16.03.2021

В 2021 году в НИУ ВШЭ — Санкт-Петербург откроется набор на новую магистерскую программу «Вычислительная биология и биоинформатика», разработанную совместно с компанией BIOCAD. Как будет построено обучение, кто будет преподавать на программе и чем выпускники смогут заняться после — рассказывает академический руководитель программы, вице-президент по ранней разработке и исследованиям BIOCAD Павел Яковлев.

— Что такое биоинформатика? Какие задачи она решает?

— Биоинформатика — область знаний, сосредоточенная на разработке и применении классических или адаптированных алгоритмов computer science для решения биологических задач. Чаще всего с их помощью она решает задачи, связанные с дискретными структурами, представляющими биологические объекты, — например, строками и графами. Также исследователи, которые занимаются биоинформатикой, часто ищут закономерности в биологических данных.

Вычислительные биологи чаще работают с пространственными моделями биологических объектов и занимаются физическим моделированием и численной оптимизацией. Такие исследователи обычно изучают взаимодействия биологических молекул и создают дизайн новых молекул с заданными свойствами. Специалисты по этому направлению в компании BIOCAD разрабатывают терапевтические молекулы, которые станут основой лекарственных препаратов. В других сферах биотеха вычислительные биологи могут создавать молекулы, которые будут полезны для натурального хозяйства.

Чтобы успешно решать задачи вычислительной биологии, недостаточно хорошо разбираться в вычислительных науках. Ведь знание биологии часто позволяет получить дополнительную информацию, которая упростит решение задачи или поможет избежать тривиальных ошибок. То есть от специалистов нужна готовность разобраться в обеих областях науки.

— Кого вы ждете на новой магистерской программе, которая запускается летом?

— Мы ждем, что в нашу магистратуру поступят бакалавры и специалисты с физико-математических специальностей. На физический бэкграунд мы надеемся, хотя на современных программах по подготовке программистов курсы по физике не особенно распространены. Мы же думаем, что без них будет сложновато. 

Думаю, если человек уже немного знаком с вычислительными методами, ему потом будет проще применять эти знания к биологическим предметам. После инженерных специальностей на нашу магистерскую программу тоже можно поступать, а вот после биологических будет сложновато.

Так или иначе, в начале первого курса мы будем выравнивать знания студентов, которые пришли к нам с разных специальностей. Для этого мы закладываем в программу дисциплины по скриптовым и объектно-ориентированным языкам, методам оптимизации с элементами математической физики. Мы также будем обучать студентов математической статистике и другим фундаментальным дисциплинам.

— Как будет выстроен учебный процесс на программе?

— Будущих студентов ждет хардкорная учеба: им будет сложно работать параллельно с нашей магистратурой. Однако в летнее время они смогут пройти практику в компании BIOCAD или других организациях-партнерах.

Часть дисциплин на программе будет пересекаться с двумя другими магистратурами — «Программирование и анализ данных» и «Машинное обучение». На этих курсах магистранты будут слушать потоковые лекции, а также участвовать в семинарах.

Также в нашей магистратуре будет довольно много учебных дисциплин, связанных с биологией. Они начнутся в первом модуле и продолжатся до конца первого курса. В третьем модуле для студентов добавится курс по алгоритмам биоинформатики. Сотрудники компании BIOCAD также организуют ряд семинаров, например, по современным лекарственным средствам. На таких семинарах можно будет узнать о процессах возникновения заболеваний, механизмах действия препаратов и процессах их разработки. В этот же момент для первокурсников магистратуры начнется научно-исследовательская работа. В грядущем учебном году студенты смогут поучаствовать в проектах BIOCAD, но в дальнейшем — подавать заявки на проекты и от других организаций.

Первые полгода на втором курсе будут самым насыщенным специальными курсами временем для наших студентов. Магистрантов ждет восемь разных предметов по специальности, среди них — структурная биоинформатика, молекулярная динамика и системная фармакология.

Кроме того, наших студентов ждет такой предмет, как высокопроизводительное программирование. На других программах Питерской Вышки его пока не изучают, но для нас он очень важен. Ведь в вычислительной биологии есть системы, состоящие из сотен тысяч атомов, для которых требуется моделировать движения на протяжении сотен наносекунд с фемтосекундным шагом. Обычное программирование для таких задач не подходит.

Занятия будут проходить не только в корпусах Питерской Вышки, но и в петербургском офисе BIOCAD на Итальянской улице раз в неделю. Там есть все необходимое для учебы. Кроме того, мы хотим провести несколько практических занятий в исследовательском центре BIOCAD в Стрельне.

