本文關(guān)鍵詞：淺談?dòng)?jì)算機(jī)技術(shù)與生物技術(shù)在應(yīng)用中的相互作用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

淺談?dòng)?jì)算機(jī)技術(shù)與生物技術(shù)在應(yīng)用中的相互作用 投稿：劉牷牸

 

 

ｌ ４ ０應(yīng) 用 科學(xué)�。病。� 科０第期 Ｌ ０年 ３ １ 霸 淺談?dòng)?jì)算機(jī)技術(shù)與生物 技術(shù)在應(yīng)用 中的相 作用　謝 東迅�。� 長沙 醫(yī)學(xué)院計(jì)算機(jī)系 ，湖南長沙 ４ ０ １ １ ２９）摘 要 論 述生物技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù) 的出現(xiàn) 、發(fā)展以及兩種技術(shù) 在各…

課題研究制度 課題主持人職責(zé) 1、立項(xiàng)課題人員組織、資料收集、學(xué)習(xí)培訓(xùn)等前期準(zhǔn)備工作。 2、填寫科研課題評審書，并向主管部門提出課題論證申請。 3、負(fù)責(zé)制定課題實(shí)施方案，召開立項(xiàng)課題開題會(huì)。 4、負(fù)責(zé)制定課題研究階段計(jì)劃，撰寫課題研究階段總結(jié)。 5、…

軍訓(xùn)輔導(dǎo)員意見演講思想能力有特長者優(yōu)先干事選拔，在軍訓(xùn)中成績要求在良好以上（包括良好）。軍訓(xùn)期間無曠訓(xùn)，無特殊情況，保證出勤率，表現(xiàn)優(yōu)異者優(yōu)先。 學(xué)生會(huì)干事公開招聘，，聘期為一年，屬學(xué)生干部。干事應(yīng)主動(dòng)團(tuán)結(jié)在部長周圍，積極、主動(dòng)、認(rèn)真、負(fù)責(zé)完成部長分配…

 

ｌ　 ４ ０

應(yīng) 用 科學(xué)　

２�。病� 　 科０第期 Ｌ ０年 ３ １ 霸 　

淺談?dòng)?jì)算機(jī)技術(shù)與生物 技術(shù)在應(yīng)用 中的相　 作用　
謝 東迅　
（ 長沙 醫(yī)學(xué)院計(jì)算機(jī)系 ，湖南長沙 ４ ０ １ 　 １ ２９）
摘 要 論 述生物技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù) 的出現(xiàn) 、發(fā)展以及兩種技術(shù) 在各 自發(fā)展過程 中的相互滲 透和相互作用 。通過兩個(gè) 學(xué)科在另一個(gè)學(xué)科 內(nèi) 　

的作用和應(yīng)用來 闡明其 未來的發(fā)展方 向，這對 于計(jì) 算機(jī)技術(shù)和生物技術(shù) 的發(fā)展 具有重要意 義。 　

關(guān)鍵 詞 計(jì)算機(jī)技 術(shù) ；生物技術(shù) ；相互作用 ；神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)　 中 圖分類 號(hào) Ｔ 文 獻(xiàn)標(biāo) 識(shí)碼 Ａ 文 章編 號(hào) １７— ６１（ １） １０４— １ Ｐ 　 ６３９７一２ ０１ — １００　 ０ ２

計(jì)算機(jī)技術(shù) 和生物技術(shù) 已經(jīng)發(fā)展到了繁盛時(shí)期 ，經(jīng)過科研工作者多　 年的努力，把生物技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行很好的融合 ，從而得到了許多　 新 的思維方法和技術(shù)成果 ，現(xiàn)在就對計(jì)算機(jī)技術(shù)起源和具有生物技術(shù)特　
征 的計(jì)算 機(jī)技 術(shù) 的基 本概 念 和思 想進(jìn) 行 闡述 。 　

