Aktualności Instytutu Podstaw Informatyki PAN

SpaceVote to nowy międzynarodowy projekt badawczy, realizowany przez Instytut Podstaw Informatyki PAN, SpaceForest Sp. z o.o. i Uniwersytet Luksemburski. Celem jest wykorzystanie najnowszych osiągnięć weryfikacji probabilistycznej do analizy tak różnorodnych zjawisk, jak wpływanie na wyborców podczas głosowania i manewrowanie prostą rakietą bezzałogową.

W ciągu ostatnich 30 lat świat przekształcił się w globalną, gęsto połączoną wioskę. Dotyczy to w pierwszym rzędzie usług i systemów IT, które obsługują skomplikowaną sieć użytkowników, rozproszonych na dużym obszarze geograficznym i pochodzących z różnych kontekstów kulturowych. Co więcej, usługi IT są tworzone przez ludzi i dla ludzi. W konsekwencji, analiza tych systemów musi brać pod uwagę czynnik ludzki i społeczny - co jest ogromnym wyzwaniem, gdyż ludzkie zachowania notorycznie wymykają się próbom formalnego, matematycznego opisu.

Procedury wyborcze są świetnym przykładem takich usług. Są niezwykle ważne dla społeczeństwa, a równocześnie z trudem poddają się formalnej weryfikacji. Tymczasem społeczeństwa demokratyczne stoją w obliczu poważnych zagrożeń. Oszustwa wyborcze, manipulowanie wyborcami, fake news i dezinformacja są wykorzystywane do zmiany wyników wyborów, a jeśli to się nie uda - do podważania tych wyników. SpaceVote to trzeci już z rzędu projekt, w którym łączymy techniki weryfikacji formalnej, teorii gier i logiki matematycznej, by lepiej oceniać i zapobiegać zagrożeniom dla demokracji.

W projekcie SpaceVote pokażemy również, że te same algorytmy mogą być wykorzystane w szerokiej palecie zastosowań, w szczególności do lepszej syntezy strategii dla prostych autonomicznych rakiet, poruszających się w niepewnym środowisku.

Mgr Sebastian Zawada, asystent w Zespole Inżynierii Lingwistycznej otrzymał grant z programu PRELUDIUM, finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki. W ramach 21 edycji programu PRELUDIUM wpłynęło 756 wniosków, z czego 97 otrzymało dofinansowanie.

Głównym celem projektu pt. "Składniowo-semantyczna analiza leksemów o kształcie TO" jest odpowiedź na pytanie, ile jest leksemów – czyli jednostek słownikowych – o kształcie TO w języku polskim. Forma to jest zarówno jednym z najczęstszych, jak i najbardziej kłopotliwych wyrazów w polszczyźnie. Analizy lingwistyczne dotyczące takich form dochodzą do różnych wniosków, a informacje gramatyczne podawane w słownikach niekiedy znacznie się różnią. Co więcej, forma ta pełni wiele różnych funkcji składniowych i semantycznych, a także jest uwikłana w ciekawe zjawiska językowe: funkcjonuje jako łącznik w zdaniach takich jak (1) oraz jest zaangażowana w tematyczno-rematyczną organizację zdania (por. (2)–(3)). Mowa tu o tym, że w zdaniu (2) forma To wskazuje remat – informację nową, w omawianym zdaniu reprezentowaną przez wyraz akcentowany: Janek – a w zdaniu (3) to podkreśla tematyczny status wyrazu Janek (który może być sparafrazowany za pomocą wyrażenia Jeśli chodzi o Janka. . .).

(1) Janek to świetny lekarz.
(2) To Janek kupił ten prezent.
(3) Janek to pracuje w szkole

