計算機(jī)科學(xué)與生命科學(xué)

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1、計算機(jī)科學(xué)與生命科學(xué)論文世界上沒有兩片完全相同的樹葉?！?---戈特弗里德·威廉·萊布尼茨（GottfriedWilhelmLeibniz，1646-1716），萊布尼茲認(rèn)為：數(shù)理邏輯、數(shù)學(xué)和計算機(jī)三者均出于一個統(tǒng)一的目的，即人的思維過程的演算化、計算機(jī)化、以至于在計算機(jī)上實現(xiàn)。首次提出了“計算機(jī)”這個概念，英國著名的數(shù)學(xué)家和邏輯學(xué)家，被稱為計算機(jī)科學(xué)之父、人工智能之父，是計算機(jī)邏輯的奠基者。在圖靈之前沒有任何人清楚地說明過萊布尼茲說的“計算機(jī)”到底是怎么一回事。1936年圖靈發(fā)表了論文“論可計算及其在判定問題中的應(yīng)用”。在論文的一個腳

2、注中“順便”提出來一種計算機(jī)抽象模型，可以把推理化作一些簡單的機(jī)械動作。正是這個“歪打正著”的腳注，開辟了計算機(jī)科學(xué)技術(shù)史的新紀(jì)元。圖靈提出的該計算模型現(xiàn)在被稱為“圖靈機(jī)”。1952年，圖靈寫了一個國際象棋程序?？墒牵?dāng)時沒有一臺計算機(jī)有足夠的運(yùn)算能力去執(zhí)行這個程序，他就模仿計算機(jī)，每走一步要用半小時。他與一位同事下了一盤，結(jié)果輸了。二戰(zhàn)時期圖靈破解了德國的著名密碼系統(tǒng)Enigma，成為扭轉(zhuǎn)戰(zhàn)爭走勢的關(guān)鍵人物。但戰(zhàn)后英國政府卻認(rèn)為他是同性戀而拘捕了他，注射各種藥物進(jìn)行“治療”。1954年，圖靈吃了一口被氰化鉀浸泡過的蘋果而死。后來這個被

3、咬了一口的蘋果成為了蘋果電腦公司的標(biāo)志。自古以來，人類就沒有停止過對神秘的生命現(xiàn)象孜孜不倦的探索。1840年，虎克發(fā)明了顯微鏡，因而首次發(fā)現(xiàn)細(xì)胞和微生物，此后，荷蘭的列文胡可清晰的觀察了活動的細(xì)胞，證實了細(xì)胞是所有生命的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，1865年，的奧地利的傳教士孟德爾通過豌豆實驗闡明了生物遺傳最基本最經(jīng)典的規(guī)律，開創(chuàng)了遺傳學(xué)研究的新紀(jì)元。1953年，watson和crick共同發(fā)明了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，并因此獲得了諾貝爾獎，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的闡明標(biāo)志著現(xiàn)在分子生物學(xué)的誕生。二十世紀(jì)四十至五十年代前后，生物學(xué)家們吸收數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等其他科學(xué)

4、最新的研究成果及技術(shù)，開始了深入分子層面的研究。與其他學(xué)科的交融使得生物這一古老的學(xué)科重新煥發(fā)了青春。進(jìn)入二十世紀(jì)八十年代，生命科學(xué)更勢不可擋，雄踞影響當(dāng)代人生活的四大科學(xué)之首，目前，生命科學(xué)已經(jīng)成為21世紀(jì)當(dāng)之無愧的帶頭科學(xué)。國際核心期刊論文發(fā)表生物學(xué)占著越來越多的比例，世界優(yōu)秀科技成果評選總不會離開生物學(xué)的最新成果，無論從這些還是從對人類生活及思想的影響來看，生命科學(xué)都是當(dāng)今世界科學(xué)研究的核心，最為炙手可熱的領(lǐng)域。?按我的理解，計算機(jī)是一門學(xué)科，學(xué)成之后會作為一門技術(shù)，一個工具，來讓我們學(xué)這個專業(yè)的人畢業(yè)之后能夠在社會中生存下去，而

5、在21世紀(jì)的今天，社會各行各業(yè)中都不乏對計算機(jī)人才的渴求，當(dāng)然也包含生物醫(yī)學(xué)研究方面，由此而想，生命科學(xué)與計算機(jī)科學(xué)就有機(jī)聯(lián)系起來了，并且二者相得益彰互惠互利，在如今的世界已經(jīng)十分普遍與必要了。隨著計算機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，計算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已滲透到社會的各行各業(yè)，正在改變著傳統(tǒng)的工作、學(xué)習(xí)和生活方式，推動著社會的發(fā)展。而計算機(jī)應(yīng)用與生命科學(xué)主要有以下領(lǐng)域。?計算機(jī)技術(shù)在生物學(xué)的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)庫（database）技術(shù)是最基本的技術(shù)。生物實驗數(shù)據(jù)的儲存、管理、查詢都是建立在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之上的。傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫難以有效儲存復(fù)雜的生物數(shù)據(jù)，因此必須

6、采用面對對象的數(shù)據(jù)庫技術(shù)，如基于XML的數(shù)據(jù)庫。針對分散在全球個地的海量的并且相互關(guān)聯(lián)的生物數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)倉庫（datawarehouse）技術(shù)可以互相獨立的數(shù)據(jù)源中提取面向主題的數(shù)據(jù)集合，并將這些數(shù)據(jù)按一定的邏輯順序重新進(jìn)行組織與集成，從而為用戶提供決策支持分析。因而計算機(jī)科學(xué)在生命科學(xué)中越來越廣泛的應(yīng)用。計算機(jī)自動識別技術(shù)在動物分類學(xué)中的應(yīng)用2003年，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)趙汗青、沈佐銳等用昆蟲體的面積、周長等11項數(shù)學(xué)形態(tài)特征對40種昆蟲實現(xiàn)了自動鑒別，得出了各項數(shù)學(xué)數(shù)學(xué)特征的權(quán)重。這11項參數(shù)按照權(quán)重排列為：面積>偏心率>形狀>周長>縱軸長

7、>孔洞數(shù)>橫軸長>似圓度>葉狀性>圓形性>球狀性。識別軟件名為BugVisux，準(zhǔn)確率達(dá)到97.5%。計算機(jī)對動物親緣關(guān)系的測定在分子生物學(xué)產(chǎn)生以前，往往是根據(jù)動物的形態(tài)特征來對動物親緣關(guān)系進(jìn)行測定。進(jìn)入分子生物學(xué)時代以后，對動物（包括人）的親緣關(guān)系測定是通過基因比較。這項工作涉及大量的數(shù)據(jù)處理工作，必須借助計算機(jī)來完成。將在后面的生物信息學(xué)部分介紹。計算機(jī)模擬植物形態(tài)計算機(jī)模擬植物形態(tài)，主要面向植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)。形態(tài)結(jié)構(gòu)指的是植物地上部分和根系在三維空間中的占據(jù)方式，包括器官在植物個體上的排列方式、幾何形態(tài)、空間伸展方式。目前，也有少部

8、分將植物形態(tài)與功能項目聯(lián)系起來的研究，研究對象是個體而非群體。以植物的器官為最基本的尺度來模擬植物個體的生長發(fā)育規(guī)律，并基于植株個體之間的相互作用來推測植物群體的生長。建立的模型是三維的。一些動畫片、廣告中