Collaborative Research: CDI Type-1: A Computer Framework for Modeling Complex Pattern Formation
合作研究:CDI Type-1:复杂模式形成建模的计算机框架
基本信息
- 批准号:1124651
- 负责人:
- 金额:$ 38万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2011
- 资助国家:美国
- 起止时间:2011-09-01 至 2014-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The mechanisms living systems use to establish and maintain complex 3-dimensional shapes during embryonic development are poorly understood even though molecular and cell biologists have generated mountains of data about genes and their effects on organisms. Fundamental advances in controlling biological form are stymied by the difficulty of obtaining shape information through the analysis of gene networks such that it is currently difficult or impossible for scientists to generate testable models of shape based on experimental results from current biological research. These investigators will apply state-of-the-art computational science and artificial intelligence to create a novel suite of computational tools that will fundamentally integrate numerous areas of biology and engineering to promote research into the mechanisms used by organisms for establishing and maintaining their 3-dimensional shape. This "Bioinformatics of Shape" project will integrate experimental data, a new mathematical language, a system for storing and mining data, a modeling environment within which rule sets for regulatory mechanisms can be simulated on computers, and an artificial intelligence module that will help scientists discover and test novel ideas about how shape is generated through genetics. The benefits to society of this new kind of collaboration between computer scientists and biologists include the translation of molecular and cell biological data into a new level of understanding that could have implications for regenerative medicine, adaptive and self-repairing devices for robotics and other engineering applications. The work will provide unique training opportunities for students, establish a proof-of-principle for new educational tools at the boundary between artificial intelligence and biology, and facilitate data to knowledge production in a number of fields, such as developmental biology, evolutionary biology, and the engineering of complex adaptive systems.
生命系统在胚胎发育过程中使用的机制用于建立和维持复杂的三维形状,即使分子和细胞生物学家已经产生了有关基因及其对生物的影响的山的山。控制生物学形式的基本进步受到通过分析基因网络获得形状信息的困难,因此,基于当前的生物学研究的实验结果,科学家目前难以或不可能生成可测试的形状模型。这些研究人员将采用最先进的计算科学和人工智能来创建一系列新型的计算工具,从根本上整合生物学和工程领域,以促进对生物体建立和维持其三维形状的机制的研究。这个“形状的生物信息学”项目将集成实验数据,一种新的数学语言,用于存储和采矿数据的系统,一个建模环境,可以在计算机上模拟监管机制的规则集以及人工智能模块,并可以帮助科学家发现并测试有关如何通过遗传学生成形状的新颖想法。计算机科学家与生物学家之间这种新型合作的社会的好处包括将分子和细胞生物学数据转化为新的理解水平,这可能会对重生医学,适应性和自我修复设备产生对机器人技术和其他工程应用的影响。这项工作将为学生提供独特的培训机会,为人工智能和生物学之间边界的新教育工具建立原则证明,并促进数据在许多领域的知识生产中,例如发育生物学,进化生物学以及复杂自适应系统的工程。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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专利数量(0)
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