacijos, tiek karjeros požiūriu. Kadangi pramonės tikslas yra pagaminti produktą, asmenys samdomi dėl savo patirties, kad galėtų atlikti darbą be suvaržymų, susijusių su namų skyriaus ar disciplinos reikalavimais. Karjeros kelias akademinėje bendruomenėje yra sudėtingesnis, ypač naujiems dėstytojams. Kadangi jie yra nuolatiniai, vyresnieji dėstytojai gali užsiimti tarpdisciplininiais tyrimais, nes įrodė savo gebėjimus pagrindinėje mokslo disciplinoje. Tačiau, kadangi vis daugiau universitetų pripažįsta būtinybę skatinti tarpdisciplininius tyrimus, tai gali tapti mažesnė problema neišsilaikiusiems dėstytojams.

Vienas iš magistrantų ir doktorantūros studentų, besidominčių tarpdisciplininiais tyrimais, rūpesčių yra tai, kuris akademinis skyrius juos samdys. Vienas iš pašnekovų pateikė šiuos du pavyzdžius, iliustruodamas problemas, su kuriomis susiduria jaunieji mokslininkai. Pirmasis susijęs su asmeniu, kurio bakalauro laipsnis yra biologijos. Jis įsitraukė į kompiuterių naudojimą molekulinėje biologijoje, įgijo nemažos patirties šioje srityje ir dabar nori įgyti daktaro laipsnį. Jam kyla klausimas, kaip/kur? Po daug diskusijų ir sielos ieškojimų jis pasirinko siekti informatikos laipsnio. Jis išlaikė katedrų kursų reikalavimus ir dabar turi pasirinkti baigiamojo darbo temą. Jis kovoja su tuo, ar tai turėtų būti tradicinis informatikos projektas, kaip supranta kompiuterių mokslininkai, ar jis turėtų būti susijęs su biologija? Dilema yra tai, kas biologams gali būti labai vertingas tyrimas ir tam tikra prasme novatoriška, į naujus informatikos tyrimus gali neįtraukti jokių naujų teorinių koncepcijų. Pašnekovo teigimu, asmuo vis dar sprendžia šiuos klausimus, o departamento struktūra labai apsunkina jo sprendimą. Antrasis atvejis yra asmuo, turintis du daktaro laipsnius, vieną matematikos ir vieną elektros inžinerijos/informatikos srityje, kuris dabar dirba su genomu susijusį projektą ir buvo labai produktyvus. Jis norėtų likti akademinėje aplinkoje, bet ne kaip mokslinis bendradarbis. Jis yra puikus tyrinėtojas ir būtų daugelio programų privalumas. Problema - kuriame skyriuje? Ar jis gali tikėtis gauti paskyrimą į matematikos ar informatikos skyrių, kuris pasveikins jį kuriant skaičiavimo biologijos algoritmus? Šio pašnekovo patirtis rodo, kad tai nebus lengva, tačiau jis planuoja padaryti viską, kas būtina, kad padėtų šiam žmogui užsitikrinti tinkamas akademines pareigas aukščiausio lygio universitete. Šie du atvejai nesukeltų problemų, jei tarpdisciplininiai tyrimai būtų pripažinti teisėta tyrimų sritimi biologijos ar informatikos skyriuje.

