|
|
Prediction of the effect of mutations on protein stability
Rosinská, Monika ; Martínek, Tomáš (referee) ; Musil, Miloš (advisor)
Cílem této práce bylo vytvořit klasifikační model, který dokáže rozlišovat mutace proteinu jako stabilizující či destabilizující. Model byl implementován pomocí konvolučních neuronových sítí s využitím předtrénované sítě ResNet50V2 a datové sady založené na FireProtDB. Model dokáže predikovat vliv mutací na stabilitu proteinu s přesností 0.7 a zároveň poskytuje informaci o míře jistoty dané predikce.
|
|
|
Plugins for Efficient Datastore in the Sysrepo Library
Kušnírik, Ondrej ; Martínek, Tomáš (referee) ; Matoušek, Jiří (advisor)
This work concerns an introduction to the sysrepo library and its datastore plugins, problems with storing data to files and solving these problems by connecting a database to the sysrepo library. In short, this library serves as a complex repository for configuration YANG data on Unix/Linux systems. Data, which the default plugin stores in files, cannot be managed fast and efficiently enough causing overall slowdown of data management. A database connected to the sysrepo library via a datastore plugin could however solve this issue. After comparing different databases, two were selected (MongoDB and Redis) based on work efficiency with YANG data and other qualities. The datastore plugins were then implemented for these databases, optimized and tested for performance at the end. In comparison to the original plugin based on files, the plugins based on databases primarily excel at management of low amounts of data, where for instance the loading of an element from one hundred thousand is faster by up to three orders of magnitude.
|
|
|
Benchmark of the Computational Tools for the Prediction of the Effect of Mutations on Protein Stability
Berezný, Matej ; Martínek, Tomáš (referee) ; Musil, Miloš (advisor)
Návrh proteínov vyžaduje informáciu o tom ako mutácie ovplyvňujú celkovú stabilitu proteinu. Pre tento prípad existuje mnoho verejne dostupných nástrojov avšak ich kolektívne používanie či porovnávanie je veľmi pracné. Presne pre tento prípad som vyvinul BenchStab; konzolovú aplikáciu/Python knižnicu navrhnutú pre rýchlu a priamočiaru manipuláciu s 18 prediktormi, umožňujúc hromadné získavanie mutačných výsledkov. Zároveň som vytvoril novú unikátnu dátovú sadu, získanú z FireProtDB. Tento dataset som použil na porovnanie 24 rôznych predikčných metód pomocou rôznych metrík.
|
|
|
Configuration API of the libnetconf2 Library According to the ietf-netconf-server YANG model
Janota, Roman ; Martínek, Tomáš (referee) ; Matoušek, Jiří (advisor)
The aim of this thesis is to propose and implement a new application programming interface for the libnetconf2 library, which allows for configuration of a NETCONF server based on the ietf-netconf-server YANG model. The approach begins with an analysis of both the library and the model, followed by their comparison. Based on the results of the comparison, I then designed a new configuration interface, which takes YANG data describing the NETCONF server configuration as input. The proposed solution enables configuring the server in two ways. The former approach preserves the existing configuration and adjusts it based on a special operation attribute. The latter approach entirely replaces the previous configuration with the new one. The proposed solution comprises of two phases --- the creation and the application of configuration data. The focus then shifts to implementation, identifying flaws in the design that arose during implementation, and testing, which was initially done using my own test suite and then using an existing open-source NETCONF server called netopeer2. Additionally, this thesis describes my contribution to an open-source project libssh as well as to the ietf-netconf-server YANG model draft itself. The primary outcome of this work is the the ability for users of the libnetconf2 library to configure their NETCONF server in a standardized manner, as well as the ability to share the NETCONF server configuration in the form of configuration data. The new configuration interface is now part of the libnetconf2's main branch.
|
|
|
Machine Learning-based Prediction of Mutational Effects on Protein Immunogenicity
Lacko, Dávid ; Martínek, Tomáš (referee) ; Musil, Miloš (advisor)
Imunitný systém je dôležitou súčasťou prežitia človeka, pretože je zodpovedný za ochranu tela pred patogénmi. Táto schopnosť vyplýva z molekulárnych mechanizmov rozpoznávania cudzorodých bielkovín a molekúl. Hoci je imunitný systém rozhodujúci pre prežitie, bráni využívaniu proteínov pochádzajúcich z iných organizmov ako bioterapeutík, z ktorých mnohé už preukázali významný potenciál v zdravotníctve. Na využitie tohto potenciálu je nevyhnutné, aby imunitný systém tieto proteíny nenapadol a nedeaktivoval. Preto je často potrebné tieto proteíny upraviť tak, aby sa znížila ich imunogénnosť a zabránilo sa ich detekcii imunitným systémom. Na tento účel vedci zavádzajú mutácie do proteínu, ktorý je predmetom záujmu, aby znížili imunitnú odpoveď. Rozsiahle experimentálne overovanie takýchto mutácií je zvyčajne neuskutočniteľné vzhľadom na obrovskú veľkosť kombinatorického priestoru, ktorý treba preskúmať. Pomocou nástrojov strojového učenia možno tento proces urýchliť a výrazne znížiť celkové náklady na vývoj tým, že sa mutácie najprv vyhodnotia in silico a experimentálne sa overí len podmnožina sľubných návrhov z užšieho výberu. Oblasť nástrojov založených na strojovom učení na predpovedanie takýchto mutačných účinkov však ešte nie je preskúmaná. Na vyriešenie tejto výzvy predstavujeme nový súbor dát zameraný na vplyv mutácií na epitopy - oblasti bielkovín, ktoré spúšťajú reakciu imunitného systému. Novo zhromaždený súbor dát obsahuje epitopy, ich jednobodové a dvojbodové mutácie a vplyv týchto mutácií na imunogénnosť. Využitím tohto nového súboru a nedávnych pokrokov v oblasti veľkých jazykových modelov pre proteínové inžinierstvo sme natrénovali súbor modelov založených na strojovom učení, ktoré sú schopné klasifikovať mutácie na základe ich vplyvu na imunogenicitu, pričom vykazujú výrazné zlepšenie výkonu oproti existujúcim a základným modelom. Okrem toho prezentujeme spôsob rozdelenia súboru dát na rôzne tréningovo-testovacie rozdelenia s cieľom minimalizovať prienik údajov medzi týmito rozdeleniami. To vedie k spoľahlivejšiemu ohodnoteniu reálnej výkonnosti modelov natrénovaných na týchto údajoch.
