Giới thiệu về internet và sự ra đời của tin sinh học

Internet là mạng máy tính toàn cầu để liên kết các tổ chức, trung tâm, viện nghiên cứu, trường học....Để máy tính hoạt động hiệu quả thì chúng phải cùng chia sẻ một phương tiện truyền thông được gọi chung là TCP/IP.

Bộ GIáO DụC Và Đào tạo

tr ờng đại học nông nghiệp hà nội

Bài giảng Tin sinh họC

ThS Phan Trọng Nhật

Bộ môn Công nghệ sinh học

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ INTERNET VÀ

SỰ RA ĐỜI CỦA TIN SINH HỌC

1.1 Giới thiệu về Internet

Các máy tính giao tiếp với nhau bằng cách nào?

TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) gọi là giao thức truyền dữ liệu/ giao thức Internet Giao thức này cho phép các máy tính trên mạng trao đổi dữ liệu với nhau một cách thống nhất, tương tự như một ngôn ngữ quốc tế được mọi người cùng sử dụng để có thể hiểu nhau

Mỗi máy tính trên internet được đặt một tên duy nhất đó là địa chỉ IP

Ví dụ: IP: 203.162.8.82 hay IP: http:// www.hau1.edu.vn

1.1.1 Lịch sử ra đời của Internet

• Năm 1969: Mạng ARPANET được ra đời dưới sự tài

trợ của cơ quan quản lý các dự án nghiên cứu phát

thuộc Bộ Quốc phòng Mỹ (US Department of Defence)

Mỹ:

 Đại học California Los Angeles (UCLA)

 Đó là mạng liên khu vực (WAN: Wide Area Network) đầu tiên được xây dựng, đánh dấu sự ra đời của internet ngày nay.

triển chuẩn kết nối Ethernet Những năm 1980, giao thức TCP/IP trên Ethernet trở thành giao thức thông dụng trên mạng cục bộ

hai mạng con:

trường đại học, viện nghiên cứu

• Năm 1986, Tổ chức quỹ khoa học quốc gia NSF (National

Science Foudation) thành lập mạng NSFNET Nhiều doanh

nghiệp chuyển từ ARPANET sang NSFNET

• Năm 1995, NSFNET thu lại thành một mạng nghiên cứu còn Internet thì vẫn tiếp tục phát triển

móng cho việc chuyển tải thông tin đa phương tiện (multimedia) thông qua các siêu liên kết (hyperlink) rất

tiện dụng cho việc khai thác internet Tổ chức W3C (World Wide Web Consorticum) ra đời: nghiên cứu các

chuẩn chung cho Web

 Cuối năm 1992, xuất hiện nhà cung cấp thông tin thương mại đầu tiên là Delphi

 Hiện nay: Vài trăm triệu website

kiểm soát internet mà mỗi nhà quản trị chỉ quản lý phần mạng của tổ chức mình

thì hiệp hội internet và W3C có nhiệm vụ phát triển các giao thức truyền thông tin chung trên internet và theo dõi các chuẩn về web

1.1.2 Sự hình thành Internet ở Việt Nam

Education Network) được thành lập, tạo tiền đề cho việc hình thành mạng lưới internet Việt Nam VARENET ra đời

từ Chương trình hợp tác nghiên cứu khoa học, triển khai công nghệ mạng tại Viện Công nghệ Thông tin thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam với sự hợp tác khoa học của Đại học Quốc gia Australia (ANU) Máy chủ của mạng VARENET đặt tại ANU

• Năm 1993: VARENET chỉ có một chức năng duy nhất là phục vụ thư điện tử (E-mail) cho các văn phòng đại diện nước ngoài, các Cty liên doanh hay 100% vốn nước ngoài

do tính chất mới và chi phí tài chính cao tại Việt Nam

• Ngày 19 – 11 - 1997, khi Chính phủ Việt Nam quyết định

chính thức kết nối internet thì tên miền (.vn) được phía

Australia bàn giao cho Tổng cục Bưu điện Việt Nam Sự hình thành của hàng loạt các nhà cung cấp dịch vụ internet sau đó đã làm mờ nhạt vai trò của VARENET