Mokslinių tyrimų mokymas ir karjeros plėtra

Mokymo programos suteikia akademinę struktūrą, pagal kurią magistrantai ir doktorantai mokosi pagrindinių mokslo sampratų ir turi galimybę išbandyti hipotezes, kad padidintų šios srities intelektinį pagrindą. Pašnekovai vienbalsiai sutiko, kad daugiau asmenų reikia apmokyti pagal organizuotas ir gerai remiamas mokslinių tyrimų mokymo programas. Buvo nustatytos mažiausiai trys kliūtys, trukdančios gauti tarpdisciplininio mokymo dotacijas. Vienas iš jų buvo reikalavimas, kad pareiškėjas turėtų gerai dokumentuotus ir užmegztus ryšius tarp bendradarbiaujančių katedrų dėstytojų. Daugelis apklaustųjų kalbėjo apie sunkumus, kuriuos kelia naujos mokymo programos, atitinkančios šiuos tinkamumo reikalavimus, visų pirma dėl to, kiek laiko reikia, kad kitų padalinių dėstytojai susidomėtų tikrais įsipareigojimais tarpdalykiniams tyrimams. Tačiau, kai fakulteto nariai įsitraukia, dažniausiai dėl savo tyrimų pridėtinės vertės, sąveika yra labai produktyvi dėstytojams, magistrantams ir doktorantams. Antrasis buvo tas, kad stipendijos, mokamos ne biologams, paprastai buvo žymiai didesnės nei biologams. Doktorantų, turinčių informatikos ar matematikos laipsnius, turintys mažiau nei dvejų metų patirtį, stipendijos dydis svyruoja nuo 35 000 iki 42 000 USD. Nacionalinės tyrimų tarnybos apdovanojimų stipendijos doktorantams svyruoja nuo 20 292 USD iki 32 300 USD. Pastaroji norma skirta doktorantūros studentams, turintiems septynerius ar daugiau metų, baigusiems doktorantūros studijas. Absolventų stipendijos yra 11 496 USD. Šios stipendijos labiau skirtos biologų, o ne biologų paramai. Taigi bandyti pritraukti nebiologus į mokymo programas tokiais stipendijų lygiais yra labai sunku, jei ne neįmanoma. Trečiasis buvo tas, kad naujoji NIH politika, ribojanti mokymo išlaidas mokant stipendijas (5) įstaigoms bus sunku pradėti naujas ar išlaikyti esamas mokymo programas.

Kita diskusijų sritis buvo apie tai, koks turėtų būti kompiuterinės ar matematinės biologijos magistrantūros studijų studentų išsilavinimas. Daugelis pašnekovų laikėsi nuomonės, kad į šias sritis labiau pageidautina priimti matematikos, statistikos ar informatikos bakalauro laipsnius, o ne biologijos magistrantus. Šios pozicijos priežastis buvo ta, kad tvirtą matematinių sąvokų pagrindą sunku įgyti vėlai ugdymo procese. Tokiems studentams būtų suteiktas pakankamas biologijos mokymas (didaktinis ir praktinis), bet ne tokiu intensyvumu, koks reikalingas biologijos magistrantams/podoktorantams. Vėlgi, pagrindinis dėmesys būtų skiriamas tinkamos mokymo programos sukūrimui. Ne visi apklaustieji sutarė, kokio tipo bakalauro laipsnis būtinas skaičiavimo ar matematinei biologijai. Buvo pažymėta, kad meistriškumo galima pasiekti įvairiais būdais ir kad biologijos, bet matematikos ir kompiuterių mokslų kryžminio mokymo perspektyva taip pat svarbi. Tiesą sakant, daugelis dabartinių skaičiavimo ir matematinės biologijos lyderių šiandien yra asmenys, kurių daktaro laipsnis yra vienoje iš biologijos specialybių.

Vienas iš apklaustųjų pasiūlė, kad matematikos vaidmuo biologijoje neapsiribotų HGP ir į kitas biologijos disciplinas, todėl kiti NIH komponentai taip pat turėtų apsvarstyti galimybę sukurti tarpdisciplinines mokymo programas. Atsižvelgiant į matematikos ir skaičiavimo biologijos vaidmenį molekulinėje medicinoje, ty visų arba daugumos ligas sukeliančių genų ir vieno iš kelių bendrų ligų veiksnių nustatymą, MD/doktorantūros mokymo programa taip pat turėtų išplėsti mokymo galimybes šiose srityse.

NHGRI Special Emphasis Research Career Award (K01) buvo įsteigtas 1991 m., siekiant įdarbinti asmenis, turinčius formalų matematikos, informatikos, chemijos, fizikos ir inžinerijos išsilavinimą, kad jie galėtų vykdyti genomikos tyrimus. Per metus įteikiami maždaug 3–4 apdovanojimai. Visi apdovanotieji turi kaip mentorius genomo tyrinėtojus. Dauguma apklaustųjų apie šią programą nebuvo girdėję, tačiau entuziastingai džiaugėsi tokio tipo apdovanojimu, taip pat institucijos tipo apdovanojimu, kuris padėtų kritinei žmonių masei dirbti kompiuterinės ar matematinės biologijos projektuose savo institucijose.