— Расскажите поподробнее про проектную деятельность.

— Студенты программы «Вычислительная биология и биоинформатика» будут решать реальные прикладные задачи индустрии, которые при этом не требуют оперативности. То есть их решение не будет основой текущих продуктовых проектов. Так компания поступает и с учащимися других вузов, которым обеспечивает практику.

У нас был кейс, когда мы дали студентке задачу по кодоновой оптимизации. Она должна была разработать алгоритм для подбора гена, с которого наработается в десятки раз больше белка. Ей это удалось, сейчас компания использует этот алгоритм и инструмент на его основе на реальных проектах. Сама же студентка стала сотрудницей компании.

— Кто будет преподавать на новой программе?

— Мы продолжаем набирать преподавателей на программу, но некоторые имена уже известны. Алгоритмизацию будет вести Александр Смаль, дискретную математику — руководитель трех магистратур по IT Александр Владимирович Омельченко, линейную алгебру — доцент департамента информатики Михаил Александрович Антипов, языки программирования — Антон Михайлович Кузнецов.

Также на программе будет большое количество преподавателей со стороны BIOCAD. Например, структурную биоинформатику будет вести Диана Кондинская, которая руководит отделом по этому направлению в нашей компании. Объяснять студентам молекулярную биологию будет Дмитрий Мадера, владелец продукта департамента разработки генотерапевтических препаратов. Проводить семинары по алгоритмам биоинформатики будут тоже наши специалисты.

— В чем уникальность именно нашей программы?

—  Наша программа заточена под то, чтобы физики и математики научились решать биологические задачи с помощью математического моделирования и алгоритмов. Программа фокусируется преимущественно на структурных исследованиях и разработке лекарственных средств, поскольку партнерство с BIOCAD дает ей такой бэкграунд. Выпускники нашей магистратуры смогут заниматься разработкой лекарств или других биотехнологических продуктов, либо же заниматься проблемами клинической медицины.

У остальных программ петербургских вузов немного другой профиль. В СПбГУ больше ждут биологов, которых учат использовать вычислительные инструменты в работе. В ИТМО готовят специалистов с уклоном в геномную биоинформатику и диагностику.  Профиль выпускников соответствующей программы Политеха позволяет скорее заниматься моделированием в доклинических и клинических исследованиях препаратов.

Большое преимущество нашей программы — в том, что она очень прикладная. Наши студенты будут хорошо осведомлены о том, какие специалисты и разработки в тренде в фармацевтической промышленности. Это позволит им стать востребованными специалистами в сфере биотехнологий, которые будут работать в ведущих российских и международных компаниях биотехнологической отрасли.

— Раз мы заговорили о карьере выпускников — подскажите, куда они смогут устроиться?

— Мы очень надеемся, что часть выпускников все-таки попадет в BIOCAD. Мы затем и открывали эту магистерскую программу, чтобы искать таланты по всей стране. Продуктов у компании становится все больше, квалифицированные специалисты по вычислительной биологии нам нужны.

Думаю, в выпускниках этой магистерской программы будут заинтересованы не только в нашей, но и в других фармацевтических компаниях. Кроме того, сейчас активно развиваются биотех-стартапы, и мы уверены, что их наши выпускники тоже заинтересуют.

Чтобы студенты смогли лучше сформировать свой интерес в карьере, BIOCAD организует для них стажировки и практику. Ведь в таком случае и нам будет понятно, кого компания сможет трудоустроить после выпуска.

Также каждый студент нашей магистратуры может пройти летнюю практику между первым и вторым курсами. Ее можно пройти как в BIOCAD, так и в какой-то другой компании.

— Все ли контрактные места будут оплачивать абитуриенты?

— Нет, десять мест покроет BIOCAD за счет грантов. То есть контрактными эти места будут только формально.

— Как подготовиться к вступительным испытаниям?

— На вступительных испытаниях абитуриентам предстоит решить задачи и пройти интервью. Но разговор с нами нужен скорее для знакомства. Мой главный совет — не пытайтесь перед вступительными экзаменами прочитать все, о чем вы не знаете. То есть, если у нас программа по биоинформатике, это не значит, что мы про нее будем спрашивать на собеседовании. Наоборот, это именно то, чему мы будем вас учить.

Лучше освежить в памяти те вещи, которым вы научились в бакалавриате. Уверен, если вы учились там хорошо, то попадете к нам без проблем.