Ar dirbtinis intelektas studijų programose – ateitis? Vilniaus universiteto (VU) mokslininkai turbūt vienbalsiai atsakytų: „Tai – dabartis, kuria mes gyvename ir kurioje dirbame.“ Viena iš programų, kurioje studentai turi realią galimybę prisiliesti prie dirbtinio intelekto – bioinformatika.

Bioinformatikos programa rengiama VU Matematikos ir informatikos fakultete (MIF) kartu su Gyvybės mokslų centru (GMC). Šios srities mokslininkai dirba su reikšminga žmonijai informacija. Bioinformatikos studijos – tai vartai į pažangiausio mokslo ir biotechnologijų pasaulį, suteikiantys galimybę ateityje prisidėti kuriant vaistus ir vakcinas, modeliuojant genetika pagrįstą gydymą. Studijų metu įgytos žinios plačiai naudojamos labai įvairiose srityse, pavyzdžiui, taikant ir kuriant dirbtinio intelekto metodus, atliekant didelių duomenų analizę, tiriant genomus, senėjimo procesus.

Kaip atrodo bioinformatikos studijos

GMC Biotechnologijos instituto vyresnysis mokslo darbuotojas dr. Klimentas Olechnovičius, pristatydamas bioinformatikos studijas, pabrėžia, kad tai – plati ir tarpdisciplininė sritis. Ją galima skirti į du didelius kamienus: vienas – kompiuterinių metodų taikymas, kitas – jų kūrimas.

„Didžiausias bioinformatikos studijų Vilniaus universitete privalumas – studentai parengiami taip, kad jie galėtų dirbti ir kuriant metodus, ir juos taikant. Esame konkurencingi su užsienio universitetais, kurių programos orientuotos tik į metodų taikymą“, – sako dr. K. Olechnovičius.

Pasak GMC jaunesniojo mokslo darbuotojo Karolio Koncevičiaus, MIF bioinformatikos studentams patinka žinios, kurios pritaikomos įvairiose srityse, ir čia atsiskleidžia bioinformatikos studijų privalumai: „Kiekvienas studentas bioinformatikoje gali susirasti sau patraukliausią veiklos sritį: genetinius žmogaus ligų tyrimus, įrankių kūrimą, duomenų analizę ar kitas. Net vėliau nusprendus dirbti kitoje srityje bioinformatikos studijų metu įgytos žinios gali būti labai plačiai pritaikytos darbe, susijusiame su programavimu, duomenų mokslu ar biologija. O savo ateitį sieti su bioinformatika tvirtai nusprendę studentai čia įgyja visas galimybes. Dar studijų metu jie gali padirbėti su Lietuvoje dirbančiais mokslininkais ir moksline veikla užsiimančiomis įmonėmis ar laboratorijomis.“

Bioinformatikos mokslų daktaras, dirbtinio intelekto inžinierius Karolis Uziela mokslinį kelią pradėjo VU ir po to bioinformatikos studijas tęsė dar penkiuose Europos universitetuose. Dr. K. Uzielos patirtis rodo, kad, baigus bioinformatiką VU, atsiveria galimybės tęsti studijas už Lietuvos ribų: „Aš buvau tik antra karta, kuri studijavo bioinformatiką VU. Džiaugiuosi, kad tuo metu atsirado tokia studijų programa, kuri ne tik padeda plačius bioinformatikos pagrindus, bet ir atveria duris į užsienio universitetus, turi stiprius dėstytojus, iš kurių, turint ambicijų, galima daug išmokti.“

Kas motyvuoja rinktis studijas, kurioms nereikia nei biologijos, nei chemijos egzaminų

Bioinformatikos studijos VU atsirado tik 2005 m. Paklausus vieno iš programos steigėjų dr. Gintauto Bareikio, kaip kilo poreikis VU vykdyti bioinformatikos studijas, jis sako, kad praėjusio amžiaus pabaigoje Lietuvoje ėmė sparčiai kurtis biotechnologijų įmonės, aktyviai plėtota genetika, biochemija ir kiti gamtos mokslai, mokslas ėmėsi žmogaus genomo studijų.

„Minėtos mokslo sritys susiduria su didelių duomenų saugojimo, klasterizavimo bei analizės problemomis. Šiems uždaviniams spręsti reikia informatikų, kurie analizuotų šiuos duomenis, administruotų duomenų bazes, gebėtų dirbti su biologais ir statistikais. Tad, norint išspręsti tuos uždavinius ir žiūrint į tolimesnę šių problemų perspektyvą, buvo nuspręsta sukurti bioinformatikos studijų programą, kurios absolventai turėtų  platesnį požiūrį negu įprastiniai informatikai“, – programos atsiradimo priežastis paaiškina dr. G. Bareikis.

GMC Biotechnologijos instituto vyresnysis mokslo darbuotojas dr. Klimentas Olechnovičius ir GMC jaunesnysis mokslo darbuotojas Karolis Koncevičius. VU nuotr.

