Faculty Publications and Creative Works 2004

Faculty Publications & Creative Works is an annual compendium of scholarly and creative activities of University of New Mexico faculty during the noted calendar year. Published by the Office of the Vice President for Research and Economic Development, it serves to illustrate the robust and active intellectual pursuits conducted by the faculty in support of teaching and research at UNM

Simple identification tools in FishBase

Simple identification tools for fish species were included in the FishBase information system from its inception. Early tools made use of the relational model and characters like fin ray meristics. Soon pictures and drawings were added as a further help, similar to a field guide. Later came the computerization of existing dichotomous keys, again in combination with pictures and other information, and the ability to restrict possible species by country, area, or taxonomic group. Today, www.FishBase.org offers four different ways to identify species. This paper describes these tools with their advantages and disadvantages, and suggests various options for further development. It explores the possibility of a holistic and integrated computeraided strategy

Computer aided DNA sequence design

In der Nanotechnologie werden "bottom-up"-Konstruktionsverfahren, bei der sich Bausteine mit Größe im Nanometerbereich durch lokale Wechselwirkungen zusammenfügen, zunehmend interessant, da sie einige Probleme von "top-down"-Verfahren, bei denen solche Bausteine mit meist weit größeren Werkzeugen manipuliert werden, vermeiden. Eine wichtige erforderliche Eigenschaft für ein erfolgreiches selbsttätiges Zusammenfügen (Self-Assembly) der Bausteine ist die Programmierbarkeit des Vorgangs, d. h. durch Wahl bestimmter Eigenschaften der Bausteine kann möglichst exakt vorherbestimmt werden, zu welchen Strukturen sich die Bausteine durch die lokalen Wechselwirkungen zusammenfügen. DNA, hier unabhängig von ihrer biologischen Rolle als Träger der Erbinformation betrachtet, ist ein äußerst geeigneter Baustoff für das programmierbare Self-Assembly, da durch die Wahl komplementärer Basensequenzen von DNA-Molekülen ihr Zusammenfügen (die Hybridisierung) in gewissem Maß vorherbestimmbar ist. Leider ist diese Programmierung aber nicht perfekt deterministisch, so daß es gilt, die Basensequenzen so zu wählen, daß die gewollten Hybridisierungen möglichst wahrscheinlich und die ungewollten möglichst unwahrscheinlich sind. Die Suche nach einer Menge solcher Sequenzen bildet das DNA-Sequenz-Design-Problem. Es läßt sich in zwei Teilprobleme zerlegen: Zum Einen muß ein möglichst realistisches Modell für die Wahrscheinlichkeit der Hybridisierung zweier DNA-Moleküle gefunden werden, das trotzdem einfach zu berechnen ist. Zum Anderen muß ein Algorithmus entwickelt werden, der eine Menge von DNA-Sequenzen findet, die gemäß dieses Modells die gewünschten Strukturen mit hoher und alle anderen mit möglichst geringer Wahrscheinlichkeit bilden. Je nach Anwendung des programmierbaren Self-Assembly können Zusätzliche Anforderungen wie z. B. Einschränkungen physikalischer oder chemischer Eigenschaften der Moleküle das Designproblem erschweren. Es stellt sich nicht nur in der Nanotechnologie, sondern auch im Bereich des DNA-Computing sowie für alltägliche Molekularbiologische Methode wie DNA-Microarrays oder der Polymerasekettenreaktion. Diese Arbeit untersucht Lösungen für die genannten zwei Teilprobleme und ihre Güte in einer Reihe von Experimenten, die sowohl im Rechner als auch im Labor durchgeführt wurden. Da ein erstes Experiment gezeigt hat, daß oft verwendete Stringdistanzmaße wie Hamming-Distanz oder Edit-Distanz für die Modellierung der Hybridisierungswahrscheinlichkeit eher ungeeignet sind, wurde als Lösung für das erste Teilproblem ein Sequenzunähnlichkeitskriterium gewählt, das auf dem einmaligen Vorkommen von Subsequenzen fixer Länge beruht. Das zweite Teilproblem wurde mit einem einfachen graphbasierten Algorithmus gelöst, der die Abbildung von unähnlichen Sequenzen auf knotendiskunkte Pfade durch einen bestimmten Graphen ausnutzt. Dieser konnte durch einfache Erweiterungen auch zusätzliche Anforderungen an die Moleküle realisieren. Die Experimente zeigen, daß der Algorithmus eine zufriedenstellende Ausbeute an Sequenzen erzielt, und daß das Modell durchaus sinnvoll gewählt ist und eine Einschränkung der Hybridisierungswahrscheinlichkeit von DNA-Molekülen zuläßt

Models of Information Systems devoted to Medical Imaging Labs: an experience in the CNR Clinical Physiology Institute

abstract for the paper presentation about the decennal experience at IFC on information systems developped for medical imaging labsabstract per la presentazione relativa alla decennale esperienza presso IFC sui sistemi informativi sviluppati per uso dei laboratori dedicati all\u27imaging clinico e di ricerca medic

Frontiers of Membrane Computing: Open Problems and Research Topics

This is a list of open problems and research topics collected after the Twelfth Conference on Membrane Computing, CMC 2012 (Fontainebleau, France (23 - 26 August 2011), meant initially to be a working material for Tenth Brainstorming Week on Membrane Computing, Sevilla, Spain (January 30 - February 3, 2012). The result was circulated in several versions before the brainstorming and then modified according to the discussions held in Sevilla and according to the progresses made during the meeting. In the present form, the list gives an image about key research directions currently active in membrane computing