Getting Started

1) 预修课程准备

1. 基本生物课程： 如《遗传学》和/或《分子生物学》
2. 基本统计课程： 如《概率论》和/或《生物统计》
3. 基本数学课程： 如《微积分》和《线性代数》
4. 基本计算机课程：如《C语言》

2) Learning Materials

• Tutorial
• Basic Tutorial (this one)
• Advanced Tutorial

see more learning materials in Appendix I. Keep Learning

3) GitHub - Document your work

GitHub 是一个源代码托管平台。

• 我们鼓励学生在 GitHub 上建立自己的仓库（repo）来托管项目，并添加好 README.md ，使用下文介绍的 Markdown 语言来解释你的工作。
• 我们也推荐有经验的读者用Git管理自己的代码，可以看这个简易Git教程。
• 在这里还可以找到海量的优秀开源项目代码，共同碰撞出思维的火花，实现 Social Coding。

Markdown 是一种通用标记语言，其语法远比 LaTeX 简洁，易于上手，使得用户能专心于写作，而不会被排版分心。

• 我们建议在Linux里每个重要工作目录都用这个语言来编辑一个README.md文件。
• md可以生成 HTML 文件发布在网站上。
• md也可以生成 PDF，具有很高的兼容性。

实例有：

• github (例如：README.md 及其 wiki )
• 清华云（例如： README.md )
• github page （例如：https://lulab.github.io 的 source code）
• gitbook (例如：本文档）

我们鼓励利用github，github自带的wiki，gitbook,清华云等云服务；对习惯离线编辑同学有如下软件推荐： Mac: Bear, MWeb; Windows: typora, Madoko

4) 本教程使用说明

• 除非特殊说明，本章中的命令均是在自己电脑的 Terminal （终端）程序中进行。

特别注意: 在Linux中空格有着专门的意义，所以要特别关注教程中列出的命令行中的空格符，不可以省略空格，否则Terminal里的命令会无法正确执行。

• 后面每一章的操作都在 Docker 中的一个独立的目录（位于用户家目录（/home/test）下）下进行，我们称其为章节目录。

例如， GSEA 这一章中提到 “以下操作均在 gsea/ 目录下进行。”，指的就是在 /home/test/gsea 下进行该章所有操作，所有相对目录均是相对于该目录。

• 本教程全部作业均要求提供源代码和输出内容。提交作业格式可以是.doc/.txt/.md/.sh等，标有 "optional" 的题目选做，做对可获得额外加分。

5) Docker

Docker 因为其灵活性和资源占用少等优势开始取代过去传统的虚拟机（如VMWARE, Virtual Box等）。Docker在容器的基础上，进行了进一步的封装，从文件系统、网络互联到进程隔离等等，极大的简化了容器的创建和维护。使得 Docker技术比传统虚拟机技术更为轻便、快捷（为什么使用Docker）。

5a.1) Docker程序(software）下载

读者可以去 官方下载页面 获取对应不同操作系统的docker软件的安装程序。（需要注册账号）

windows 10 非pro版本的读者请注意：只有pro版本才能安装docker程序，所以如果不是pro版本，请下载并安装虚拟机 VirtualBox 。

5a.2) Docker镜像(image）下载

我们为读者提供了我们为本课程制作的用于Docker的一个image（镜像），如下表所示。

5b) 各操作系统下的安装docker程序和加载docker镜像指南

5b.1) Mac用户

按照5a)相应要求下载并安装Docker，下载image并将image放置到桌面（~/Desktop），安装完成后从本章的5d) 载入镜像开始进行操作。

5b.2) Windows 10 非Pro

使用 64 位其他版本的 Windows （以及用表中的方法安装 Docker 失败）的用户，请使用我们提供的虚拟机: bioinfo_tsinghua.virtualbox.ova （用户名和密码均为 test）。

使用方法参见 Appendix III. Docker 1a) , 安装和配置虚拟机完成后从本章的 5d) 载入镜像开始进行操作。

5b.3) Windows 10 Pro

使用 Windows Pro 64 位的用户，请参见 Appendix III. Docker 1b) , 即可完成整个docker安装和容器创建工作。

完成后可继续阅读本章的5h) 彻底删除容器及后续内容。

检查Docker是否安装成功 以上三种用户安装完成后，均可打开 Terminal (Windows 下使用 PowerShell), > 运行以下命令，检查 Docker 是否正常安装：

docker info

5c) 观看视频教程：如何使用docker（基于Mac）

可以选择观看视频教程，也可以跳过视频按照文字教程安装和配置docker。

youtube

bilibili

5d) 载入镜像

docker load -i ~/Desktop/bioinfo_tsinghua.docker.tar.gz # only if Mac or Windows 10 Pro

docker load -i ~/Desktop/bioinfo_tsinghua.tar.gz # Otherwise

5e) 创建并运行容器

mkdir ~/Desktop/bioinfo_tsinghua_share

docker run --name=bioinfo_tsinghua -dt --restart unless-stopped -v ~/Desktop/bioinfo_tsinghua_share:/home/test/share bioinfo_tsinghua

