1 introducción a la computación para biólogos, bioquímicos, médicos, etc
TRANSCRIPT
![Page 1: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/1.jpg)
11
Introducción a la Computación
para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc.
![Page 2: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/2.jpg)
22
El problema...
![Page 3: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/3.jpg)
33
La solución...
![Page 4: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/4.jpg)
44
¿Es una solución?
![Page 5: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/5.jpg)
55
La computación...
![Page 6: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/6.jpg)
66
¿Qué es la ciencia de la computación?
Es la disciplina que estudia como resolver problemas con
computadoras.
![Page 7: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/7.jpg)
77 Toda solución computacional involucra...
Posibilidad real de resolver el problema.
![Page 8: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/8.jpg)
88 Toda solución computacional involucra...
Posibilidad. Algoritmo como Solución a un
conjunto de problemas.
![Page 9: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/9.jpg)
99 Toda solución computacional involucra...
Posibilidad. Solución. Espacio Físico de Información.
![Page 10: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/10.jpg)
1010 Toda solución computacional involucra...
Posibilidad. Solución. Espacio. Tiempo de la Respuesta.
![Page 11: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/11.jpg)
1111
Lo que nos interesa como usuarios
Entrada
Salida
Proceso
Problema
Resulta
do
Algoritmo
![Page 12: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/12.jpg)
1212
Un ejemplo típico
Teniendo un conjunto de números S ¿Existe alguna suma de esos números
que de n?
![Page 13: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/13.jpg)
1313
Visualmente...
S, n
{Si, No}
Proceso
Problema
Resulta
do
Algoritmo
![Page 14: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/14.jpg)
1414
Ejemplo sencillo
S = { 3, 5, 7, 8 }, n = 12 sumas posibles:
0, 3, 5, 7, 83 + 5 = 8 3 + 7 = 10 3 + 8 = 11
5 + 7 = 12 5 + 8 = 13 7 + 8 = 153 + 5 + 7 = 15 3 + 5 +8 = 16
3 + 7 + 8 = 18 5 + 7 + 8 = 203 + 5 + 7 + 8 = 22
![Page 15: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/15.jpg)
1515
Visualmente...
{ 3, 5, 7, 8 }, 12
Si
Proceso
Problema
Resulta
do
Algoritmo
![Page 16: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/16.jpg)
1616
¿Es Posible?
No tiene ningún impedimento teórico ó lógico.
![Page 17: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/17.jpg)
1717
¿Existe un Algoritmo?
Si... Y es el siguiente:Para todo subconjunto P de S:
Si la suma de los elementos de P es igual a n entonces la respuesta es SISI.
![Page 18: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/18.jpg)
1818
¿Cuánto Espacio necesita?
Necesitamos recordar S, P y n. ... que ocupan como máximo la
cantidad de 9 números: 4 + 4 + 1 = 9. ¡También se necesita recordar el
algoritmo!
![Page 19: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/19.jpg)
1919
¿Cuánto Tiempo necesita?
Verificar cada subconjunto de S tarda de 0.001 segundo.
El algoritmo usa 0.001 seg. x 16 = 0.016 seg.
![Page 20: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/20.jpg)
2020
Resumiendo...
{ 3, 5, 7, 8 }, 12
Si
Proceso
Problema
Resulta
do
Algoritmo
0.016 seg.9 números
![Page 21: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/21.jpg)
2121
Generalicemos
Cant(S) = cantidad de elementos de S. Cant(P) = cantidad de elementos de P. Cantidad de subconjuntos de S: 2Cant(S)
El algoritmo necesita recordar:Cant(S) + Cant(P) + 1
El algoritmo tarda:0.001 x 2Cant(S)
![Page 22: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/22.jpg)
2222 ¿Pero, para qué usar la computadora para 4 elementos?
¿Cuántos recursos necesitamos para 10 elementos?Espacio: 21Tiempo: 0.001 x 1024 = 1.024 seg
¿y para 20 elementos?Espacio: 41Tiempo: 0.001 x 220 = 1048.576 seg = 17
min
![Page 23: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/23.jpg)
2323
...
¿y para 30 elementos?Espacio: 61Tiempo: 0.001 x 230 = 1x109seg =
17895.7 min. = 298 horas = 12 días. ¿y para 40 elementos?
