生命科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的結(jié)合發(fā)展研究

生命科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的結(jié)合發(fā)展研究

摘要：在信息爆炸的21世紀(jì)中,計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用無(wú)處不在。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)生命科學(xué)與生物信息技術(shù)學(xué)科也有著很大的影響。"互聯(lián)網(wǎng)+";時(shí)代的興起,奠定了生物信息技術(shù)的發(fā)展。同樣,這也展現(xiàn)出了生物信息技術(shù)科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)不可分割的魚水關(guān)系。本文從計(jì)算機(jī)科學(xué)與生命科學(xué)有機(jī)結(jié)合為視角,論述目前應(yīng)用技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)科學(xué);生命科學(xué);生物信息學(xué);量子技術(shù);人工智能;

一、概念論述

(一)生命科學(xué)的概念

生命科學(xué)技術(shù)又稱作生物學(xué),它是通過(guò)研究分子的遺傳學(xué)為核心的一門先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。生命科學(xué)技術(shù)又是自然科學(xué)六大(數(shù)學(xué)、化學(xué)、天體學(xué)、物理學(xué)、空間學(xué)、生物學(xué))基礎(chǔ)學(xué)科之一。生命科學(xué)主要是用來(lái)研究生命現(xiàn)象特征、生命活動(dòng)的本質(zhì)以及生命的產(chǎn)生和發(fā)展規(guī)律的學(xué)科。

(二)計(jì)算機(jī)科學(xué)的概念

計(jì)算機(jī)科學(xué)主要是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件硬件、以及計(jì)算本身的性質(zhì)特征和使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行問(wèn)題解析研究的一門技術(shù)學(xué)科。計(jì)算機(jī)科學(xué)主要包括以下兩個(gè)部分:實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)科學(xué)、理論計(jì)算機(jī)科學(xué)。計(jì)算機(jī)科學(xué)是用來(lái)創(chuàng)造、描述或轉(zhuǎn)換信息算法處理的系統(tǒng)工具。

(三)生物信息學(xué)的概念

生物信息學(xué)是在計(jì)算機(jī)科學(xué)和生命科學(xué)發(fā)展到一定程度應(yīng)運(yùn)而生的交叉學(xué)科的產(chǎn)物。生物信息學(xué)主要研究方向包括對(duì)生物信息的采集,對(duì)采集信息的處理、數(shù)據(jù)分析,以及對(duì)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)和信息數(shù)據(jù)的傳播過(guò)程。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展以及生命科學(xué)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展,生物信息學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)也得到了突飛猛進(jìn)改變。

二、生命科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合的發(fā)展

生命科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合的發(fā)展從以下幾個(gè)方面進(jìn)行論述:

(一)量子技術(shù)

在生命科學(xué)中,基因工程和遺傳學(xué)是研究工作的主流方向。而基因工程和遺傳學(xué)中對(duì)生物的信息量處理要求十分嚴(yán)格,信息量也巨大,這就需要一定程度的計(jì)算工具來(lái)支撐。無(wú)疑這就把計(jì)算機(jī)科學(xué)與該領(lǐng)域的核心問(wèn)題聯(lián)系在一起了。計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展在很大程度上推動(dòng)了量子能技術(shù)的發(fā)展。我們可以把量子能技術(shù)應(yīng)用到基因工程和遺傳學(xué)等生命科學(xué)領(lǐng)域中來(lái)。

量子能技術(shù)是以量子力學(xué)原理為支撐,通過(guò)與生命信息學(xué)、藥理學(xué)、量子生物學(xué)等學(xué)科交叉,在微觀狀態(tài)下利用的電子輻射、波動(dòng)、能量等形式,對(duì)生命機(jī)體進(jìn)行全面、系統(tǒng)、綜合、發(fā)展性地調(diào)節(jié)、預(yù)防、治療、康復(fù)的量子醫(yī)學(xué)技術(shù)。量子醫(yī)學(xué)是在現(xiàn)代科學(xué),尤其是生命科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的影響和滲透下萌發(fā)而生的新學(xué)科。量子能技術(shù)具有微粒子特性、高頻物理共振特性等特點(diǎn)。研究表明量子能量場(chǎng)可以利用微粒子攜帶的共振頻率與人體頻率形成和諧共振效應(yīng),從而可以自由穿透人體。我們可以利用該技術(shù)對(duì)人體機(jī)能進(jìn)行調(diào)整,提升生物體機(jī)能,平衡人體紊亂的頻率,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人體保健養(yǎng)生的功效?，F(xiàn)今,人們的物質(zhì)生活水平有了大幅度的提升,人們追求的幸福概念也有所改變。注重保健養(yǎng)生是當(dāng)今社會(huì)的主流,因此,成熟的量子能技術(shù)的會(huì)帶動(dòng)時(shí)代潮流的發(fā)展。