这里我们新建了一个名为 bioinfo_tsinghua 的容器（除非有特殊说明，接下来的章节中所有操作均在该容器中进行）。

参数说明：

• 设置该容器能一直在后台保持运行状态（-dt --restart unless-stopped）
• 主机(HOST, 例如Mac或者Windows）和docker容器（例如Linux）设置了一个文件夹同步，可以互传文件：
  • HOST: ~/Desktop/bioinfo_tsinghua_share == LINUX: /home/test/share

5f) 退出容器

用以下命令退出容器：

exit

5g) 重复使用容器

到此为止，我们已经成功地安装了Docker，成功地载入一个镜像并且创建了容器（container）。以后我们再使用Docker并进入该容器练习，只需要反复执行3个步骤:

5g.1) 双击运行docker程序

5g.2) 运行该教程创建的容器（container）

在终端/Powershell中输入以下命令，即可进入容器：

docker exec -it bioinfo_tsinghua bash

正确输入该命令后会进入容器内部，可以看到我们准备的本教程相关的文件和软件。如下图所示

5g.3) 在容器进行Linux操作

5g.4) 退出容器

用以下命令退出容器：

exit

5h) 彻底删除容器

如果你不小心执行了错误操作，以至于无法正常执行本教程中的某一章节，可以删除该容器，然后新建一个干净的容器。

首先，

docker rm -f bioinfo_tsinghua

Tips：之前提到过 bioinfo_tsinghua 一直保持运行状态，所以我们这里用 -f 来强制（force）删除。

然后，重复 5e)创建容器 命令

6) Homework

1. 注册一个GitHub账户，创建一个仓库，写好README.md。尝试使用Git管理自己的代码并同步至GitHub。
2. 尝试使用Markdown语言，熟悉其语法。
3. 熟练掌握如何使用 Docker。

休息一会

Craig Venter & Francis Collins 人类基因组计划竞赛的故事

2000年6月26日，美国总统Clinton等六国领导人共同宣布人类基因组计划的草图完成。在新闻发布会现场，站在Clinton身侧的两位“科研明星”分别是人类基因组计划的官方领导人Collins和Celera 公司的领导人Venter。

此后，这两个人还共同出现在《时代》杂志的封面上。作为一个民间团体，并且是一个饱受争议的民间团体的领导人，Venter能够获得和政府资助的Collins平起平坐的机会。不论围绕在他身上的争议如何，正是由于他引发的这场“科研竞赛”，使原本预计 15年才能完成的计划，整整提前3年即告完成。

Francis Collins和Craig Venter两位杰出科学家身上的标签并不仅限于“人类基因组计划”。

Craig Venter

Craig Venter是一位极富有商业头脑的“科学狂人”，在Celera 公司之后，他又先后创建了合成基因组Synthetic Genomics 公司、J. Craig Venter 研究院和Human Longevity公司。他带领团队带领团队成功地把一个合成的基因组转移到了细胞里，这是全球第一个。 如今他也正在向延长人类寿命发出挑战。

Craig Venter 这位科学天才并不是一路优秀着长大的。他高中时期学习成绩并不理想，经常考C和D。据他自己所述，对他人生改变最大的是越南战争。

20岁的时候，他在越战中的海军医院服役，负责对从前线回来的受伤战士进行分组，他能决定哪些可以得到优先治疗。战争是残酷的，生命是如此脆弱，这种决定这谁能活谁会死的事情却让他承受了很大的心理压力，甚至多次想要自杀来逃避……在最艰苦、最恶劣的环境下，他对医学和科学开始产生兴趣。战场上生命如此廉价，这个二十岁的少年开始思考生命的意义，在越战的硝烟与血腥中他树立了自己人生的第一个小目标：如果活着离开越南就去研究生死。

经历了战争的九死一生之后， Craig Venter，这个当初高中都差点无法毕业的小伙子居然用6年是将拿到了生理和药理学的双料博士学位

Francis Collins

Francis Collins是优秀的医学-遗传学家，第一个受到两任美国总统（奥巴马和唐纳德川普）直接任命的美国国立卫生研究院院长（NIH director），领导美国精准医疗计划，向人类健康发出新挑战。

Francis Collins是美国国立卫生研究院院长（NIH director），领导人类基因组计划，并发现了多种疾病基因。

去年The David Rubenstein Show采访了 Francis Collins 。Rubenstein问他当年领导人类基因组计划的意义，他说到这些年癌症治疗的变化，个体化用药（personalized medicine），还举了个人例子。他做了基因测序，发现自己糖尿病的风险比普通人高许多，但父母都没有糖尿病，于是改变饮食增加运动，减了35磅体重，变成了另一个人。

Francis Collins是一位低调的科学家，但是他的两大爱好众所周知。他非常喜爱摇滚音乐，他和NIH同事组织了一个摇滚乐队，将生物研究的日常写进他们的歌词里面。摩托骑行是他的另一大爱好，据他自己所述，骑摩托车对他而言是一种享受生命的感觉，这种感觉难以用别的方式来代替。