浅谈生命科学与计算机科学

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1、浅谈生命科学与计算机科学数据科学与计算机科学学院15级计科5班谭琳15336165时光飞逝，转眼间，一学期的公选课已将结课。选修这门公选的初衷大抵是因为到大学后尽管不再需要学习生物方面的相关课程却依然保留着小学吋代对生物的热爱。通过一学期的学习，让我了解到尽管我所在的计算机专业并不学习生命科学，但是现代生命科学技术与计算机技术却冇密不可分的联系。以下将浅谈一些我学到的与本专业有关的生命科学的相关知识。首先简要介绍一下计算机科学和生命科学。计算机科学，是研究计算机及其周围各种现象和规律的科学，亦即研究计算机系统结构、程序系统（即软件）、人工智能以及计算本身的性质和问题的学科。计算机科学

2、是一门包含各种各样与计算和信息处理相关主题的系统学科，从抽彖的算法分析、形式化语法等等，到更具体的主题如编程语言、程序设计、软件和驶件等。计算机科学分为理论计算机科学和实验计算机科学两个部分。生命科学，是研究生命现象、生命活动的木质、特征和发生、发展规律，以及各种牛物之间和牛物与环境之间相互关系的科学。用于有效地认识牛命规律,能动地改善生物界，造福人类生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展，是当今在全球范围内最受关注的基础口然科学。其实在很多人片面的理解中，生命科学是一个生物领域的课题，而计算机一个是没有生命的机器，所以可能觉得二者是丝毫没有关联的。但其实并不是这样。计算机

3、科学和牛命科学都是不断发展的科学，特别是在各方面技术突飞猛进的今天，计算机科学和生命科学技术都发展得相当快，二者在很多方而早已突破界限,并互相引用互相促进。一种新的计算机技术能为生命科学的研究提供突破性支持，而一种新的生命科学的需求，也能推动相关计算机技术的发展。特别是随着信息吋代的发展，计算机的广泛应用已经不知不觉间影响和改变了我们的生活，而在这个时代背景下，我们的生命科学也随之有了蓬勃的发展，在动物学，植物学，微生物学，医学及药物研发屮，因为冇了计算机这个工具，能让我们的观察更加透彻，在研究时也更能深入细微。尤其是在微生物学与生物信息学方面，在计算机技术出现之前很多方面是难以推进

4、和实现的。例如以下简要阐述一些计算机技术在生命科学具体方面的运用：一、计算机技术与临床医学针对临床上的很多疾病，在发病前期，如果能及时确诊，捉前治疗就能达到最佳效果。而先进的计算机技术就让这种提前确诊成为了可能。因为生物医学信号是随机信号，一般不能用确定的数学函数来描述，它的规律主要从大量统计结果中呈现出来，必须借助统计处理技术来检测、辨识随机信号和估计它的特征。而冃它往往是非平稳的，即信号的统计特征（如均值、方差等）随时间的变化而改变。这给生物医学信号的处理带来了困难。在用统计学方法解决这些难题以后,生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号，经放人器及预处理器进行信号放大和

5、预处理，然后经转换器进行采样，将模拟信号转变为数字信号，输入计算机，然后通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理，就能得到有意义的结果二、计算机技术与动物学近二十年來，计算机科学在生物学动物学中的应用已经十分的广泛。在动物学实验和生产中，计算机技术都起了-

6、•分重要的作用，女m动物的生长预测、动物在基因水平上的分类学、动物实验方案设计等。特别是现在的畜牧业和水产养殖业屮，利用计算机来进行遗传育种、饲料的配方设计及动物生长环境的自动化控制。没有计算机技术作为坚实的后盾，生命科学领域也不会有如此大的腾飞。正因为有了让算机技术的协助，冇了先进的技术支持，便能通过对数据加以系统整理，通过数据

7、分析，提取数据对象的木质特征，建立特征模型去判断新的数据对彖是否符合这个特征模型。这样就能根据需求建立了类似“家谱”的一个科学系统，把100多万种动物按照各自的特点进行分类，并研究他们Z间的关系。这样不仅更加科学可靠，而且减少了很多人力物力的投入。三、让算机技术与生物信息学随着吋代的进步，一些新兴学科也在悄然兴起。生物信息学就是其屮之一，它是研究生物信息的采集、处理、储存、传布、分析和揭示的科学，它通过综合数学、计算机科学与工程学、生物学的工具和技术，揭示大量而复杂的生物数据所赋有的生物学奥秘。例如：DNA在进化过程中积累突变，导致了不同株系后代DNA,RNA和蛋白质序列的分歧。这个

8、原则可以被用來构建系统发生树。出于内部突变率和选择性限制的差异，不同的大分子序列进化速率不同，使得对密切相关和远距离相关的牛物体都可以进行系统发牛分析。我们现在学的计算机方而的技术，数据结构，数据库等方而的知识都可以应用到这个问题屮。生物信息学的发展将会对生命科学带來重大变革。它的成果不仅对相关基础学科起巨大的推动作用，而且还将对医药、卫生、农业、环境等领域产生巨大的影响，甚至引发新的产业革命。它必将对药物学、医学及生物技术科学的发展产生强大作用。四、计算