Zdania (1)–(3) to zaledwie część znanych w lingwistyce użyć omawianego wyrazu. Funkcjonuje on również m.in. jako zwykły zaimek wskazujący oraz spójnik. Mimo wielu analiz poświęconych formom to wciąż nie jest jasne, ile należy wyróżnić leksemów o kształcie TO, jakie są ich składniowe i semantyczne właściwości oraz gdzie przebiega granica między nimi. Poprzez analizę empiryczną (korpusową i ankietową), składniową oraz semantyczną – ze szczególnym uwzględnieniem zjawisk z zakresu struktury tematyczno-rematycznej – będę starał się wypełnić tę lukę badawczą. W projekcie zakłada się, że gruntowne badania empiryczne omawianych form doprowadzą do reewaluacji dotychczasowych analiz, które w ogromnej mierze bazują na przykładach skonstruowanych przez lingwistów. Co więcej, eksploracyjne badania korpusowe pozwolą na dostrzeżenie wielu różnych użyć to, potencjalnie niedostrzeżonych we wcześniejszych pracach. Weryfikacja dotychczasowych analiz, a także nowych hipotez i uogólnień pozwoli na sformalizowanie składni różnych konstrukcji z formami to. Na bazie rzetelnie ustalonej składni będzie budowana analiza semantyczna biorąca pod uwagę strukturę tematyczno-rematyczną. Takie kompleksowe badania pozwolą na zaproponowanie dobrze umotywowanej klasyfikacji leksemów TO, co będzie stanowiło istotny wkład do polskiej lingwistyki oraz potencjalny punkt odniesienia dla leksykografów.

Korzystając z najnowocześniejszych technik, naukowcy z Uniwersytetu w Uppsali wykazali, że metabolizm u pacjentów z cukrzycą typu 2 i stanem przedcukrzycowym był znacznie bardziej zaburzony niż wcześniej znany i że różnił się między narządami i nasileniem choroby. Badanie, będące efektem współpracy m.in. z Uniwersytetem Kopenhaskim, AstraZeneca i Instytutem Podstaw Informatyki Polskiej Akademii Nauk, zostało opublikowane w czasopiśmie Cell Reports Medicine.

Najbardziej typowymi zmianami u osób z cukrzycą typu 2 są niewystarczające wydzielanie insuliny i zmniejszona wrażliwość na insulinę w różnych narządach. Aby zbadać, co dzieje się w tych narządach, gdy rozwija się cukrzyca typu 2, naukowcy w obecnym badaniu przyjrzeli się białkom zarówno w wysepkach komórkowych w trzustce, w której wytwarzana jest insulina, jak i w głównych tkankach, na które działa insulina, a mianowicie wątrobie, mięśniach szkieletowych, tłuszczu i krwi.

Naukowcy porównali białka w próbkach od osób z cukrzycą typu 2, stanem przedcukrzycowym, czyli etapem przed w pełni rozwiniętą cukrzycą typu 2 i bez cukrzycy. Wyniki wykazały znacznie więcej zaburzeń w szlakach metabolicznych niż wcześniej było wiadomo. Istniała również korelacja między zmianami a różnymi stadiami choroby.

"Wykryliśmy wiele poziomów białka, które były wyższe lub niższe niż normalnie w tkankach od ludzi na różnych etapach choroby. Osoby ze stanem przedcukrzycowym wykazywały poważne zmiany związane ze stanem zapalnym, krzepnięciem i układem odpornościowym w wyspach trzustkowych. W pełni rozwiniętej cukrzycy typu 2 wystąpiły bardziej rozpowszechnione nieprawidłowości, na przykład w metabolizmie lipidów i glukozy oraz w produkcji energii w wątrobie, mięśniach i tłuszczu "- mówi profesor Claes Wadelius, który koordynował badanie.

Badanie opiera się na próbkach tkanek pobranych od dawców na różnych etapach choroby i zdrowych osób. Korzystając z nowych technik, naukowcy mogli określić ilościowo tysiące białek z każdego narządu, a tym samym uzyskać obraz metabolizmu, który wcześniej nie był możliwy. Techniki pomiaru białek ewoluowały szybko w ostatnich latach, a naukowcy z Uniwersytetu Kopenhaskiego, którzy uczestniczyli w badaniu, są światowymi liderami w tej dziedzinie co umożliwiło uzyskanie najlepszych możliwych wyników.

Podsumowując, odkrycia pokazują wysoce zaburzony metabolizm w różnych szlakach w badanych narządach i na różnych etapach choroby. Dane wskazują na nowe potencjalnie przyczynowe mechanizmy choroby, które można dalej badać w poszukiwaniu nowych sposobów zapobiegania lub leczenia cukrzycy typu 2. Wyniki te mogą również wspierać rozwój prostych testów, które mogą zidentyfikować osoby z wysokim ryzykiem cukrzycy i jej powikłań, a także wskazać, który rodzaj interwencji jest najlepszy dla danej osoby.