(二)人工智能

人工智能是人類智慧和技術(shù)的結(jié)晶。我們研究生命科學(xué)的意義在于在了解生物的構(gòu)成、所具有的行為特征等信息的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)對(duì)獲得的信息或行為的再利用操作。人工智能的出現(xiàn)高度的集成了生命科學(xué)中的技術(shù)知識(shí),在此基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)進(jìn)行對(duì)生命科學(xué)中所包含的行為和信息的模擬和翻譯,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制操作。

從科研層面上出發(fā),人工智能的出現(xiàn)為今后的科學(xué)研究提供了更多的便利條件。從工業(yè)生產(chǎn)的角度出發(fā),人工智能的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了代替部分的工人勞動(dòng),實(shí)現(xiàn)了一些人力無(wú)法實(shí)現(xiàn)的作業(yè)操作。工業(yè)生產(chǎn)的效率有了很大的提高。在控制方面,企業(yè)的生產(chǎn)管理更加智能化和人性化。從生活層面出發(fā),人工智能的出現(xiàn)在一定程度上提高了人們的生活質(zhì)量。隨著智能家居設(shè)備逐步的走進(jìn)普通人們的家庭,在很大程度上豐富了人們的生活色彩。

(三)仿生制造

生命科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合在仿生制造技術(shù)中的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)生物的生理特性以及結(jié)構(gòu)特征等信息進(jìn)行綜合研究,提取特定的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行應(yīng)用到生產(chǎn)體系中,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的創(chuàng)新和特定的應(yīng)用功能。

生物進(jìn)化論的原則是優(yōu)勝劣汰,而大自然中存在的生物是經(jīng)歷了時(shí)間的篩選最終留下來(lái)的。這就說(shuō)明有一定的適應(yīng)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)。仿生制造就是把這些信息應(yīng)用到制造業(yè)中,從而提升產(chǎn)品的性能。比如現(xiàn)有仿生鯊魚皮的泳衣,在水中具有摩擦小的特性。在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中,利用動(dòng)物的關(guān)節(jié)鏈接原理生產(chǎn)出機(jī)械臂等設(shè)備。這些設(shè)備都具有較好的環(huán)境適應(yīng)性。因此我們要通過(guò)研究,把成熟的仿生制造技術(shù)合理的應(yīng)用到實(shí)際生活和生產(chǎn)中。

三、展望

我們可以利用量子能技術(shù)對(duì)人體機(jī)能進(jìn)行調(diào)整,提升生物體機(jī)能,平衡人體紊亂的頻率,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人體保健養(yǎng)生的功效。在物質(zhì)文明和精神文明高速發(fā)展的今天,人們對(duì)健康概念的認(rèn)識(shí)有了大幅度的提升,人們追求的幸福概念也有所改變。注重保健養(yǎng)生是當(dāng)今社會(huì)的主流,因此,成熟的量子能技術(shù)的會(huì)帶動(dòng)時(shí)代潮流的發(fā)展。一項(xiàng)新技術(shù)的發(fā)展往往會(huì)存在著利弊之爭(zhēng),如何更好的發(fā)現(xiàn)、挖掘和使用該技術(shù)是當(dāng)代學(xué)者和研究人員們的工作方向。量子能技術(shù)還有很多用途有待研究人員去挖掘和發(fā)現(xiàn)。通過(guò)綜合利用生物信息學(xué)和其他學(xué)科的交叉,可以在一定程度上揭示自然界中一些生物所賦有的生物學(xué)奧秘。

參考文獻(xiàn)

黃國(guó)瓊,羅長(zhǎng)坤.生命科學(xué)前沿的特征與意義.醫(yī)學(xué)與哲學(xué):人文社會(huì)醫(yī)學(xué)版,2014,28(1):1-4.

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WoolfSH,AronL.U.S.HealthinInternational