استكشاف الفضاء العميق يعرض رواد الفضاء البشر والحيوانات والنباتات لعوامل التوتر في بيئة الفضاء، بما في ذلك الإشعاع المتزايد والجاذبية المعدلة. يمكن للنماذج الرقمية المزدوجة (DT) (النماذج الحاسوبية للأنظمة الفيزيائية، التي يمكن تعديلها للتنبؤ بسلوك الأنظمة الحقيقية) أن تساعدنا في فهم تأثيرات هذه العوامل التوتيرية. هناك مشروع مفتوح المصدر يُدعى "OpenWorm" يهدف إلى تطوير نموذج رقمي مزدوج/كائن افتراضي لـ C. elegans، وهو دودة صغيرة شملت في عدة تجارب فضائية لناسا.
تحديك هو تصميم مشروع مفتوح المصدر حيث يمكن للمجتمع المساهمة في تطوير نموذج رقمي مزدوج لـ C. elegans يمكن أن يساعد في تحديد تأثيرات العوامل التي تؤثر على الكائنات الحية في الفضاء.
الخلفية
يُعرِّض استكشاف الفضاء العميق رواد الفضاء من البشر والحيوانات والنباتات لضغوطات البيئة الفضائية، بما في ذلك الإشعاع المتزايد وتغير الجاذبية. لتوصيف هذه التأثيرات، يقوم الباحثون بتحليل البيانات من تجارب بيولوجيا الفضاء التي تشمل الكائنات الحية التي تطير في الفضاء.
التوائم الرقمية (DTs) هي نماذج حسابية للأنظمة الفيزيائية، والتي يمكن تعديلها للتنبؤ بسلوك الأنظمة الفيزيائية الحقيقية. تعد DTs طريقة قوية لنمذجة الخلايا أو الكائنات الحية الكاملة والتنبؤ بالتأثيرات المضطربة. تم تطوير DTs للعديد من الأنظمة البيولوجية بما في ذلك الخلايا الميكروبية الكاملة وأنظمة أعضاء الثدييات. في الواقع، يهدف مشروع مفتوح المصدر يسمى "OpenWorm" إلى تطوير كائن حي افتراضي لـ C. elegans، وهي دودة صغيرة تستخدم غالبًا لدراسة التطور البيولوجي وقد ظهرت في العديد من التجارب الفضائية لوكالة ناسا.
الأهداف
التحدي الذي يواجهك هو تصميم مشروع مفتوح المصدر حيث يمكن للمجتمع المساهمة في تطوير توأم رقمي لـ C. elegans يمكن إزعاجه على المستوى الجزيئي للمساعدة في تحديد تأثيرات العوامل التي تؤثر على الكائنات الحية في الفضاء (على سبيل المثال، زيادة الإشعاع، تغييرات الجاذبية، وما إلى ذلك). للحصول على الإلهام، قد تفكر في النظر إلى المشروع مفتوح المصدر الذي يتم تطويره عبر OpenWorm والذي يسمى مشروع "Muscle-Neuron-Channel Integration" (راجع اقتراحات البحث عن الكلمات الرئيسية في الموارد).
اعتبارات محتملة
يفضل ولكن غير الزامي مراعاة ما يلي عند إنشاء الحل الخاص بك:
يمكنك البحث في مستودع بيانات العلوم المفتوحة التابع لناسا (OSDR) (انظر الموارد) عن مجموعات بيانات C. elegans عن طريق تصفية بحث المستودع الخاص بك إلى "Worm" ضمن مرشح "الكائن الحي" على اللوحة اليسرى.
ما هي أنواع البيانات التي ستكون مفيدة للغاية لنمذجة ومحاكاة التعرض للفضاء؟
كيف يمكنك معالجة مجموعات البيانات المتباينة وتطبيعها في مدخلات متماسكة للنموذج؟
هل هناك أي أنواع أخرى من البيانات التي يمكن دمجها لزيادة ما هو متاح في OSDR؟
كيف يمكن التحقق من صحة النموذج واختباره؟
ما هي المعالم الرئيسية للمشروع؟
يمكنك اتباع النهج التالي لمواجهة هذا التحدي:
التحقيق في بيولوجيا الفضاء العام المتاحة C. elegans البيانات من NASA GeneLab وNASA Open Science Data Repository (OSDR) (انظر الموارد).
بمجرد تحديد مجموعات البيانات المناسبة، قم بتصميم سير عمل المعالجة المسبقة للبيانات لدمج مجموعات البيانات هذه في مدخلات قابلة للاستخدام.
بعد ذلك، قم بتصميم "خارطة طريق" تتضمن قائمة مفصلة بجميع الخطوات والأساليب الحسابية اللازمة لإكمال المشروع. مرة أخرى، يمكنك أن تستلهم من مشروع OpenWorm "Muscle-Neuron-Channel Integration" (راجع اقتراحات البحث عن الكلمات الرئيسية في الموارد). لا تنس تضمين التحقق من صحة النموذج واختباره في خطتك!
للحصول على البيانات والمصادر المتعلقة بهذا التحدي، راجع علامة التبويب "المصادر" في أعلى الصفحة. يمكن إضافة المزيد من المصادر قبل بدء الهاكاثون.