Diamanti et al., Szlaki metaboliczne specyficzne dla narządów odróżniają stan przedcukrzycowy, cukrzycę typu 2 i normalne tkanki, Cell Reports Medicine (2022), doi: 10.1016/j.xcrm.2022.100763

Polskim uczestnikiem tego badania był professor Jan Komorowski, z Uniwersytetu w Uppsali i profesor wizytujący w Instytucie Podstaw Informatyki Polskiej Akademii Nauk

Tegoroczne Sympozjum Polskiego Towarzystwa Bioinformatycznego odbywało się w dniach 14-16 września w Instytucie Podstaw Informatyki PAN w Warszawie. Jest to cykliczne wydarzenie zrzeszające naukowców z całego świata na każdym etapie kariery naukowej, zarówno studentów, jak i doświadczonych badaczy. Przez trzy dni konferencji uczestnicy mieli okazję wysłuchania ponad 50 prezentacji. Zakres konferencji obejmował m.in.: modelowanie i badania sieci metabolicznych, biologię strukturalną, analizy genetyczne, machine learning oraz big data.

Jak co roku do pełnienia roli Keynote Speakers zostali zaproszeni wybitni międzynarodowi naukowcy łączący w swoich badaniach najnowsze techniki doświadczalne z nowatorskimi metodami analizy otrzymanych danych. Wykład rozpoczynający pierwszą sesję wygłosiła prof. dr Irmtraud Margret Meyer, która przybliżyła słuchaczom temat regulacji genów in vivo oraz metod obliczeniowych używanych do analiz transkryptomu. Drugiego dnia gościliśmy dr Hagena Tilgnera z Weill Cornell Medicine w Nowym Jorku, który zaprezentował nam swoje najnowsze wyniki dotyczące praktycznych zastosowań innowacyjnych metod Single-cell isoform RNA sequencing (ScISOr-Seq1) oraz Single-nuclei isoform RNA sequencing (SnISOr-Seq2). Ostatnią sesję prezentacji rozpoczął profesor Jacek Majewski, specjalizujący się w badaniu dysregulacji epigenetycznej w chorobach nowotworowych z McGill University Genome Centre w Kanadzie. W swoim wykładzie „Interplay between epigenetic modifications in normal development and disease” przedstawił zależności pomiędzy epigenetycznymi modyfikacjami, a rozwijającą się chorobą nowotworową u dzieci.

Podczas tegorocznej edycji spotkania mogliśmy również posłuchać dwóch zaproszonych gości z Polski. Dr Paweł Teisseyre z Instytutu Podstaw Informatyki PAN przedstawił prezentację dotyczącą zagadnień uczenia z niepełną informacją (positive-unlabeled learning) w bioinformatyce, a dr Paweł Krupa z Instytutu Fizyki PAN zaprezentował możliwości i ograniczenia metod biofizyki obliczeniowej i bioinformatyki strukturalnej.

Honorowym członkiem PTBI w 2022 roku został wybitny biolog, prof. dr hab. Janusz Bujnicki, kierownik Laboratorium Bioinformatyki i Inżynierii Białka w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie oraz zespołu w Pracowni Bioinformatyki na Wydziale Biologii Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, jeden ze współzałożycieli Polskiego Towarzystwa Bioinformatycznego. Podczas konferencji zaprezentował znakomity wykład pod tytułem „Can science contribute to solving really important problems?", w którym poruszone zostały takie zagadnienia jak komunikacja naukowa oraz nauka w debacie publicznej.

W trakcie Sympozjum jury w składzie, którego zasiedli członkowie PTBI, wyłoniło zwycięzców tegorocznego konkursu na najlepszą wygłoszoną prezentację oraz plakat. W tej edycji Sympozjum zwyciężyli:
w kategorii najlepsza prezentacja:

• nagroda główna: mgr Karolina Sienkiewicz za prezentację pt. „Detecting molecular subtypes from multi-omics datasets using SUMO",
• wyróżnienie: mgr Michał Ciach za prezentację zatytułowaną "A modern approach to Mass Spectrometry Imaging data segmentation with Spatial-DGMM and masserstein".

w kategorii najlepszy plakat naukowy nagrody ex aequo otrzymali:

• mgr Kaja Gutowska - „On anti-occurrence of subsets of transitions” oraz
• Łukasz Piórecki -„Comparative study on the impact of model’s architecture and training method on ANN system performance”.

Zachęcamy do dołączenia do grona członków Polskiego Towarzystwa Bioinformatycznego i udziału w następnej edycji Sympozjum, które w 2023 roku odbędzie się w Gliwicach.