Espacio: 81Tiempo: 0.001 x 240 = 35 años.
![Page 24: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/24.jpg)
2424
Visualmente...Subconjuntos
0
2E+14
4E+14
6E+14
8E+14
1E+15
1,2E+15
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Subconjuntos
Años
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Años
Siglos
0
50
100
150
200
250
300
350
400
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Siglos
![Page 25: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/25.jpg)
2525
¿Opciones?
Tener computadoras más rápidas...¿Qué tanto más rápidas?
Usar muchas computadoras...¿Cuántas?
![Page 26: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/26.jpg)
2626
Esto se lo conoce como complejidad de un problema.
![Page 27: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/27.jpg)
2727
¿Y para qué me sirve saber esto?
Muchos de los problemas de la bioinformática tienen una
complejidad difícil de manejar.
![Page 28: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/28.jpg)
2828
¿Cuáles? (I)
Problemas no posibles:Ensamblado de genomas con repeticionesrepeticiones.Estructuras 3D de proteínas.
Problemas de espacio:Base de datos.
![Page 29: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/29.jpg)
2929
¿Cuáles? (II)
Problemas de tiempo:EnsambladoAlineamiento múltiple.
Filogénia.
![Page 30: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/30.jpg)
3030
Entonces...¿Porque uso computadoras?
Usar computadoras es más barato, son más rápidas y dan buenos
resultados.
![Page 31: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/31.jpg)
3131
![Page 32: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/32.jpg)
3232
Aproximaciones y Heurísticas
Si modificamos el problema de tal manera que la respuesta nos
ayude, entonces es útil.
![Page 33: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/33.jpg)
3333
¿Qué es una heurística?
Heurística, del griego “heuriskein” significa encontrar o descubrir. La heurística trata de métodos o algoritmos exploratorios durante la resolución de problemas en los cuales las soluciones se descubren por la evaluación del progreso logrado en la búsqueda de un
resultado final. Técnicas heurísticas, las cuales son empleadas en
una gran cantidad de disciplinas y áreas del conocimiento y su finalidad es la de entregar soluciones que satisfagan al máximo el problema al cual se pretenden encontrar salidas.
![Page 34: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/34.jpg)
3434
Algoritmo Heurístico
Un algoritmo heurístico es un procedimiento de búsqueda de soluciones casi optímales a un coste computacional razonable, sin ser capaz de garantizar la factibilidad de las soluciones empleadas ni determinar a que distancia de la solución optima nos encontramos.
![Page 35: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/35.jpg)
3535
Características...
No aseguran dar el resultado optimo. No se puede asegurar que tan bueno
es el resultado. El tiempo de los resultados es
aceptable. Se pueden hacer estudios estadísticos
sobre los resultados.
Correcto
![Page 36: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/36.jpg)
3636
Cualquier análisis clínico es una heurística.
Ninguno tiene un 100% de exactitud en sus resultados.
![Page 37: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/37.jpg)
3737
Algunas Heurísticas
Vecino más cercano. Redes neuronales. Algoritmos genéticos. Hidden Markov Model. Funciones Heurísticas. Etc...
¡¡¡Ojo co
n los n
ombres!!!
![Page 38: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/38.jpg)
3838
Aprendizaje automático
Es la disciplina de la ciencia de la computación que estudia un subconjunto de metaheurísticas que tienen la propiedad de
“aprender” heurísticas.
![Page 39: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/39.jpg)
3939
Recordando...
Entrada
Salida
Proceso
Problema
Resulta
do
Algoritmo
![Page 40: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/40.jpg)
4040
Salida
Lo que busca...
Proceso
Proceso
Salida
Lo que se aprendeEntrada
![Page 41: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/41.jpg)
4141
Cosas que hay que tener en cuenta cuando se enseña...
Entrenamiento: Supervisados ó no supervisados.
Muestras de entrenamiento y prueba. Sesgo. Interpretación de los resultados.
![Page 42: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/42.jpg)
4242
Conclusión
![Page 43: 1 Introducción a la Computación para Biólogos, Bioquímicos, Médicos, etc](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022062809/5665b4751a28abb57c91a660/html5/thumbnails/43.jpg)
4343
Fin de la Presentación