В связи со значительными изменениями в жизни общества проблема совершенствования профессиональной подготовки студентов приобретает особое значение, а в результате этих изменений преобразуются содержание и методы деятельности преподавателя. Адаптивность системы образования к научному и техническому прогрессу в условиях перехода от принципа обучения "образование на всю жизнь" к непрерывному образованию достигается путем фундаментализации содержания образования, повышения продуктивности методов обучения. Особенностью подготовки квалифицированного специалиста является необходимость достижения не только стандартизированных образовательных результатов, но и творческих личностных успехов. В связи с нарастанием потока информации, запомнить все факты, имеющие существенное значение за ограниченное количество времени невозможно. Но можно и нужно учить студентов работать с информацией: научить её поиску, систематизации, анализу.
В настоящее время, возможности электронно-вычислительных машин уже никого не удивляют. Компьютеризация различных областей человеческой деятельности порождает новые классы программных продуктов и технологии их разработки. Любая новая технология – это, прежде всего, поле интеллектуальной деятельности для специалистов.
Одной из стремительно развивающихся современных интеллектуальных информационных систем, в настоящее время, является База Знаний.
Интеллект - мыслительные способности человека. Искусственный интеллект - свойство автоматических систем брать на себя отдельные функции интеллекта человека, например, выбирать и принимать оптимальные решения на основе ранее полученного опыта и рационального анализа внешних воздействий.
База знанийвинформатикеи исследованияхискусственного интеллекта - это особого родабаза данных, разработанная лучшими специалистами для оперирования знаниями. База знаний содержит структурированную информацию, покрывающую некоторую область знаний, для использования человеком с конкретной целью.
В связи с широким распространением баз знаний и интеллектуальных систем, в курсе «Медицинская информатика» для студентов-медиков, организованном на кафедре общественного здоровья, здравоохранения и истории медицины, формирование и развитие начальных навыков работы с базами знаний и исследованием искусственного интеллекта осуществляется в модуле «Интернет–ресурсы в медицине», на примере сайта ProteinDataBank (PDB) [1, 2].
В курсе факультативной дисциплины для аспирантов «Информационные технологии в науке и медицине» развитие инструментальных компетенций применения баз знаний осуществляется в модуле «Информационные технологии в науке» [3].
ProteinDataBank – банк данных белковых структур и нуклеиновых кислот [4]. Он является одним из крупнейших в мире центров накопления и хранения информации об изученных структурах белков. Информация вводится в базу биологами и биохимиками со всего мира. Данная база доступна бесплатно через интернет.
PDB является одним из важнейших ресурсов не только для ученых, но и штатных врачей и студентов-медиков. PDB содержит в основном первичные данные о структуре биологических молекул (рис. 1).
На сайте существует несколько способов поиска интересующей молекулы:
· по известному индексу. Для тех, кто посещает сайт не первый раз, он уже знает общепринятый код интересующей молекулы;
· через поисковую систему по названию. Можно воспользоваться поисковой строкой и ввести ключевые слова;
· поиск по биологической роли и другим признакам.
Это своего рода экспертная система. В ней можно последовательно уточнять запросы поиска по месту в базе, по особенностям состава и даже биологической активности.
Ознакомление студентов с базой знаний PDB помогает им успешно работать в избранной сфере деятельности, с применением компонентов экспертной системы.
Рис. 1. Скриншот главной страницы сайта PDB
Одной из наиболее быстро развивающихся областей науки является протеомика. Это наука, изучающая белковый состав биологических объектов, их модификации и структурно-функциональные свойства белковых молекул. Международный проект «Протеом человека» стартовал в 2010 году в Сиднее. Россия, согласно классификатору социально-значимых заболеваний, актуальных для нашего региона, выбрала для изучения 18-ю хромосому. Основная цель этого проекта – инвентаризация всех белков человека и выявление взаимодействий между ними. Итогом изучения 18 хромосомы должна стать база знаний о белках 18-й хромосомы. Наполнение База Знанийвновь появляющимися сведениями о свойствах белков по этой хромосоме, осуществляется данными, полученными в ходе выполнения российской части проекта.
Во времяпрактических занятияй у студентов и аспирантов, мы использовали для изучения БазуЗнанийUniProt [5]. База знаний включает в себя четыре основных базы данных: UniProtKB (белковая база данных), UniParc (база данных белковых последовательностей), UniRef (кластеры ссылок UniProt) и UniMes (содержит данные о белковых последовательностях организмов из мирового океана). На сайте представлена видео помощь для быстрого и удобного доступа к разделам сайта (рис. 2).
На занятии студенты знакомились со структурой сайта и использованием следующих инструментов:
· полнотекстовой поиск выполняет поиск в естественном языке, сравнивая строку с содержимым текста;
· серийный поиск;
· фильтрование результатов и их анализ.
Рис. 2. Скриншот главной страницы сайта UniProt
База данных UniProt хранит сведения о большом количестве аминокислотных последовательностей. Запись о белке содержит информацию о структуре, датах исследований и публикациях, ссылки на записи об этом белке из других баз данных.
Студенты изучали использование базы знаний, на примере белка-регулятора транскрипцииSyntrophusaciditrophicusв базе данных RefSeqProtein - YP_461098.1. Для поиска идентификатора в UniProt есть вкладка ID Mapping на главной странице базы, на ней возможно найти идентификатор белка в UniProt и вывести информацию в виде таблицы.
В перспективе планируется разработка учебно-методических материалов для аспирантов и студентов, помогающих в обучении пользования сайтами баз знаний Всемирной организации здравоохранения, авторитетных университетов, специализированных ассоциаций.