１ 計(jì)算機(jī)技 術(shù) 的起源及 基本概 念　
計(jì)算機(jī)技術(shù)是以１４ 年在美國費(fèi)城的賓夕法尼亞大學(xué)工程師們成功　 ９６ 的研制出了第一臺(tái)計(jì)算機(jī)為標(biāo)志出現(xiàn)的。 　
１ ）生物 測 定 學(xué) 。 物 測定 學(xué) 是 利 用 每 個(gè)人 的唯 一 生 物 特 征 或者 行 為　 的特 征 ，并 且 綜合 了人 機(jī)交 互 、 圖像 處 理 與模 式識(shí) 別 、計(jì)算 機(jī) 圖形 學(xué) 等　 技 術(shù) ，對 人 進(jìn)行 自動(dòng) 的 識(shí) 別 和驗(yàn) 證 的一 門 學(xué)科 。２）神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 。經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)　 由被 叫做 神 經(jīng) 元 的處 理 單 元 組 成 。它 們 通 過 單 向信 號(hào) 通 道 完 拿 連 接 起　 來 。每個(gè) 神 經(jīng)元 可 以從 許 多 來 源去 獲 取數(shù) 據(jù) ，卻 只 能 在一 個(gè) 方 向上 去 發(fā)　 送數(shù)據(jù)。一個(gè)輸 出連接可以分支出許多個(gè)其它德連接 ，但是每個(gè)連接要　 去運(yùn)載回樣的信號(hào)。每個(gè)輸入信號(hào)都乘 以相應(yīng) 的一個(gè)加權(quán)系數(shù)，這就與　 腦子的突觸力有些相似。然后 ，所有加權(quán)輸入加起來 ，來確定激活該神　 經(jīng)元 的電平 ，這便是神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)模型。３）Ｄ Ａ Ｎ 計(jì)算機(jī)。Ｎ 計(jì)算機(jī)的基本　 Ａ

節(jié) 。計(jì)算機(jī)技術(shù) 和基因一起形 成了一個(gè)新的強(qiáng)大結(jié)合體。在未來 歲月　 里 ，人類會(huì)越來越多使用計(jì)算機(jī)來處理 、 來重新調(diào)整和去組織生命世界　 大量的遺傳信息。 　 計(jì)算機(jī)把信息以一種具有革命性的方法進(jìn)行組織 ，來成為一種管理　 基因、細(xì)胞 、器官 、生物乃至生態(tài)罔之間流動(dòng)和相互作用的理想工具 。 　 計(jì)算機(jī)管理的信息在軟件作用下在計(jì)算機(jī)屏幕上閃現(xiàn) ，其動(dòng)態(tài) 、 容易編　 輯、可重新組和和短暫易逝等特點(diǎn)與基 因動(dòng)態(tài)本質(zhì)有很多的共性
，基因　 在編寫生命 的過程中也不斷地被開啟或者關(guān)閉。計(jì)算機(jī) 的組織方式 ，例　 如并行計(jì)算 ，就與生命系統(tǒng)是相似性 的，在生命的維持過程中 ， 每一部　 分都是不斷 自我調(diào)節(jié)和更新 的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò) 。 時(shí)，你必須將信息科學(xué)與分　 有 子生物學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域看作一個(gè)非常復(fù)雜的信息處理系統(tǒng)”。 　 計(jì)算機(jī)在生物方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)在基 因作圖和Ｄ Ａ Ｎ Ｎ序　 中的應(yīng)用 ；計(jì)算機(jī)在管理基因數(shù)據(jù)和破譯遺傳密碼方面的應(yīng)用 ；計(jì)算機(jī)　
在創(chuàng) 造 生物 虛 擬環(huán) 境方 面 的應(yīng) 用 。 　

原理是 ： Ｎ 分子 中的密碼作為存儲(chǔ) 的數(shù)據(jù) ，當(dāng)Ｄ Ａ Ｄ Ａ Ｎ 分子間在某種酶 的 　 作用 下瞬間完成某種生物化學(xué)反應(yīng)時(shí) ，可 以從一種基 因代碼變?yōu)榱硪弧?種基因代碼 。如果將反應(yīng)前的基因代碼作為輸入數(shù)據(jù) ，那么反應(yīng)后 的基　 因代碼就可作為運(yùn)算結(jié)果。這樣，通過對Ｄ Ａ Ｎ 雙螺旋進(jìn)行豐富的精確可　 控的化學(xué)反應(yīng) ， 包括標(biāo)記 、擴(kuò)增或者破壞原有鏈來完成各種不同的運(yùn)算　 過程 ，就可能研制成一種 以Ｄ Ａ作為芯片的新型計(jì)算機(jī) 。４）分子計(jì)算　 Ｎ 機(jī) 。物分子是很好的信息處理材料 ，每一個(gè)生物 分子 就是一個(gè)微處理　 器 ，分子運(yùn)動(dòng) 中以可預(yù)測的方式來進(jìn)行狀態(tài)的變化 ，它 的原理類似于計(jì)　 算機(jī)邏輯開關(guān) ，以此來對算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì) ， 這是非常奇妙的設(shè)想 ，單個(gè)分　 子以等同于晶體管和二極管及微電路 中其它元件的方式來工作 ，可以進(jìn)　 行傳導(dǎo) 、 來改變 電 ，也可以去存儲(chǔ)信息。 流 　

