Tübingen University: Algorithms in Bioinformatics: Visualization of Genomic Data

Arbeitsbereich:	Bioinformatik
Dozent(en):	Prof. Dr. D. Huson, Dr. Olaf Delgado-Friedrichs, Tobias Dezulian und Prof. Dr. Michael Kaufmann
Sprechstunde:	Prof. Huson: Montags 16-18h, Sand 14, Raum C322, und nach Vereinbarung Dr. Olaf Delgado-Friedrichs: Montags 16-18h Raum C309 und nach Vereinbarung Tobias Dezulian: Mittwochs 16-18h, Raum C324b und nach Vereinbarung
Zeit:	Donnerstags 13:30 - 17:00
Umfang:	4
Beginn:	Erste Semesterwoche
Vorbesprechung:	Mo, 14.10.02 um 16h in C 310a, Sand 14
Ort:	C311
Turnus:	unregelmäßig
Pruefungsfach:	PI
Home page:	www-ab.informatik.uni-tuebingen.de/teaching/ws02/vgd/welcome.html

Beschreibung:

Im Rahmen des Praktikums wird ein neuartiges, flexibles Visualisierungswerkzeug entstehen. Dieses soll sich von bestehenden Werkzeugen durch Flexibilitaet und innovative Visualisierungsmoeglichkeiten abheben und in Zukunft auch ganz konkret zum Einsatz kommen. Alle hierfuer notwendigen Arbeitsschritte werden im Praktikum durchlaufen. Von den Teilnehmern wird daher Engagement und die Faehigkeit zur Implementierung in Java verlangt.

Ueberblick: (3)*
Die Teilnehmer tragen mittels des WWW bestehende Werkzeuge zur Visualisierung genomischer Daten zusammen. Anhand dieser verschaffen wir uns einen Ueberblick ueber die Darstellungsmoeglichkeiten verschiedener Typen genomischer Daten (DNA-Sequenzen, Contigs, Assemblies) und mit unterschiedlichem Fokus (Vergleichende Analyse, phylogenetische Zusammenhaenge, Metabolische Netzwerke).
Anschliessend sucht sich jede(r) ein interessantes repraesentatives Visualisierungswerkzeug aus, erarbeitet sich dessen Funktionalitaet und stellt dieses der Gruppe vor. Diese Aufgabe beinhaltet auch die Installation des jeweiligen Tools und sowie geeigneter Beispieldaten auf einer fuer alle Teilnehmer zugaenglichen Plattform.
Analyse: (1)*
Wesentliche und interessante Konzepte der vorgestellten Werkzeuge werden systematisch analysiert und bewertet. Diese umfassen beispielsweise die Art und Weise der Navigation; die graphische Aufbereitung bestimmter Typen von Daten; Moeglichkeiten, um Teilbereiche vergleichend darzustellen; Handhabung von Zoom ...
Anhand dieser Konzepte wird eine Klassifikation der Werkzeuge erfolgen. Gegebenenfalls erwachsen daraus Ideen fuer neue sinnvolle Konzepte, die z.B. in Spezialfaellen zum Einsaz kommen koennen.
Design (2)*
Die Philosophie und die bereits vorhandene Architektur unseres Werkzeuges wird vorgestellt und dann in der Diskussion durch Aufnahme weiterer Konzepte ergaenzt. Das Ergebnis dieses Arbeitsschritts wird das Design als Ausgangspunkt fuer die nachfolgende Implementierung sein.
Implementierung (6)*
Die zu leistende Implementierungsarbeit wird sinnvoll zerteilt und in kleinen Teams werden die einzelnen Module dann Implementiert. Diese Phase beinhaltet auch den Test der einzelnen Klasse/Module. Ergaenzt werden die Tests durch Code-Reviews.
Anwendung (2)*
Wir ernten die Fruechte unserer Arbeit und werfen mit unserem Viewer einen anderen Blick auf reale genomische Daten. Dabei kommen aufgrund der Flexibilitaet des Viewers verschiedene Blickwinkel zum Einsatz, die bisher so vielleicht nicht moeglich waren.

(*) Ungefaehrer Zeitrahmen in Semesterwochen

Voraussetzungen: Programmierkenntnisse in Java

ab 7. Semester

Protokolle::

24.10.02:

Die Teilnehmer verschaffen sich einen breiten Überblick über bestehende Visualisierungswerkzeuge für genomische Daten. Anhand dieser Beispiele werden die verwendeten Darstellungsformen in Typen klassifiziert und wichtige Konzepte erkannt.

Schlüsselkonzepte sind:

Navigation

Zoom

Flexibilität

Fensterkonzept (Verknüpfung einzelner Fenster)

Interaktionsmöglichkeiten

Darstellungsformen sind: vgd301002_1.gif

31.10.02:

Einzelne Viewer wurden von den Teilnehmern genauer untersucht und über Konzepte und Darstellungsformen detaillierter diskutiert. Das Konzept unseres im Entstehen begriffenen Viewers CGVIZ wurde grob vorgestellt.
Insbesondere der Konfigurationsgraph als Basis für die Flexibilität von CGVIZ und Grundstruktur für die Rendering Engine und den Datenfluss. Die geplante Grundstruktur der zu visualisierenden Daten und Navigationsmöglichkeiten wurden insbesondere unter Performancegesichtspunkten diskutiert.
Eine mögliche Lösung für das Problem, für einen Mausklick im sichtbaren Image (SI) das zugehörige dargestellte Objekt zu finden, bietet sich in einem Offscreen-Image OI, in welches die Objekte parallel zum Zeichnen in das sichtbare Image si gezeichnet werden. Durch entsprechende "Färbung" (abspeichern der Objekt-ID) der Objekte im OI lässt sich bei Mausklick ins SI aus der "Färbung" des entsprechenden Punktes die Objekt-ID bestimmen und das Datenobjekt selbst dann in einer dafuer ausgelegten schnellen Struktur (B-Baum etc) finden.

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7.11.02:

Ein in C++ geschriebener Viewer für genomische Daten dient in vieler Hinsicht als Vorbild für CGVIZ, da ihm ebenfalls einen Graph als Konfigurationsstruktur zugrunde liegt. Dieser wurde kurz betrachtet. Die Rendering Engine von CGVIZ wurde im Detail vorgestellt und diskutiert. Als erste Programmieraufgabe f¨r die Teilnehmer wird die Implementierung sog. Drawer-Klassen anstehen, welche dynamisch der Rendering Engine zur Verf¨gung gestellt werden k¨nnen und das eigentliche Zeichnen auf dem sichbaren Image übernehmen.