Открытие нового мира через интерфейс командной строки (CLI)

Более десяти лет назад, работая над докторской диссертацией. по молекулярной биологии и генетике я познакомился с «волшебным» миром Unix/Linux. Я предполагал проводить большую часть своего времени с машинами для ПЦР и чашками Петри, но вместо этого меня привлекали строки кода и постукивание по клавиатуре. Знакомство с Unix/Linux было не просто академическим; это изменило направление моих исследований и карьеры.

В постоянно развивающемся мире современной биологии, где границы между живыми клетками и байтами данных стираются, управление большими наборами данных и их понимание приобретают решающее значение. Хотя доступны удобные веб-платформы, прямые компьютерные команды часто остаются единственным методом анализа обширных наборов данных или выполнения интенсивного вычислительного анализа. Таким образом, даже начинающие биологи должны обладать некоторыми базовыми навыками в области биоинформатики.

Однако новичкам, как и мне, может быть сложно найти точку опоры. Если вы занимаетесь биоинформатикой или биологом, занимающимся анализом данных, сначала ознакомьтесь с интерфейсом командной строки. Рассматривайте его не только как вычислительный инструмент, но и как ключ к огромному миру биоинформатики и не только. А для энтузиастов macOS представленная здесь информация по-прежнему актуальна благодаря основанию macOS на Unix.

Что такое Unix/Linux?

Unix, разработанная в 1970-х годах в Bell Labs компании AT&T, представляет собой операционную систему, известную своей надежностью и гибкостью. С другой стороны, Linux — это Unix-подобная операционная система, представленная в начале 1990-х годов Линусом Торвальдсом. Хотя у них разная история, у них схожая архитектура и философия.

Красота Linux, в частности, заключается в его природе с открытым исходным кодом. Это означает, что его исходный код находится в свободном доступе, что позволяет бесчисленному количеству разработчиков по всему миру вносить свой вклад, изменять и распространять его. Эта совместная среда способствовала инновациям в различных областях, включая биоинформатику.

В вычислительной биологии Unix-подобная система выделяется по нескольким причинам:

  • Стабильность. Биоинформатика связана с интенсивными вычислительными задачами. Unix/Linux предлагает необходимую надежность.
  • Безопасность. Предназначен для обеспечения безопасности системы и обеспечивает защиту от вредоносных программ и киберугроз.
  • Настраиваемость. В отличие от многих коммерческих операционных систем Unix/Linux допускает глубокую настройку в соответствии с потребностями пользователя.

Философия Unix

Руководящий принцип Unix прост, но глубок: «Делай одно и делай это хорошо». Вместо того, чтобы полагаться на монолитное программное обеспечение, Unix предоставляет набор точных инструментов. В контексте биоинформатики этот модульный подход имеет неоценимое значение, предоставляя гибкость для комбинирования инструментов и разработки пользовательских рабочих процессов, подходящих для конкретных исследовательских целей. Предпочтение Unix для конфигураций с открытым текстом обеспечивает прозрачный и прямой доступ к данным — важнейшая функция в вычислительной биологии.

Почему Unix в вычислительной биологии?

Вы можете задаться вопросом, почему Unix так заметен в биоинформатике:

  • Масштабируемость. Работа с геномными данными требует обработки огромных объемов информации. Unix-подобные системы умеют это делать, что делает их идеальными для биоинформатики.
  • Гибкость и настройка. При разработке или изменении инструментов Unix не имеет себе равных.
  • Сообщество и сотрудничество. Сущность Linux с открытым исходным кодом способствовала развитию большого сообщества разработчиков и исследователей. Многочисленные инструменты биоинформатики специально разработаны для платформ Unix/Linux, обеспечивая постоянную поддержку и обновления.

Синергия аппаратного обеспечения и Unix

Что касается вычислительной биологии и биоинформатики, системы Unix обладают способностью интегрироваться во многие аппаратные среды. Они не ограничены вашими локальными машинами; они пронизывают ткань самых передовых вычислительных технологий. Благодаря своей надежности, гибкости и безопасности системы Unix стали краеугольным камнем вычислительных платформ, от персональных компьютеров до крупномасштабных центров обработки данных. Вы найдете системы Unix, работающие на:

  • Персональные компьютеры. Многие исследователи предпочитают системы на базе Unix для выполнения своих повседневных задач.
  • Высокопроизводительные вычислительные кластеры (HPC). Большинство суперкомпьютеров мира работают на Unix-подобных системах, что подчеркивает их эффективность при выполнении ресурсоемких вычислительных задач.
  • Облачные платформы. Многие поставщики облачных услуг предлагают решения на основе Unix, используя безопасность и масштабируемость системы.
  • Встроенные системы: Unix используется в специализированном оборудовании в лабораториях и исследовательских центрах.
  • Удаленные серверы. Надежность Unix делает его лучшим выбором для веб-хостинга, хранения данных и приложений. Многие инструменты и базы данных биоинформатики работают на платформах Unix/Linux, обеспечивая бесперебойную работу за кулисами.

Распространенность Unix в технологиях очевидна. Независимо от того, изучаете ли вы облачную инфраструктуру, суперкомпьютеры или персональные ноутбуки, связь между Unix и различным оборудованием неоспорима.

Интерфейс командной строки (CLI)

В отличие от графических интерфейсов, к которым многие привыкли, интерфейс командной строки основан на тексте. Это может показаться минималистичным, но именно здесь происходит вся магия. Здесь вы будете вводить команды, обрабатывать данные и даже запускать сложные инструменты биоинформатики. Изучение того, как его использовать, позволит вам выполнять анализ не только на локальном ноутбуке, но и в средах высокопроизводительных вычислений (HPC) и серверах облачных вычислений.

Начало пути к Unix может показаться пугающим, но награды значительны. По мере того, как вы углубляетесь в биоинформатику, эти знания станут бесценным активом, открыв двери для передовых инструментов, методологий и возможностей для исследований.

В следующих статьях мы подробно изучим интерфейс командной строки, превратим его из сложной задачи в актив для вашего исследовательского пути и превратим вас из новичка в маэстро CLI. Следите за обновлениями!