• Sau VARENET, mạng diện rộng thứ hai là VINANET

(Vietnam Network) ra đời ở Việt Nam của Trung tâm Thông tin Thương mại thuộc Bộ Thương mại VINANET cung cấp thông tin giá cả thị trường trong nước và quốc tế, địa chỉ doanh nghiệp, văn bản tư pháp Tốc độ truy cập thời kỳ này là 2,4kbps qua đường dây điện thoại

• Năm 1997, hàng loạt các nhà cung cấp dịch vụ internet (ISP) và các nhà cung cấp thông tin lên internet (ICP) như: VNN, FPT, Saigonnet, Netnam và CINET

• VNN ( Vietnam Network) là mạng máy tính của Công ty

Datacommunication Company) thuộc Tổng công ty Bưu chính viễn thông Việt Nam, hình thành năm 1997

• FPT ( Company for Financing and Promoting Technology) là Công ty Tài chính và Kỹ thuật Quảng cáo, thành lập năm 1997

• Saigonnet thuộc Công ty Cổ phần Bưu chính viễn

Service Corporation), thành lập năm 1997

• Netnam thuộc Viện Công nghệ thông tin, thành lập

năm 1998

• CINET ( Culture and Information Net ) thuộc Bộ Văn

hoá và Thông tin, thành lập năm 1997

thế vừa là IAP (cung cấp cổng truy cập internet) vừa là cung cấp dịch vụ internet ISP (Internet Service Provider) và ICP (cung cấp nội dung trên internet)

1.2 Kết cấu mạng Internet

1.2.1 Các kiểu mạng:

Network)

 Mạng cục bộ LAN: là mạng nhỏ nhất, trong vòng vài

km, ngoại trừ trường hợp máy tính đơn kết nối trực tiếp với internet, tất cả các máy tính có nối mạng đều nối vào mạng LAN Mạng LAN được dùng cho một toà nhà, trường học, thư viện, bệnh viện…

 Một đặc điểm của mạng LAN là khi một máy tính truyền

dữ liệu thì tất cả các máy tính trong mạng đều có thể nhận dữ liệu đó, đặc tính này gọi là broadcasting

 Máy tính trong mạng LAN sử dụng kỹ thuật gọi là Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detect (CSMA/CD) nghĩa

là không gửi khi máy tính khác đang gửi và kiểm tra những gì gửi đi có xung đột với các máy tính khác

 Công nghệ LAN mới nhất hiện nay là mạng không dây

sử dụng tia hồng ngoại hay sóng radio thay cho cáp để truyền tín hiệu mạng Tốc độ truyền từ 1 đến 11 Mbps,

nó thích hợp cho những người di chuyển thường xuyên hay những nơi mà không thể đặt dây cáp

 Mạng vùng trung tâm MAN

Khác với mạng LAN là dùng chung một thiết bị truyền trong mạng nên cho phép nhiều máy tính kết nối vào cùng một sợi dây, mạng MAN sử dụng các kết nối điểm đến điểm (point to point) với chỉ một máy tính tại cuối mỗi liên kết Các máy tính tại cuối mỗi liên kết của MAN cũng có thể kết nối với các mạng LAN, MAN và WAN

 Mạng diện rộng WAN

Phạm vi của mạng có thể là một quốc gia hay thậm chí cả lục địa Cũng giống như đa số MAN, mạng WAN dùng các kết nối vật lý điểm đến điểm nhưng dùng cáp xoắn Công nghệ WAN thường có nguồn gốc từ các hệ thống xây dựng để phục vụ cho các công ty điện thoại

1.2.2 Kết nối Internet

 Kết nối vật lý: kết nối các thiết bị phần cứng như modem, dây cáp để thực hiện việc nối từ một máy tính đến mạng internet thông qua các nhà cung cấp mạng

 Sau khi kết nối vật lý, việc kết nối internet có thể thực hiện theo hai cách:

