21세기 들어 IT기술의 급격한 발전을 통한 컴퓨터의 이용 확산은 생물학 분야에 대단한 영향을 미치게 되었고 이러한 현상은 생물정보학이라는 새로운 학문으로 탄생하게 되었다. 생물정보학은 유전자 및 단백질의 정보를 포함한 생물체의 모든 정보를 효율적으로 처리 가공하여 유용한 정보를 창출해 내는 새로운 융합학문이다. 이러한 생물정보학은 특히 1990년대 이후 발전한 생명과학 및 유전체 관련 지식이 폭발적으로 늘어남에 따라 이러한 정보를 효과적으로 관리하기 위해 급격하게 신장하게 되었으며, 이미 생물산업 분야의 핵심응용 기술로 인정받고 있다. 본고에서는 이러한 생물정보학의 국내외 현황과 흐름을 분석해보고 KISTI의 역할 및 앞으로의 방향에 대해 검토해 보고자한다.
현대 생물학은 온통 정보의 홍수에 넘쳐나고 있다. 이렇게 쏟아져 나오는 정보들을 체계적으로 정리하고 이해하고 파악하는 것은 매우 중요하다고 하겠다. 생물정보학은 이렇게 쏟아져 나오는 정보들을 수학, 전산학, 정보학 등의 방법론을 사용하여 체계화시키려는 새로운 학문이고 미래 지향적 융합 분야이다.
생물정보학은 넓은 의미로 컴퓨터를 이용해 모든 생화학정보를 광범위하게 연구.활용하는 학문이라고 할 수 있다. 하지만 최근의 인간유전체사업(Human Genome Project)의 인기에 의해 생물정보학이 DNA나 단백질 서열정보 분석의 분야로만 편중되어 의미되는 경향이 많은 것이 사실이다.
이 연구의 목적은 교육과정과 교과서 속에 최신의 생물학 흐름인 생명공학과 생물정보학 내용이 어느 정도 반영되어 있는지를 분석해 보는 것이다. 이를 위해 7차 교육과정, 2007 개정 교육과정, 2009 개정 교육과정 속의 생명공학과 생명정보학 내용을 분석하였으며 교육과정에 관련한 교과서 속의 생명공학과 생명정보학 내용을 분석하였다. 그 결과 7차 교육과정에서는 생명공학에 관한 내용은 있었으나 생물정보학에 관한 내용은 없었던 것에 비해 2009 개정 교육과정에서는 생명과학 I과 고급생명과학에서 이에 관한 내용이 등장하였다. 교과서 분석 결과를 보면 일반계 고등학교 학생들이 배우는 생물I, 생물II, 생명과학I에서는 아직도 생물정보학에 대한 내용제시가 많이 부족하였으며, 과학고등학교 학생들이 배우는 고급생물에서도 전체 내용에 비해 생물정보학에 대한 내용 제시가 부족하였다.
생물정보학은 넓은 의미로 컴퓨터를 이용하여 모든 생화학정보를 광범위하게 연구.활용하는 학문이라고 할 수 있다. 하지만 최근의 인간유전체사업(Human Genome Project)의 인기에 의해 생물정보학이 DNA나 단백질의 서열 정보 분석의 분야로만 편중되어 의미되는 경향이 많은 것이 사실이다.
생물정보 분야에 관한 방대한 보고서가 이미 여러 관련 정부기관에서 발간되었으므로 이 자료들을 조직적으로 종합하면 국내.외의 기술 현황 분석이 가능하다고 생각된다. 특히 각 보고서 작성을 위해 국내의 거의 모든 관련 연구자들이 장기간 참여하였으므로 생물정보학의 현황파악을 위해 필요한 자료를 대부분 포함하고 있다고 생각된다. 본 글은 현재까지 국내에서 조사된 생물정보 연구 및 기술 개발에 관한 내용을 정리하고 또 국외의 최근 보고서를 종합하여 정리 분석하고 이를 바탕으로 국가 과학기술정보 지원의 주관기관인 KISTI의 역할 및 임무에 관하여 생각해보려 한다.
생물정보학 관련 프로그램들은 대부분 인터넷을 통해서 많은 생물학자, 생화학자 들에게 생물 정보 검색 및 처리 서비스를 제공한다. 이런 서비스를 제공하는 많은 프로그램들은 데이터베이스로부터 유전자 등의 데이터를 검색하고 처리한다. 이때 각각 클라이언트의 요청마다 매번 데이터베이스의 검색을 수행한다면 많은 시간이 걸리게 된다. 또한 서버에 과부하를 초래하여 응답시간이 길어질 수 있다. 본 논문에서는 서버의 과부하와 응답시간을 줄이기 위해 사용자의 요청을 그룹화하여 일정 시간 간격으로 일괄 처리하는 방법을 제안한다.
인공지능(artificial intelligence)은 컴퓨터를 보다 지능적으로 만들기 위한 추론과 학습 방법에 관해 연구하는 컴퓨터 과학의 한 분야다. 특히 기계학습(machine learning)은 지식을 자동으로 획득하기 위한 원리와 기법을 개발하는 인공지능의 한 분야로서 생물정보학의 많은 중요한 문제 해결을 위한 매우 유용한 도구가 되고 있다.
최근 생물정보학에서의 워크플로우 관리 도구를 이용한 생명 현상에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 워크플로우 관리 도구는 서비스의 재사용과 공유를 통해 연구자들이 서로 협업할 수 있는 기반으로 MyGrid 프로젝트의 Taverna를 비롯하여 Kepler, BioWMS 등의 다양한 워크플로우 관리 도구들이 오픈소스로 개발되어 사용 되고 있다. 이러한 워크플로우 관리 도구는 공간적으로 떨어진 서로 다른 서비스들을 웹 서비스 기술을 기반으로 하나의 작업공간에서 연구 과정을 모델링하고 자동화 할 수 있도록 해준다. 생물정보학에서 사용되는 많은 도구와 데이터베이스들이 웹 서비스 형태로 제공되어 워크플로우 관리 도구에서 사용되고 있다. 이러한 상황에서 생물정보학에서 기본으로 사용되는 서열 유사성 검색에 대한 웹 서비스의 개발과 안정적인 서비스 제공은 생물정보학 분야에서 필수적이라 할 수 있다. 본 논문에서는 리눅스 클러스터를 기반으로 생물학 서열 데이터의 유사성 검색 속도를 향상시키는 한편, 이를 웹 서비스 형태로 개발하여 워크플로우 관리 도구와의 연동하여 단시간에 서열 유사성 검색을 가능하게 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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