２ 生物 技術(shù) 的起源及 基本概 念　
生物技術(shù)是一門新興的綜合學(xué)科。它以生命科學(xué)為基礎(chǔ) ，應(yīng)用先進(jìn)　 的科學(xué)原理以及工程技術(shù)手段對生物材料進(jìn)行加丁 ，為人類生制造 出所　 需 要 的產(chǎn) 品 或者 達(dá) 到某 種 目的 。這 項(xiàng)新 興 技 術(shù)是 由古 老 的低 技術(shù) 發(fā) 展來 　 的，經(jīng)歷 了以厭氧微生物發(fā)酵為主的初始階段 ，自從２世紀(jì)７年代末 ， ０ ０ 　 生物技術(shù)才有了質(zhì)的飛躍 ，進(jìn)入了廣泛實(shí)用的研究階段。 　 遺傳工程是將遺傳學(xué)與工程學(xué)相結(jié)合的一項(xiàng)生物技術(shù) ， 就是用工程　 設(shè)計(jì) 的方法，把生物體上取出的有關(guān) 的遺傳物質(zhì)進(jìn)行人Ｔ的加Ｔ制造 ， 　 創(chuàng)造 ｍ新物種和生物產(chǎn)品 ，這一整套新技術(shù)就稱為遺傳ｌ程 。 Ｔ 　 廣義 的遺傳＿ Ｔ程是指在細(xì)胞水平 、分子水平和亞細(xì)胞水平上 ， 對生　 物的遺傳性狀進(jìn)行重組或改造。它包括染色體工程 、細(xì)胞工程 、基岡工　 程和細(xì)胞質(zhì)工程。 　 狹義的遺傳工程是指基因工程 ，因基 因工程是遺傳工程主體。 　 基因工程是指在分子水平上 ，在生物體外用人工的方法將一種生物　 的遺傳物質(zhì)與
另外一種生物的遺傳物質(zhì)進(jìn)行重新組合成為一體 ，這種人　 為的進(jìn)行遺傳物質(zhì)的重組 ，便是基因操作得ＤＮ 重組 。小可否認(rèn) ，生物　 Ａ 技術(shù)發(fā)展到今天的水平 ，計(jì)算機(jī)技術(shù)提供了有力的支持。 　

４ 生物 技術(shù) 在計(jì)算機(jī) 技 術(shù)發(fā)展 中的作 用　 生物信息學(xué) 突然的出現(xiàn)并不令人感到驚奇 。到現(xiàn)在位置 ，已經(jīng)有很　 多如比爾蓋茨等有戰(zhàn)略眼光的大商人 已經(jīng)把眼光放在了這個(gè)新興 的領(lǐng)域　 方面。在 當(dāng)今世界，生物技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展中已經(jīng)具有 了不可替　 代的作用 ，促進(jìn)了一大批新技術(shù) 的冉現(xiàn) ，其主要作用表現(xiàn)在 以下方面： 　 １ Ｎ 芯片的出現(xiàn)。Ｎ ）Ｄ Ａ Ａ芯片是用光刻法來制備的 ，使用同樣的技　 術(shù)來制備計(jì)算機(jī) 的微處理器。正像微處理器一樣 ，ＤＮ 芯片富含的信息　 Ａ 在 日益增加 。Ａｌｍ ｔｘ 司ｌ９ 年的第一塊Ｄ Ａ芯片原型上有２ ０ ０ － ｆ ｅｒ 公 ｙ ｉ �。� ９ Ｎ ０ ０ ４　 ＤＡ Ｎ 探針 ，今天他們 的ＤＮ 芯片具有４ 萬個(gè) 以上個(gè)探針。２ Ａ Ｏ ）ＤＮ 計(jì)算　 Ａ 機(jī)的工作原理及設(shè)想。息科學(xué) 與生命科學(xué)整合的最終產(chǎn)物會(huì)是 “ Ｎ ” Ｄ Ａ　 計(jì)算機(jī)”的出現(xiàn) ，該計(jì)算機(jī)不是用硅的而是用Ｄ Ａ Ｎ 鏈做成 的可以思考的　 機(jī)器 ， 科學(xué)家已經(jīng)設(shè)計(jì)了第一 臺(tái)Ｄ Ａ Ｎ 計(jì)算機(jī)。大量的計(jì)算機(jī)科學(xué)家和分　 子生物學(xué)家都預(yù)測到 ，在進(jìn)入 生物技 術(shù)世 界不久 ，大量的計(jì)算將 都通　 過Ｄ Ａ Ｎ 進(jìn)行 ，而不是在微 芯片的集成電路上去進(jìn)行。Ｄ Ａ Ｎ 計(jì)算機(jī)處理信　 息 的能力會(huì)大大 的超過任何 已有 的先進(jìn) 的巨型計(jì)算 機(jī)。許 多傳統(tǒng)計(jì)算　 機(jī)是按順序進(jìn)行計(jì)算 的，每次僅能處理一個(gè)事件 。與這種處理方式不　 同 ，ＤＮ 計(jì)算機(jī)能夠進(jìn)行大規(guī)模的并行計(jì)算，理論上可同時(shí)處理 １１個(gè)　 Ａ ０７ 事件 ，這是十分龐大的 ，其他計(jì)算機(jī)無法 比擬的。３）Ｄ Ａ計(jì)算機(jī) 的出　 Ｎ
現(xiàn) 。２０ 年 １月 ２ ０ １ 　 ９日，以 色 列 的科 學(xué) 家 向全 世 界 推 出 了 由酶分 子 和 Ｄ Ａ １ Ｎ　 分子構(gòu)成的Ｄ Ａ Ｎ 計(jì)算機(jī) ，該計(jì)算機(jī)每秒可進(jìn)行１億次運(yùn)算 ，而一萬個(gè)這　 Ｏ

