Politecnico di Torino
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Anno Accademico 2009/10
01NUEIU
Metodi computazionali e architetture hardware per la bionformatica
Dottorato di ricerca in Ingegneria Informatica E Dei Sistemi - Torino
Docente Qualifica Settore Lez Es Lab Tut Anni incarico
Acquaviva Andrea ORARIO RICEVIMENTO     20 0 0 0 4
SSD CFU Attivita' formative Ambiti disciplinari
*** N/A ***    
Obiettivi dell'insegnamento
Finalitą del corso:
Il corso intende introdurre i principali algoritmi e architetture HW utilizzate nel campo della bioinformatica a livello biomolecolare (proteine, DNA, RNA), quali sequencing, predizione di strutture secondaria e terziaria, modellazione 3D, tecniche di simulazione di docking e folding per applicazioni di genomica e farmacogenesi. Verranno descritte specifiche implementazioni realizzate nei tool open-source maggiormente utilizzati e le strategie di ottimizzazione su architetture parallele quali computer cluster, massively parallel computers e processori grafici. La parte di laboratorio conterrą esercitazioni sull'uso dei vari tool e sulle tecniche di ottimizzazione per architetture parallele.

Aims of course:
The course will cover the main computational methods and hardware architectures used in bioinformatics tools at the molecular level (proteins, DNA, RNA) such as sequencing, secondary structure prediction, 3D modeling and simulation of docking and folding for genomics and pharmacogenesis. Specific implementations that can be found in open-source tools will be discussed, as well as their optimized versions for parallel architectures such as computer cluster, massively parallel computers, multicore embedded systems such as Graphic processing units. Lab classes will focus on tool utilization and optimization techniques.
Programma
Programma del corso:
0. Introduzione alla bioinformatica e sistemi informativi biologici: principali tools, strumentazione HW e database
1. Piattaforme parallele per applicazioni di bioinformatica: from high performance computers to multicore embedded platoforms
2. Tecniche di sequenziamento tradizionale e sequenziamento massivo parallelo
3. Predizione di strutture secondarie di proteine e acidi nucleici e algoritmi per la predizione dei fenomeni di regolazione genetica
4. Tecniche di predizione della struttura tridimensionale e tecniche e algoritmi per la simulazione di dinamiche molecolari
5. Tecniche di ottimizzazione su architetture parallele: parallelizzazione, gestione della memoria e della comunicazione
6. Laboratorio: Esercitazioni pratiche su alcuni dei tools studiati e calcolo di prestazioni sulle loro varianti parallelizzate, con applicazione a casi di studio biologici quali ad esempio predizione di target di miRNA e progettazione di farmaci al calcolatore.

Course contents:
0. Introduction to bioinformatics and biological information systems: main tools, hardware and databases
1. Parallel computing platforms for bioinformatics applications: high performance computers and multicore embedded systems
2. Sequence alignment and massive parallel sequencing techniques
3. Secondary structure prediction of protein and nucleic acids and prediction of gene expression regulation factors
4. Tridimensional structure prediction and algorithms for molecular dynamics simulations
5. Optimization techniques on parallel architectures: parallelization, memory management and communication optimization
6. Lab classes: Practical experience on selected bioinformatics tools and performance evaluation of parallel versions, focusing on concrete biological applications such as miRNA target prediction and pharmacogenesis.
Programma: informazioni integrative
CALENDARIO
venerdi 5 novembre, ore 14.00-16.00
martedi 10 novembre, ore 14.00-17.00
venerdi 12 novembre, ore 14.00-17.00
martedi 16 novembre, ore 14.00-17.00
venerdi 19 novembre, ore 14.00-17.00
martedi 23 novembre, ore 14.00-17.00
venerdi 30 novembre, ore 14.00-17.00

presso il DAUIN, 4° piano.
Orario delle lezioni
Statistiche superamento esami

Programma provvisorio per l'A.A.2009/10
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