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Python: a linguagem de programação para tudo e para todos

Python é a linguagem de programação mais popular do mundo, é simples e fácil de aprender, o que atrai profissionais de diversas áreas.

A linguagem de programação é definida formalmente como um conjunto de regras e palavras chaves que, se utilizadas de forma correta, produzem uma aplicação. Esta aplicação pode ser, por exemplo, um site, um aplicativo mobile, um jogo ou qualquer outro software que você possa imaginar. Você pode pensar também como sendo um grande dicionário que os programadores usam para conversar com as máquinas e dar comandos a elas. Entre estas linguagens, uma das mais conhecidas é o Python.

O que é o Python?

O python, de acordo com sua própria documentação, é “uma linguagem de programação interpretada, interativa e orientada a objetos. Ele incorpora módulos, exceções, tipagem dinâmica, tipos de dados dinâmicos de nível muito alto e classes”. Todos esses artefatos que o python incorpora mostram o quão poderoso, flexível e ao mesmo tempo simples é a linguagem. Ademais, o fato de ela ser orientada a objetos permite a reutilização fácil de códigos já escritos. Outra característica do python é sua capacidade de ser livre do contexto, ou seja, ele é uma linguagem de propósito geral. Ele recebe essa classificação pois pode ser utilizado para criar qualquer tipo de aplicação, como as citadas anteriormente.

Popularidade do Python

Não há momento melhor para falar sobre o python do que agora. Em outubro de 2021 pesquisas mostraram ele como a linguagem de programação mais popular do mundo. De acordo com o índice TIOBE, que mede a quantidade de pesquisas feitas utilizando os nomes das linguagens de programação como palavras chaves, o python acabou com o reinado de linguagens como C e Java, que eram até então as mais populares.

RankingLinguagemAvaliação(Volume de pesquisa)
1Python11,27%
2C11,16%
3Java10,46%
4C++7,50%
5C#5,26%
Top 5 linguagens de programação mais populares. Fonte: https://www.tiobe.com/tiobe-index/

Comunidade do Python

O aumento na popularidade que culminou na sua posição no ranking de popularidade é devido a sua extensa comunidade. Somente a comunidade brasileira de python conta com 31 grupos reconhecidos pelo https://python.org.br, o site que reúne os grupos de python pelo Brasil. A comunidade python possui também uma alta interatividade através dos diversos canais oficiais de comunicação disponíveis no site oficial da linguagem, tornando possível a troca de conhecimento entre programadores iniciantes e os desenvolvedores mais experientes, fortalecendo cada vez mais a base de usuários da linguagem.

Biopython

O Biopython é uma biblioteca, construída em um esforço distribuído internacionalmente, que contém diversas ferramentas prontas para serem utilizadas em computação biológica.

Bibliotecas, no contexto de programação, são conjuntos de códigos já escritos em que o programador só precisa fornecer os dados certos para executar uma função específica, no caso do biopython alguns exemplos de funções disponíveis são: alinhamento de sequências, construção e visualização de árvores filogenéticas, manipulação de macromoléculas e outros.

Apesar de ser a mais conhecida, essa não é a única biblioteca relacionada a computação biológica, você pode encontrar outras no indexador de pacotes e bibliotecas oficial do python, o pypi.

Aplicações desenvolvidas com Python

Aplicação 1: Estratificação da doença de Parkinson usando Python

A doença de Parkinson é um distúrbio na região central do sistema nervoso que afeta as funções de movimento do corpo, por isso, o diagnóstico precoce da doença tem grande impacto no tratamento.

Pesquisadores da Índia desenvolveram um algoritmo capaz de detectar se um paciente possui ou não a doença de Parkinson. O algoritmo utiliza técnicas de Machine Learning que foram escritas utilizando o Python. Os pesquisadores possuíam dados de 240 pacientes mapeando 48 características diferentes de cada paciente. Após o teste com diversos algoritmos, eles chegaram a uma acurácia média de 81%, ou seja, a cada 5 pacientes, o algoritmo era capaz de acertar o diagnóstico de 4. A conclusão dos autores foi: “Os resultados obtidos neste trabalho são promissores, pois fornecem precisão suficiente na previsão da doença e podem deixar os pacientes decidirem se querem ir para o tratamento ou não”.