GMC jaunesnysis mokslo darbuotojas K. Koncevičius ir dr. K. Olechnovičius – pirmosios laidos absolventai, dr. K. Uziela – antrosios. Visi trys vyrai daro sėkmingas karjeras ir mokslo, ir verslo sektoriuose. Tiek K. Koncevičius, tiek dr. K. Uziela sako, kad kai rinkosi bioinformatikos studijas, apie jas nebuvo daug informacijos: „Net į „Google“ įvedus žodį „bioinformatika“ neatsirasdavo jokių rezultatų lietuvių kalba.“

„Manau, visi grupėje buvome savotiški nuotykių ieškotojai“, – sako K. Koncevičius.

Pasak dr. K. Uzielos, kai jis rinkosi, kur stoti, norėjo mokslų, kurie nebūtų susiję su gryna matematika ar informatika: „Rinkausi, kas būtų pritaikoma praktikoje, o bioinformatika pritaiko matematikos ir informatikos žinias praktikoje. Be to, nereikia nei biologijos, nei chemijos egzaminų. Ir, žinoma, dar vienas iš argumentų, kodėl rinkausi bioinformatikos studijas – pavadinimas skambėjo kietai!“

„O mane nuo paauglystės traukė kompiuteriai, – pasakoja K. Koncevičius, – tačiau aš visuomet save įsivaizdavau srityje, kurioje kompiuteris naudojamas kaip įrankis atsakant į svarbius ir sudėtingus klausimus. Svajojau apie sritį, kuri tyrinėja problemas, susijusias su modernia biologija – genetika, senėjimu, įvairiomis žmogaus ligomis. Studijų programos, susijusios su informatika, tuo metu buvo orientuotos į programavimą, teorinį kompiuterių mokslą, žaidimų kūrimą ar kompiuterinę grafiką. Bioinformatikos studijos buvo vienintelis ir pačiu laiku atsiradęs pasirinkimas, kuris sujungė visus mano norus į vieną visumą. Taigi, nors šiek tiek ir rizikuodamas, pirmu numeriu išsirinkau VU bioinformatikos studijas.“

Kuo dirba absolventai

Pirmosios kartos absolventai K. Koncevičius ir dr. K. Olechnovičius pasuko mokslo keliu – dabar patys dėsto VU MIF ir GMC bioinformatikos programos studentams, tęsia karjeras moksle.

Dr. K. Olechnovič tiria baltymų struktūras, kurios gali suteikti daug svarbios informacijos ir naujų žinių gyvybės mokslo pasaulyje: „Per pastaruosius trejus metus struktūrinėje bioinformatikoje įvyko tikra revoliucija – atsirado giliaisiais neuroniniais tinklais pagrįsti baltymų molekulinių struktūrų nusakymo metodai, žymiausias iš jų – „AlphaFold2“, sukurtas „Google DeepMind“. Tokie metodai neišsprendė visų problemų, bet suteikė daug naujų duomenų – aukšto tikslumo baltymų modelių. GMC Bioinformatikos skyriuje tuos modelius naudojame baltymų sąveikoms su įvairiomis molekulėmis nusakyti ir analizuoti. Tam kuriame ir taikome mašininio mokymosi metodus – pavyzdžiui, grafų neuroninius tinklus.“

Dr. Karolis Uziela. Asmeninio archyvo nuotr.

Kitas pirmosios laidos absolventas K. Koncevičius taip pat dirba VU – epigenetikos srityje. Pastarajame dešimtmetyje paaiškėjo, kad žmogui senstant organizmo viduje, beveik kiekvieno audinio ląstelėse, vyksta daugybė įvairių epigenetinių pokyčių. Ir šie pokyčiai tokie determinuoti ir tikslūs, kad jais remdamiesi tyrėjai sugebėjo sukurti „epigenetinius laikrodžius“ – metodus, kurie pagal epigenetinių požymių išmatavimus (pvz., iš žmogaus kraujo mėginio, daugiau visiškai nieko nežinant apie tą žmogų) geba nustatyti to individo chronologinį amžių su vos kelerių metų paklaida.

„Kadangi šie metodai tokie tikslūs, buvo pastebėta, jog jie gali mums pasakyti ir žmogaus „biologinį amžių“. Žmonės gali senti skirtingu greičiu: du to paties amžiaus žmonės nebūtinai bus vienodo amžiaus biologiniu požiūriu, ir šie laikrodžiai suteikia galimybę tyrinėti veiksnius, kurie pagreitina arba sulėtina biologinio senėjimo procesus“, – aiškina K. Koncevičius.

Dr. K. Uziela pasuko į verslo pasaulį. Šiuo metu jis dirba įmonėje „Neurotechnology“, jo kuriamas produktas „SentiSight.ai“ – vaizdų atpažinimo platforma, į kurią vartotojai gali įkelti nuotraukas, sužymėti objektus ir vienu mygtuko paspaudimu dirbtinis intelektas išmokomas juos atpažinti.

Bioinformatika – labai plati sritis, ir tai tik keli karjeros pavyzdžiai.

„Tai – tarpdisciplininis mokslas. Noriu atkreipti dėmesį, kad baigus bioinformatikos studijas galima rinktis labai skirtingas karjeros sritis“, – sako dr. K. Olechnovičius.

„Vieni studentai būna labiau linkę į biologiją ir genetiką, kitiems labiau patinka programavimas, treti domisi duomenų tyrimu ir analize“, – jį papildo K. Koncevičius.