V35 của thiết bị định tuyến (Router) để kết nối trực tiếp vào internet thông qua kênh thuê bao riêng Các loại dịch

vụ kết nối do các nhà cung cấp dịch vụ internet bao gồm:

Đường truyền thường trực (Leased Line)

(Asymetrical Digital Subcribe Line)

 Kết nối gián tiếp: chỉ cần một modem và một đường dây điện thoại để quay số vào mạng Dịch vụ này có:

Quay số kết nối qua mạng điện thoại Dial-UpMạng số tích hợp đa dịch vụ (Intergrated Service Digital Network)

 So với kết nối internet gián tiếp, kết nối internet trực tiếp

có nhiều ưu điểm như: băng thông rộng, tốc độ cao và ổn định, hoạt động liên tục (online 24/24) Đương nhiên chi phí cho việc kết nối trực cũng tốn kém hơn nhiều so với loại gián tiếp

Sau khi đã lựa chọn cách kết nối internet thì chúng ta quan tâm đến dịch vụ nào cho phép chúng ta lướt trên internet Có 2 nhóm chính là:

 Các dịch vụ trực tuyến (online service) như America Online (AOL) và CompuServe thường cung cấp một lượng lớn các dịch vụ Intergrative Digital bao gồm Information retrieval, thư điện tử (e-mail), bảng tin (bulletin board) và “chat room’’ nhờ đó người sử dụng trực tuyến đồng thời có thể quan tâm đến một vài lĩnh vực cùng một lúc

 Các nhà cung cấp dịch vụ internet ISP (Internet Service Provider) bao gồm việc cấp tài khoản truy cập internet cho người sử dụng đồng thời cung cấp các dịch vụ internet

1.3 Một số nét khái quát về WWW (World Wide Web)

 Siêu văn bản là các tư liệu chứa văn bản, hình ảnh tĩnh, hình ảnh động, âm thanh, video… được liên kết với nhau qua các siêu liên kết (hyperlink) Thông qua các siêu liên kết, người dùng có thể nhanh chóng tham khảo các tư liệu liên quan một cách dễ dàng.

hàng sử dụng web (Web Client) phải sử dụng chương trình có chức năng duyệt các thông tin dạng siêu văn bản gọi là trình duyệt web Có nhiều loại trình duyệt web như: Internet Explorer, Netscape Navigator, Opera, Neoplanet… Trong số đó, 2 trình duyệt được sử dụng phổ biến là Internet Explorer và Netscape Navigator

1.3.2 Vài nét cơ bản của trình duyệt Web

Tiềm năng của Internet chỉ thực sự phát huy được khi có các trình duyệt web ra đời Chúng cho phép truy cập tới nguồn thông tin ở các vị trí khác nhau Các Browser là các trạm công tác có khả năng xử lý hoặc yêu cầu lấy thông tin hoặc các chương trình ứng dụng từ máy chủ của mạng Trong đó trang chủ là điểm trung gian giữa browser và server Hiện nay có một số Web browser đang dùng phổ biến là Lynx cho hệ điều hành Unix hoặc VMS; Mosaic cho các máy Apple Mac, X-Windows; Internet Explorer và Netscape Navigator cho các máy Windows

Các nguyên tắc duyệt Web:

truy tìm thông tin

 Có thể mở nhiều của sổ cho mỗi website trong việc tìm kiếm bằng cách chọn File/New Windows hoặc tổ hợp phím Ctrl + N

chuột và chọn Open link in new windows

Chức năng của trình duyệt:

 Các trình duyệt đều sử dụng đĩa cứng để tạm ghi các địa chỉ trang web (gọi là cache) mà người sử dụng vừa lướt qua, có thể điều chỉnh tuỳ theo nhu cầu của mỗi người

trang web mang nội dung xấu, phản động và có thể thay đổi phông chữ, kích thước

1.4 Các dịch vụ, tài nguyên và đạo đức trên Internet

1.4.1 Các dịch vụ:

• E-mail (Electronic mail): Thư điện tử

• VoIP (Voice over Internet Protocol): Kỹ thuật chuyển tải giọng nói qua giao thức Internet hay còn gọi là điện thoại Internet.

