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研究与创新

一个新想法:在大流行期间让学员与计算专家配对

一只小的,红色的苍蝇在蓝莓上,在黑色的背景下。

Covid-19 Pandemic已经向研究人员提出了一系列新挑战。对于NC州农业和生命科学学院的研究人员来说,一种克服这些挑战的一种方式是将他们的研究扩展到计算领域。

今年4月,虽然实验室和该领域的研究在很大程度上停顿了,以减少Covid-19的传播,CARS研究委员会(CRC)和北卡罗来纳农业研究服务(NCARS)向每个部门发出了调查大学询问拥有数据的学员,他们需要额外的专业知识来计算或计算。他们称该项目与勘探和分析集成了数据:将研究企业带到第n个维度,或想法趋势。

七名学员填写了一份调查问卷,并写了一份一页的项目建议书,概述了他们的项目,以及他们想如何与计算专家合作以推进他们的研究。

三个CRC成员,迈克尔Reiskind本杰明阅读罗斯苏佐努力将这些受训人员与大学的其他研究人员联系起来 - 甚至在他们自己的部门内 - 谁在生物信息学,计算建模,机器学习或分析大型数据集中拥有所需的专业知识。

而大量的研究已经恢复在校园、大学实地实验室和研究站,CRC计划很快发出另一份关于“创意趋势”提案的呼吁。CRC认识到这些联系的重要性和计算研究给许多实验生物学项目带来的价值。

“科学的未来是合作的,既有经验科学家和理论或定量科学家都需要彼此,”Reiskind说。“越多,我们就越走出我们的筒仓,特别是作为学生和博士后科学家,我们的科学越好。寻找比赛一直是非常有益的,希望有些卓越的科学将从每个合作的双方出现。“

以下是三位实习生的合作情况。

Ben Graham和Abhirav Kariya

本·格雷厄姆是作物和土壤科学系的博士后研究学者。他在实验室工作坎迪斯黑格勒

他主要在细胞水平研究棉纤维的发育。他想与计算机视觉专家合作,试图加快从生长中的棉花纤维细胞的显微图像中获取形状数据的过程。

一束手指状的棉花纤维的黑白显微图像。
年轻的棉花纤维细胞的显微图像。本·格雷厄姆正在与一位计算机视觉专家合作开发一种算法,该算法可以识别棉纤维的重要特征,并从数千张图像中收集必要的形状信息。本·格雷厄姆提供图片。

Sozzani与Abhirav Kariya相连,一名研究生Edgar Lobaton.他在工程学院的实验室里。

“现在,我们正在研究一种从生长的纤维细胞中自动收集几何数据的方法,”格雷厄姆说。“该项目仍处于初级阶段,我们正试图训练该程序识别细胞尖端。最终,我们想开发一个棉纤维发展的计算模型,以显示纤维细胞是如何在所有这些观察的基础上生长的。”

卡里亚正在研究能够识别棉纤维细胞重要特征的计算机视觉算法,而格雷厄姆正在收集一组显微图像,在这些图像上训练和测试机器学习算法。

格雷厄姆研究的最终目标是了解棉纤维细胞是如何发育的,并使普通陆地棉的纤维更像埃及棉或皮马棉的高质量纤维。这些超长、纤细的纤维可以生产出更结实、更薄、更耐用的织物。

“想法趋势和这一合作为我们提供了一个很好的机会,探索一个坎普勒和我一直在谈论长期的项目,但从来没有我的首要任务,”格雷厄姆说。“与计算研究人员合作,为我们提供了一个完全新的维度,可以探索我们的数据。当然,在大流行期间,它为我的大部分工作提供了一个精彩的替代方案,它在显微镜前或在温室中完成,因为Covid-19由于Covid-19受到限制。如果有什么真的很好的合作,那么这将是这种不幸情况的美妙副作用。“

Haigler能够在本学期部分地支持Kariya的资金,这加强了合作伙伴关系。

海格勒和格雷厄姆的研究主要是由棉花注入这是一个由美国陆地棉花生产商和进口商资助的非营利组织,其世界总部设在北卡罗来纳州的卡里。

Johanna Elsensohn和Aram Mikaelyan

Johanna Elsensohn是昆虫学和植物病理学系的六年级博士生。她与科比Schal汉娜Burrack

她的论文工作的重点是一种微小的农业害虫的行为和生态学。这种害虫是果蝇它们把蛋产在小水果里,比如覆盆子、黑莓、蓝莓和草莓,导致这些水果无法出售。她需要额外的专业知识来帮助她分析之前收集到的关于黑莓果实表面微生物群落的数据。

瑞斯金德把她和亚兰Mikaelyan则他研究白蚁等破坏木材的害虫与微生物之间的相互作用。

“我们希望将微生物群落的变化与季节的微生物群落有关,以果实的侵染程度,”Elsensohn说。“我真的很兴奋,他愿意合作并告诉我绳索。他是做微生物分析的专家,这不是我觉得自己100%的舒适。“

在Elsensohn的论文研究期间,她研究了宿主标记的行为,在浆果中铺设了一个鸡蛋之后,她会留下一个讲述的标记让其他昆虫知道浆果被“占用”。如果该标记来自一种细菌或酵母,则应揭示微生物分析。

今年夏天,Elsensohn专注于写论文。此秋季,她和Mikaelyan将开始合作分析她的微生物数据。

Elsensohn说:“能够与你认为在研究方面可能没有很多共同点的人合作,这很好,但事实证明,我们有很多共同点。”

埃尔森森的研究得到了美国国家科学基金会的支持综合研究生教育和研究培训以及来自南方病虫害综合防治中心北美荆棘种植者研究基金会

萨凡纳柯蒂斯和雷切尔怀里夫利斯

萨凡纳柯蒂斯是第四年博士学位。学生在生物数学研究生项目.柯蒂斯与克里斯蒂娜•兰扎博士兽医学院的一项研究是人类卫生保健相关的感染,特别是由梭氧化钛艰难梭罗细菌,又称C.差异

瑞斯金德帮她联系了雷切尔·伍立佛,她是一名博士后研究学者看来很糟糕他的实验室在植物与微生物学系

伍立佛研究某些植物是否已经进化出耐温能力应对气候变化或向新区域引入温度。

他们正在一起工作,将先进的统计模型应用于伍利弗关于植物热耐受性的数据,以揭示植物种群中的某些种子科是否比其他种子科更好地适应了气候变化。

“当我接近这个项目时,我刚刚完成了贝叶斯统计的课程,所以它恰好适合我的驾驶室,”柯蒂斯说。“采取方法和统计软件真的很酷,我知道如何使用并将它们应用于自己的研究领域的项目。我本来永远不会用植物做任何事情,因为这是不是为了这个合作。“

柯蒂斯目前正在对伍尔夫的数据子集测试一些统计模型,但他们已经接近能够分析完整的数据集。

由于Covid-19大流行,收集对她的论文研究的数据需求进行了停止,但她已经能够将她的技能应用于学习Covid-19以及与羊毛掌合作。

柯蒂斯说:“跨学科研究有助于超越研究,”柯蒂斯说。“学习如何与人们交谈也是非常重要的。弄清楚如何用自己的专业知识和自己的行话方式翻译我的数学行话并与别人交谈?它并不总是容易,但这是最有价值的事情之一。能够获得两个或更多缔约方对同样的事情进行谈论和兴奋是重新发明的。“

柯蒂斯是由著名的国家科学基金会支持的研究生研究奖学金

CALS正携手应对COVID-19的挑战

这篇文章是出版农业和生命科学学院新闻。

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