|
|
|
Framework for Analysis of Changes in Data Structures of Core Routers
Bednářová, Marie ; Martínek, Tomáš (referee) ; Matoušek, Jiří (advisor)
Páteřní směrovače jsou síťová zařízení, která v kontextu výkonnosti musejí držet krok s požadavky nových internetových služeb a aplikací. Jeden z faktorů, který výkonnost směrovače ovlivňuje, je klasifikační algoritmus, který je součástí procesu přeposílání příchozích paketů na základě jejich cílové IP adresy. Každá adresa je předložena Forwarding Information Base (FIB), která implementuje algoritmus Longest Prefix Matching (LPM) - hledání nejdelšího shodného prefixu. FIB tabulka obsahuje prefixy všech dosažitelných sítí z daného směrovače a na základě poskytnuté IP adresy pak rozhodne, kam daný paket dále přeposlat, aby dorazil na místo určení. Existuje několik LPM algoritmů s různými vlastnostmi, jako je rychlost vyhledávání, náročnost na paměť, náročnost na aktualizaci, a další. FIB tabulka se v průběhu provozu směrovače aktualizuje na základě změn ve Routing Information Base (RIB). Tyto změny jsou prováděny na základě směrovacích informací, které si mezi sebou směrovače vyměňují. Z těchto poznatků vychází téma této práce, které se věnuje tomu jak, dynamické jsou změny datových struktur FIB tabulek v páteřních směrovačích. Tato práce se věnuje návrhu a implementaci frameworku, který je možné použít jako pomocný nástroj pro vyhodnocování LPM algoritmů, na základě toho, jak daný algoritmus mění datové struktury FIB tabulek v páteřních směrovačích. Test je prováděn pomocí simulace, kdy LPM algoritmus je nejprve umístěn do zjednodušeného modelu směrovače jako implementace FIB tabulky. Poté, na základě zpráv protokolu BGP (Border Gateway Protocol), bude algoritmus aktualizovat datovou strukturu FIB tabulky. Celá simulace je monitorována a účinky změn jsou zaznamenávány. Na konci simulace jsou poskytnuty výsledné statistiky. Framework dále umožňuje změnit implementaci LPM algoritmu a také nastavení samotné simulace. Nakonec je funkčnost frameworku prověřena na základě experimentů.
|
|
|
Fast Processing of Application-Layer Protocols
Bárta, Stanislav ; Martínek, Tomáš (referee) ; Polčák, Libor (advisor)
This master's thesis describes the design and implementation of system for processing application protocols in high-speed networks using the concept of Software Defined Monitoring. The proposed solution benefits from hardware accelerated network card performing pre-processing of network traffic based on the feedback from monitoring applications. The proposed system performs pre-processing and filtering of network traffic which is handed afterwards passed to application modules. Application modules process application protocols and generate metadata that describe network traffic. Pre-processing consists of parsing of network protocols up to the transport layer, TCP reassembling and forwarding packet flow only to modules that are looking for a given network traffic. The proposed system closely links intercept related information internal interception function (IRI-IIF) and content of communication internal interception function (CC-IIF) to minimize the performing of duplicate operations and increase the efficiency of the system.
|
|
|
Hardware Acceleration of Header Field Extraction
Polčák, Libor ; Martínek, Tomáš (referee) ; Kořenek, Jan (advisor)
Most network devices need to obtain specific packet header fields belonging to different network protocol headers for correct functionality. This work aims to create an efficient unit capable of application-specific packet header analysis and data extraction. The proposed unit deals with protocols used on L2, L3, and L4 layers of ISO/OSI model including tunneled protocols; it is possible to specify protocols which are to be supported. Data analysis is based on right linear grammar transformed to finite automaton. Hardware acceleration has to be exploited in order to achieve data processing of all traffic exchanged over high-speed networks. Using FPGA technology it is possible to achieve both fast and configurable data processing. The designed unit is able to process data on up to 40 Gbps networks. On-the-fly configuration of extracted header fields is supported.
|
|
| |
|
|
Time Synchronization in Computer Networks
Matoušek, Denis ; Kořenek, Jan (referee) ; Martínek, Tomáš (advisor)
The master's thesis deals with design of a solution for time synchronization in computer networks that is a crucial problem of many network applications. Based on analysis of protocols for time synchronization, PTP protocol was chosen as an appropriate candidate. The thesis describes the implementation of the design for a special network interface card and demonstrates features of the solution in several tests. A part of the solution processing precise timestamps was implemented in FPGA chip on the network card while PTP messages are processed in a software application. Values of configurable parameters of the application were determined based on analysis of the network card properties and results of particular tests. It was achieved accuracy in order of tens of nanoseconds.
|
guest ::