• Video Conference: Hội nghị truyền hình.

• WAI (Wireless Application Protocol): Giao thức sử dụng công nghệ không dây

1.4.2 Luật lệ, đạo đức và các quy định hoạt động của Internet

hệ thống đòi hỏi phải có Username và Password

Internet (gieo rắc, phát tán virus)

những tập tin quá lớn mà chẳng để làm gì, đặc biệt trong giờ cao điểm

riêng tư của người khác

1.5 Sự ra đời và vai trò của tin sinh học

1.5.1 Buổi bình minh của trình tự

Trình tự ProteinTrình tự axit nucleic1.5.2 Sự ra đời của tin sinh học

Do sự xuất hiện của các thông tin về cấu trúc, chức năng

và trình tự của protein, DNA từ đó dẫn tới nhu cầu quản

lý, so sánh và dự đoán cấu trúc và chức năng của sinh vật và sự phát triển của các ngành khoa học khác đặc biệt là công nghệ thông tin, máy tính Do nhu cầu đó mà Tin sinh học đã được ra đời

1.5.3 Khái niệm Tin sinh học

nhờ sự hỗ trợ của máy tính và các công cụ thống kê

 Tin sinh học protein

 Tin sinh học tiến hoá

 Tin sinh học nông nghiệp

 Tin sinh học y học

 Phát triển các công cụ và cơ sở nền

1.5.4 Vai trò và xu hướng phát triển của Tin sinh học

a/ Vai trò của Tin sinh học:

dữ liệu

các kết quả nghiên cứu

 Hỗ trợ trong các nghiên cứu về cấu trúc không gian phân tử

vật

b/ Xu hướng phát triển của Tin sinh học

Những lĩnh vực của Tin sinh học đang được tập trung nghiên cứu:

 Quản lý cơ sở dữ liệu

 Phân tích, biên dịch dữ liệu

 Phát triển các thuật toán

 Các cấu trúc cơ sở dữ liệu

 Thiết kế các giao diện và hiển thị

c/ Địa chỉ có thể tìm hiểu thêm những tài liệu về Tin sinh học:

 http://www.iscb.org

 http://www.ncbi.nlm.nih.gov

 http://www.bioinformatics.org

 Các tạp chí về Bioinformatics

 Các công cụ tìm kiếm (Google, Yahoo…)

 Các hội nghị, hội thảo

 Các thư viện

CHƯƠNG 2 TÌM KIẾM THÔNG TIN TRÊN INTERNET

2.1 Khái niệm về thông tin

1 Thông tin là gì?

Thông tin là các dữ liệu và tri thức được sử dụng trong thựctiễn để giải quyết một số vấn đề hoặc một nhiệm vụ nào đó

2 Các thuộc tính của thông tin

Chất lượng của thông tinTrình độ của người sử dụng

Chính xác và đáng tin cậyKịp thời

Đặc trưng và định hướng cho người dùng thi cụ thể

 Khái niệm chung về tìm tin:

Tìm tin là một thuật ngữ chung để chỉ công việc tìm tài liệu hay nguồn của tài liệu, cũng như thông tin về dữ liệu và

sự kiện mà tài liệu đó cung cấp

2.2 Các công cụ tìm kiếm thông tin

 Biểu thức tìm tin:

 Biểu thức tìm tin là một tập hợp các từ khóa được liên kết với nhau bằng các toán tử logic

 Các loại toán tử logic thường sử dụng khi tìm tin:

 Phép nối đồng thời hai từ khóa hay và (and, +): Ví dụ:

“Cây lúa” + “hoa màu” hoặc “Cây lúa” & “Hoa màu”

 Phép lựa chọn hay hoặc: Ví dụ: “Cây lúa” or

“Hoa màu”

 Phép loại trừ: Ví dụ: “Cây lúa” – “Hoa màu”

 Phép phủ định (Not, !): Ví dụ: Internet &!