Aplicação 2: AstraZeneca usa Python para descoberta de drogas

A empresa farmacêutica AstraZeneca já utilizava aplicações no auxílio à descoberta de novos fármacos desde o início dos anos 2000. Porém, eles relatam que os softwares necessários foram construídos individualmente e que os químicos não tinham autonomia, nem o conhecimento necessário para utilizá-los. Então, em 2001 a AstraZeneca resolveu construir um único software capaz de fazer todas essas tarefas e que fosse possível treinar os químicos para utilizar essa ferramenta.

Segundo Scott Boyer, Cientista principal da seção de Ciência e Tecnologia da AstraZeneca, o Python foi escolhido por ser uma das melhores linguagens disponíveis para cientistas físicos, ou seja, para pessoas que não têm formação em ciência da computação. Mais ainda, Python é um dos poucos que se baseia em pesquisas sobre usabilidade e nos fatores que tornam uma linguagem de programação fácil de aprender, usar e também ser capaz de resolver problemas do mundo real.

O algoritmo em si, nomeado PyDrone, é utilizado para encontrar moléculas candidatas a farmacêuticos. Ele é capaz de fazer cálculos baseado em física e química com os dados fornecidos pelos pesquisadores e rodar simulações para encontrar esses candidatos. E após ser reescrito para Python, o software possui uma melhor usabilidade e com isso evita a necessidade de envolver terceiros para utilizá-lo.

Aplicação 3: MIT usa Python e Deep Learning para descobrir novo antibiótico

Usando um algoritmo de Deep Learning escrito em Python, os pesquisadores do MIT identificaram um novo composto antibiótico poderoso. Em testes de laboratório, a droga matou muitas das bactérias causadoras das doenças mais problemáticas do mundo, incluindo algumas cepas que são resistentes a todos os antibióticos conhecidos.

Os pesquisadores desenharam um modelo capaz de procurar por características nas moléculas que as tornassem eficientes em matar a bactéria E. coli. O modelo foi treino em 2500 moléculas, sendo 1700 drogas aprovadas pelo órgão regulador e 800 moléculas provenientes de produtos naturais com estruturas e bioativos diversos.

Após o treinamento, eles tinham uma inteligência artificial capaz de descobrir novos fármacos e bioativos eficazes contra bactérias. Eles então testaram esse modelo em um banco de dados com 6000 compostos, que foi onde eles descobriram o novo antibiótico.

Depois esse antibiótico foi testado na bancada e viram que os resultados eram reais. Além desse composto, o modelo apontou outros bioativos que os pesquisadores disseram que também levariam em consideração posteriormente.

Uma curiosidade dessa descoberta foi o nome dado ao antibiótico, que foi uma homenagem ao filme “2001: A Space Odyssey”. No filme, o robô da tripulação chamava Hal e o antibiótico foi nomeado halicin.

Conclusão

Python é uma linguagem de programação simples e fácil de aprender, o que atrai profissionais de outras áreas e permite a troca de conhecimento interdisciplinar, abrindo espaço para a resolução de desafios que antes pareciam impossíveis.

Há muitas outras aplicações que foram desenvolvidas em Python, você provavelmente já entrou em contato com alguma ou irá entrar em um futuro próximo, pois a linguagem é atualizada com frequência e sua comunidade não para de crescer. Se você ficou interessado(a), no site oficial você vai encontrar guias, dicas, histórias de sucesso e muito mais!

Sobre o autor: Henrique Tostes é graduando em Informática Biomédica pela Universidade de São Paulo. Atualmente estagiário como cientista de dados e membro da empresa júnior de Informática Biomédica da Universidade de São Paulo.

Referências

Kolte, A., Mahitha, B., & Raju, N. V. G. (2019). Stratification of Parkinson Disease using python scikit-learn ML library. 2019 International Conference on Emerging Trends in Science and Engineering (ICESE)

[Usado para a sessão o que é o python]: https://docs.python.org/3/faq/general.html acessado dia 01/11/2021

[Usado para a sessão popularidade do python]: https://www.tiobe.com/tiobe-index/ acessado dia 01/11/2021

[Usado para a sessão comunidade do python] : https://python.org.br acessado dia 02/11/2021

[Usado na aplicação 2]: https://www.python.org/success-stories/python-for-collaborative-drug-discovery/ acessado dia 02/11/2021

[Usado na aplicação 3]: https://news.mit.edu/2020/artificial-intelligence-identifies-new-antibiotic-0220 acessado dia 02/11/2021

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