NHGRI darbuotojai išreiškė susirūpinimą, kad dėl paklausos ir didelio atlyginimo daugelis asmenų, kurie buvo apmokyti iš vyriausybės lėšų, rinktųsi darbą pramonėje, o ne liktų akademinėje aplinkoje. Dauguma apklaustųjų nemanė, kad tai yra problema. Daugeliu atvejų jie nurodė kolegas, kuriems periodiškai siūlomos pelningesnės pramonės šakos, tačiau jie pasirinko akademinę laisvę, galimybę mokyti studentus ir galimybę siekti savo mokslinių tyrimų interesų.

Tyrimai

Norint, kad nauja mokslo sritis įgytų intelektualinę nepriklausomybę ir būtų stipri absolventų rengime, būtina intensyvi, stabili tyrimų programa. Nustatytos kelios problemos, trukdančios įgyvendinti skaičiavimo ir matematinės biologijos mokslinių tyrimų projektus. Pagrindinis rūpestis buvo mokslinė tarpdisciplininių projektų tarpusavio peržiūra. Daugelio apklaustųjų nuomone, dabartiniai studijų skyriai ne visada galėjo peržiūrėti tarpdisciplininius tyrimų projektus. Trumpi projektų laikotarpiai taip pat buvo laikomi trukdančiais mokslinių tyrimų veiklai. Norint sukurti naujų koncepcijų ar pritaikyti jas naujoms problemoms, paprastai reikia daugiau nei dvejų metų, kad būtų galima įrodyti jų įgyvendinamumą ar pažangą. Trejų metų stipendija iš esmės suteikia pagrindiniam tyrėjui maždaug dvejus metus, kad galėtų įrodyti, kad jis sėkmingai dirba. Trejų metų stipendija taip pat apsunkina podoktorantūros stažuotojų įdarbinimą projekte, nes ateinančiais metais parama bus menka. Kai kuriais atvejais apklausiamiesiems buvo pasakyta, kad NIH institutas/centras/skyrius tuo metu nebuvo suinteresuotas paremti jų tyrimų. Trumpai aptarę savo siūlomus tyrimus, NHGRI darbuotojai laikėsi nuomonės, kad tyrimas pasirodė tinkamas vienam ar keliems NIH komponentams.

Vienas pašnekovas pasiūlė lėšas panaudoti asmenims paremti per mokslinių tyrimų stipendijas (R01), o ne mokslininko karjeros plėtros (K) apdovanojimus. Paaiškinimas yra tas, kad asmenims, gaunantiems paramą atlyginimui už karjeros plėtrą, pasibaigus jų skyrimo laikotarpiui gali nepavykti gauti recenzuojamų lėšų, o jei finansuojate mokslinių tyrimų projektus, pagrindinis tyrėjas pademonstravo savo potencialą kurti naujus tyrimus. šios srities išvados ir mokslinių tyrimų projektas galėtų būti priemonė abiturientams ir doktorantams mokyti.

V. Vaidmuo pramonei

Dauguma apklaustų asmenų pabrėžė, kaip svarbu, kad pramonė iš esmės remtų stiprių skaičiavimo ir matematinės biologijos židinių kūrimą ir palaikymą akademinėje bendruomenėje dėl kelių priežasčių. Pirma, pramonei labai sėkmingai pavyko įdarbinti visų lygių apmokytus asmenis dirbti pramonėje. Didėjant didelio masto DNR genominės sekos nustatymo pastangoms, vis labiau reikės asmenų, galinčių valdyti ir interpretuoti duomenis, kurie bus platforma, kuria remiantis bus atliekami pramonės tyrimai, siekiant užkirsti kelią, gydyti ir išgydyti ligos. Antra, akademinė bendruomenė paprastai yra vieta, kur kuriamos naujoviškos, rizikingos technologijos, kurias vėliau naudoja pramonė. Išstumti apmokytą personalą iš akademinės bendruomenės be pastangų pakeisti ir padidinti asmenų, dalyvaujančių intelektualinėje veikloje, skaičių, galiausiai prarasime pakankamai žmogiškųjų išteklių genetinei revoliucijai pamaitinti. Taigi pramonė privalo bendradarbiauti su akademine visuomene ir užtikrinti, kad yra pakankamai apmokytas personalas naujoms žinioms plėtoti. Kai kurios komercinės įmonės prisideda prie šių pastangų, tačiau įsipareigojimų lygis ir įsipareigojimų trukmė nežinomi. Be to, buvo pabrėžta, kad paskirtos pramonės lėšos turėtų būti neribojamos, kad institucijoms būtų suteiktas reikiamas lankstumas panaudoti lėšas, kad prireikus būtų sustiprintos mokslinių tyrimų pastangos.