 Những lưu ý về việc chọn lựa từ khóa

 Trong khi tìm kiếm các tài liệu tiếng nước ngoài không nên sử dụng các mạo từ, giới từ

 Sắp xếp các từ khóa quan trọng trước theo thứ tự ưu tiên

 Nên sử dụng ít nhất là hai từ khoá (thường là 3) và kết hợp các từ khóa thành những cụm từ

 Tránh sử dụng các từ thường sử dụng (tần suất lặp lại rất nhiều ở hầu hết các tài liệu)

mà có thể sẽ là tiêu đề cho tài liệu hoặc tên trang Web

2.3 Cách tìm kiếm thông tin

 Các cách tìm tin

hợp các tài liệu có liên quan đến thông tin mà chúng ta cần tìm kiếm

thông tin cụ thể, chính xác và ít xuất hiện trong các kết

quả tìm kiếm

 Khi nào nên sử dụng các thư mục chủ đề:

Khi muốn xem thông tin nào sẵn có trên trang Web trong một lĩnh vực, phạm vi cụ thể liên quan đến vấn đề mình quan tâm trong thời gian ngắn

Excite (http://www.excite.com/)

Magellan (http://magellan.excite.com/)Open Directory Project (http://www.dmoz.org)Snap (http://www.snap.com/)

b/ Tìm tin theo từ khóa:

 Để tìm thông tin theo từ khoá ngoài việc xác định từ khóa

và biểu thức tìm tin chúng ta cần phải lựa chọn một công

cụ để tìm kiếm tin hay còn gọi là các search engine

 Việc tìm kiếm nhờ các search engine có rất nhiều lợi thế vì:

Thứ nhất thông tin tìm được sẽ cụ thể và chi tiết hơn

Thứ hai có rất nhiều tiêu chuẩn để lọc thông tin như: tìm thông tin theo thời gian, ngôn ngữ, định dạng file

c/ Tìm tin theo các trường

 Tìm kiếm theo tiêu đề: Title: “từ khóa”, kết quả sẽ cho

ra tất cả các trang Web có tên như từ khóa đã chọn Nhanh hơn rất nhiều so với tìm kiếm từ khóa trong toàn

bộ tài liệu

 Tìm kiếm theo tên miền: Tên miền gồm 3 chữ viết tắt của một lĩnh vực mà trang web đó chứa thông tin liên quan Vi dụ: www.hau1.edu.vn khi đó domain là: edu

 Ngoài ra còn có nhiều trường tìm kiếm khác như: object, text, sound, pictures, date, anchor, applet và language

2.4 Cách chọn và đánh giá độ tin cậy của thông tin

2.4.1 Cách chọn thông tin

2.4.2 Đánh giá độ tin cậy của thông tin

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ DỮ LIỆU SINH HỌC VÀ

CÁC NGÂN HÀNG CƠ SỞ DỮ LIỆU

3.1 Khái quát chung về cơ sở dữ liệu sinh học

đề cập đến các thông tin về trình tự axit nucleic (ADN, ARN), trình tự axit amin của các phân tử protein, thông tin về cấu trúc và giải phẫu của một số genom, mô hình cấu trúc không gian của các đại phân tử

 Các thông tin này được sắp xếp và lưu trữ bởi một hệ thống các máy chủ rất mạnh của 3 ngân hàng gen lớn nhất thế giới là NCBI, EMBL và DDBJ

3.2 Phân tích dữ liệu ADN và Protein

 Các thông tin về dữ liệu ADN, protein: chủ yếu là trình

tự nucleotit và trình tự axit amin

sách, trong đó mỗi cuốn sách chính là một trình tự nucleotit ADN hoặc axit amin của protein và chúng đều được đánh số

trình tự cần quan tâm Tuy nhiên, vấn đề ở đây không phải là tìm bằng cách nào mà chúng ta phải hiểu được cuốn sách đó viết về cái gì và sử dụng nó như thế nào?