Hoe datawetenschap Madeline Bonesma Fischer van het bestuderen van microbiële modellen naar fietspaden leidde

wanneer Madeline Bonsma Fisher In heel Toronto ziet ze waar haar onderzoek de weg ontmoet.

Elke straat waar je op trapt, presenteert zich als een reeks gegevenspunten: je telt 15 mensen die elkaar op het trottoir passeren, terwijl drie auto’s over de weg rijden die 80 procent van de ruimte in beslag neemt.

Bonsma-Fisher, een fietsactiviste, bestudeert verkeerspatronen als onderdeel van haar postdoctoraal onderzoek aan de Universiteit van Toronto. Data Science InstituutEn Strategisch initiatief van het bedrijf Dit is de tri-campusfocus van tools voor nummeranalyse in verschillende disciplines. Daarvoor had ze evolutionaire interacties tussen microben gemodelleerd.

rode draad? Data en data-analyse.

“Ik wil niet zeggen dat datawetenschap het antwoord is op alles, maar ik merk dat je veel kunt doen”, zegt Bonesma Fischer. “Het heeft me veel vrijheid gegeven om echt te doen wat ik wil.”

Haar huidige onderzoek richt zich op een ogenschijnlijk simpele vraag: kun je op elk moment in Toronto binnen 30 minuten fietsen naar essentiële bestemmingen – kruidenierswinkels, gezondheidszorg en scholen – alleen over fietspaden en tolwegen?

Het antwoord, zegt u, ligt verre van voor de hand. Het vereist complexe data-analyse om de hele stad in kaart te brengen en elke weg te evalueren op basis van verkeersdrukte, waarbij rekening wordt gehouden met factoren als verkeersvolume, snelheidslimieten en fysieke segregatie.

Bonsma-Fisher zegt dat de volgende stap is om te identificeren waar infrastructuur de toegang tot fietsen kan verbeteren als een handige en handige manier van vervoer, zoals speciale fietspaden en fysieke scheiding van autoverkeer.

Terwijl ze zoekt naar actieve transportoplossingen, werkt Bonsma-Fisher samen met twee consultants bij het Data Science Institute: Shoshana SachsUniversitair hoofddocent bij de afdeling Civiele en Metallurgische Techniek Timothy ChanHoogleraar Werktuigbouwkunde en Bedrijfskunde – College of Applied Sciences and Engineering.

“Het leuke van Data Science Institute is dat de visie is om mensen met verschillende ervaringen bij elkaar te brengen en hen in staat te stellen in een ander veld te springen.”

De kronkelige weg naar de onderzoekscarrière van Bonsma-Fisher – en focus op de gegevens die deze ondersteunen – begon toen ze in 2014 aankwam op de U of T graduate school met een graad in natuurkunde en een interesse in het gebruik van veldprincipes om biologische problemen op te lossen.

haar leidinggevende, Siddhartha Goyalassistent-professor bij de afdeling Natuurkunde aan het College of Arts and Sciences, stelde voor dat je je in CRISPR zou verdiepen – een term waar je nog nooit van had gehoord, maar een die het onderwerp zou worden van master- en doctoraatsstudies.

Je hebt misschien wel eens gehoord van CRISPR in context Genoom bewerken, maar de technologie is afgeleid van een bacterieel afweermechanisme vergelijkbaar met adaptieve immuniteit bij mensen. Veel bacteriën hebben een immuunsysteem genaamd CRISPR waarmee ze herinneringen aan virussen in hun DNA kunnen opslaan – net zoals de genetische tentoonstelling van virale ‘mug shots’, legt Bonsma-Fischer uit.

Als onderdeel van haar promotieonderzoek bouwde Bonsma-Fisher een eenvoudig wiskundig model om te onderzoeken hoe computergesimuleerde interacties tussen populaties van bacteriën en virussen vorm geven aan CRISPR-immuungeheugens.

de krant, Gepubliceerd in het tijdschrift eLife eerder dit jaar, biedt nieuw inzicht in de evolutionaire “wapenwedloop” tussen virussen en bacteriën – waarbij virussen muteren om immuunherkenning te omzeilen, terwijl CRISPR de DNA-database van de bacterie van eerdere aanvallers opbouwt. Bonsma-Fisher zegt dat de eenvoud van het model hielp om de meest opvallende processen in een complex systeem te beperken.

Bonsma-Fischer zegt dat het model in de toekomst zou kunnen bijdragen aan ons begrip van immuniteit in complexere organismen, waaronder mensen.

“Sommige van de conclusies waarvan we denken dat ze van toepassing zijn op elke vorm van interactie tussen virus en immuunsysteem.”

Terwijl ze haar microbiële modellen doorbladerde, deed Bonsma-Fisher nog een ontdekking: vaardigheden op het gebied van data-analyse waren schaars – en er was veel vraag naar – onder medestudenten. Dus ik ben mede-oprichter U van T-programmeurs Een groep die onderzoekers in alle disciplines de kans geeft om de basisprincipes van programmeren te leren en elkaar nieuwe technieken te leren door middel van praktische, door leden geleide tutorials.

“Veel mensen zullen zelf proberen te leren,” zegt ze, “en er zal veel strijd en tranen zijn. De U of T-programmeurs waren een plek waar mensen elkaar bij dit alles konden ondersteunen.”

Bonsma-Fisher geïnterviewd door CBC over de fietsinfrastructuur van Ottawa.

De verschuiving van Bonsma-Fisher naar op duurzaamheid gericht onderzoek kwam natuurlijker tot stand met fietsen.

Zoals veel universiteitsstudenten vertrouwde Bonsma-Fisher op haar fiets om naar de campus te pendelen en was ze maar al te bekend met de uitdagingen van het fietsen in een op auto’s gerichte Canadese stad.

Toen Bonesma Fischer naar Ottawa verhuisde, trad ze toe tot de raad van bestuur van de belangenbehartigingsgroep Ottawa fietswaar ze een bijdrage leverde aan data-analyse om te rapporteren over de invloed van de COVID-19-crisis op fietstrends Ze pleitte voor een programma voor het delen van fietsen.

Hoe meer ze weet over transportinfrastructuur, hoe sneller de wielen in haar hoofd zullen draaien. Wat als ze haar passies – fietsen en data-analyse – kon combineren om straten veiliger en steden duurzamer te maken?

“Ik had het gevoel dat er twee delen van mij waren”, zegt ze. “I [used data analysis] Om veel van de dingen waar ik om geef samen te brengen: ecologische duurzaamheid en een plek op menselijke schaal hebben om te leven.”

Sachs, Canada’s onderzoeksvoorzitter op het gebied van duurzame infrastructuur, zegt dat Bonsma Fischer’s persoonlijke investering in het onderwerp de basis vormt voor haar werk. “Ik merk dat mensen beter onderzoek doen als ze intrinsiek gemotiveerd zijn door het onderwerp”, zegt ze.

Bonsma-Fisher merkt op dat kwantitatieve gegevens alleen niet elk probleem kunnen oplossen, vooral als het gaat om kwesties van rechtvaardigheid en de geleefde ervaringen van mensen. Toch, zegt ze, suggereren enquêtes dat de meeste volwassenen bereid zouden zijn om te fietsen als ze fysiek beschermd zouden zijn tegen auto’s.

“Ik weet uit ervaring hoe ik wil fietsen en hoe het voelt om op een onveilige weg te zijn”, zegt ze. “Als de stad mensen wil laten fietsen – en dat doen ze – moeten ze het veilig maken.”