VI. Kas yra

Prieš kuriant naujas programas, svarbu dokumentuoti tai, kas yra prieinama, ir nustatyti, ar yra skaičiavimo ir matematinės biologijos programų pavyzdžių. Toliau pateiktas programų sąrašas, nors ir neatspindi visų turimų, tikriausiai atspindi pagrindines pastangas šioje srityje. Pramonės indėlis nepateikiamas, nes nebuvo paprasto būdo dokumentuoti ar sužinoti šią informaciją. Nustatomas programas galima suskirstyti į tris kategorijas: 1) infrastruktūra 2) karjeros plėtra ir 3) mokymas moksliniams tyrimams. Šią veiklą pirmiausia remia fondai ir federalinė vyriausybė.

Infrastruktūra

Whitakerio fondas (6) [whitaker.org]
Fondo lyderystės apdovanojimai biomedicinos inžinerijoje suteikia lėšų institucijoms, turinčioms puikias inžinerijos ar medicinos mokymo programas, steigti akademines biomedicinos inžinerijos struktūras (katedras arba fizines struktūras). Apdovanojimo trukmė ir dydis yra lankstūs, tačiau priklauso nuo to paties ar didesnio pareiškėjos institucijos įsipareigojimo. Lyderystės apdovanojimai skirti galimybėms, kurių tikslai ar išorės finansavimo poreikiai nepatenka į dviejų esamų programų taikymo sritį.

Fondo biomedicinos inžinerijos plėtros apdovanojimai skirti sukurti biomedicinos inžinerijos mokymo kompetencijos centrus, sukuriant ar tobulinant akademines programas. 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.

VII. Rekomendacijos

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.

Tyrimai

  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)
Stanfordo universiteto medicinos mokykla
Stanford, CA

Michael Boehnke, Ph.D. (Biomathematics)
Profesorius
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)
Profesorius
Departments of Biochemistry and Biophysics, Chemistry
Vašingtono valstijos universitetas
Pullman, WA

Philip Green, Ph.D (Mathematics)
Docentas
Molecular Biotechnology Department
Vašingtono universitetas
Seattle, WA

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

Edward Holmes, MD
Senior Associate Dean for Research and
Vice President for Translational Medicine and Clinical Research
Stanfordo universiteto medicinos mokykla
Stanford, CA

Webb Miller, Ph .D. (Mathematics)
Profesorius
Department of Computer Science
Pensilvanijos valstijos universitetas
University Park, PA

Chris Overton, Ph.D. (Biophysics), MSE (Computer Science)
Director, Center for Bioinformatics
University of Pennsylvania
Filadelfija, PA

Neil Risch, Ph.D. (Biomathematics)
Profesorius
Department of Genetics
Medicinos mokykla
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)
Direktorius
BioMolecular Engineering Research Center
College of Engineering
Bostono universitetas
Boston, MA

Terence P. Speed, Ph.D. (Mathematics)
Profesorius
Department of Statistics
Kalifornijos universitetas, Berklis
Berkeley, CA

David States, MD, Ph.D. (Biophysics)
Direktorius
Institute for Biomedical Computing
Medicinos mokykla
Washington University
Sent Luisas, MO

Gary Stormo, Ph.D. (Molecular Biology)
Docentas
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)
Profesorius
Department of Mathematics (Joint Appointments in Biological Sciences and Computer Sciences

Išnašos

  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? - Biologija

Reikia pagalbos? 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. Atvejo studijos.

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


Žiūrėti video įrašą: Kalbėjimo potemės įvadas. Nuo ko pradėti? - (Spalio Mėn 2022).