樣 的計(jì)算機(jī)僅有一滴水那 么大 。４）計(jì)算機(jī)正 向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展 。 　 經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)是一種利用計(jì)算機(jī)模仿生物神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)的處理 系統(tǒng)。其 內(nèi)涵是 ，它　 為一套計(jì)算系統(tǒng) ，使用 了大量 的簡單的相連人工神經(jīng)元來進(jìn)行生物神經(jīng)　 網(wǎng)絡(luò) 的模 擬 ，就像 生 物 干ｊ 對 外 界刺 激 的 接 收 、處 理 和反 應(yīng) 。人 工 神　 ｆ ｆ 經(jīng)元 經(jīng) 元 從其 他 神 經(jīng)元 獲 取 信 息 ，然 后 加 以簡 單 運(yùn)算 、再輸 出結(jié) 果 。這 將 會(huì)　
計(jì) 算機(jī) 在 生物 方 向發(fā) 展 的 主要
方 向 。 　

參 考 文獻(xiàn)　 ［］ １ 李亞 一等． 生物技 術(shù)——跨 世紀(jì)技 術(shù)革命 的主角［ ． Ｍ］ 上海： 上�？� 學(xué)教 育出版　
社 ．０ ０ ２０　

３ 計(jì)算 機(jī)在生物 技術(shù) 中的應(yīng) 用　
在 方 興未 艾 的 生物 技 術(shù) 世界 里 ，信 息 技 術(shù)將 會(huì) 用 于對 遺 傳 物質(zhì) 的分　 離 、組織 、下載 、編輯 、翻譯和編程等方面。同時(shí) ，基 因也是生物存在　 的化身 ，其中儲(chǔ)存的豐富遺傳指令會(huì)幫助生物對其整個(gè)生命旅程進(jìn)行調(diào)　

【】 ２杰里米 里夫金 ． 物技術(shù)世 紀(jì)—— 用基因重 塑世界　 】 生 ． 北京 ： 中國科學(xué)技術(shù)　
出版社，９ ６ １９ ． 　



 

ｌ ４ ０應(yīng) 用 科學(xué)　２�。� 科０第期 Ｌ ０年 ３ １ 霸 淺談?dòng)?jì)算機(jī)技術(shù)與生物 技術(shù)在應(yīng)用 中的相 作用　謝 東迅�。� 長沙 醫(yī)學(xué)院計(jì)算機(jī)系 ，湖南長沙 ４ ０ １ １ ２９）摘 要 論 述生物技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù) 的出現(xiàn) 、發(fā)展以及兩種技術(shù) 在各…

ｌ ４ ０應(yīng) 用 科學(xué)　２�。� 科０第期 Ｌ ０年 ３ １ 霸 淺談?dòng)?jì)算機(jī)技術(shù)與生物 技術(shù)在應(yīng)用 中的相 作用　謝 東迅�。� 長沙 醫(yī)學(xué)院計(jì)算機(jī)系 ，湖南長沙 ４ ０ １ １ ２９）摘 要 論 述生物技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù) 的出現(xiàn) 、發(fā)展以及兩種技術(shù) 在各…

ｌ ４ ０應(yīng) 用 科學(xué)�。病。� 科０第期 Ｌ ０年 ３ １ 霸 淺談?dòng)?jì)算機(jī)技術(shù)與生物 技術(shù)在應(yīng)用 中的相 作用　謝 東迅�。� 長沙 醫(yī)學(xué)院計(jì)算機(jī)系 ，湖南長沙 ４ ０ １ １ ２９）摘 要 論 述生物技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù) 的出現(xiàn) 、發(fā)展以及兩種技術(shù) 在各…

 

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