計(jì)算機(jī)技術(shù)與生物技術(shù)在應(yīng)用中的相互作用

潘天博

摘要 現(xiàn)如今計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟與應(yīng)用各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中，而計(jì)算機(jī)技術(shù)與生物技術(shù)隨著技術(shù)領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新發(fā)展，量大科技的不斷前進(jìn)，早已在各自的領(lǐng)域成長中逐漸“滲透”到對(duì)方的領(lǐng)域當(dāng)中來。在兩者相互作用下，量大學(xué)科領(lǐng)域也相應(yīng)的取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步。本文就兩者之間的關(guān)系及在對(duì)方中應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析性談?wù)摗?/p>

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)技術(shù) 生物技術(shù) 應(yīng)用 相互作用

計(jì)算機(jī)技術(shù)與生物技術(shù)在近年來都取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，而經(jīng)過歷代科學(xué)家及多位學(xué)者的共同努力，將生物技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行完美的滲透、融合，將生物的基本特征以現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)處理后更加直觀的呈現(xiàn)到人們面前，刷新了人們對(duì)生物的理解，同時(shí)生物技術(shù)的發(fā)展也推進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。

1 生物技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的起源

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展可以追溯到二十世紀(jì)中旬，第一臺(tái)計(jì)算機(jī)的問世代表著計(jì)算機(jī)誕生，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展具有劃時(shí)代意義。而生物技術(shù)主要是以生命科學(xué)為基礎(chǔ)的一門生物性學(xué)科，主要研究生物發(fā)展運(yùn)動(dòng)規(guī)律的來為人類的進(jìn)步發(fā)展提供所需“產(chǎn)品”的綜合性學(xué)科。未來的二十一世紀(jì)，生物技術(shù)將引領(lǐng)時(shí)代技術(shù)的核心，新材料、新能源、新武器都將朝著生物技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠直觀清晰的將生物的特征通過圖像處理、模式選擇、計(jì)算機(jī)合成等操作直觀的呈現(xiàn)在人們面前。另外計(jì)算機(jī)技術(shù)可以將微觀的DNA構(gòu)成、排列方式等特征進(jìn)行模擬，甚至可以模擬出對(duì)應(yīng)的DNA形成過程及影響因素可能導(dǎo)致的結(jié)果詳細(xì)的呈現(xiàn)出來。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，將微觀世界中的一切“活動(dòng)”來模擬和重復(fù)出來，同時(shí)還可以存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的信息，因而人們可以很容易的接受和了解生物“技術(shù)”，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用為生物技術(shù)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)與生物技術(shù)的相互作用

2.1 計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生物技術(shù)的作用

2.1.1 計(jì)算機(jī)在基因測(cè)序中的應(yīng)用

現(xiàn)如今生物學(xué)科早己成為一門綜合性的學(xué)科，而生物分子學(xué)科作為生物學(xué)科中的“一員”，由于其自身的特殊性，導(dǎo)致其在成長發(fā)展中受到了一定的阻力。而計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無疑為分子生物學(xué)的發(fā)展提供了實(shí)質(zhì)性的技術(shù)支持。各個(gè)尖端生物實(shí)驗(yàn)室，都將基因研究課堂作為一項(xiàng)重要的研究課題。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以將在DNA中攜帶的基因信息進(jìn)行研究，即使面對(duì)龐大的基因信息庫數(shù)據(jù)及多種排列變換排列組合，都可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行有效的整理和模擬，且通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不再受到時(shí)間、區(qū)域的影響，可以隨時(shí)隨地從其他基因信息庫中調(diào)集所需的信息，在面對(duì)極為空難的算法時(shí)，也可以“輕松”的進(jìn)行挑戰(zhàn)。在基因組中的排列順序都將決定著未來物種的各個(gè)器官功能，甚至是新物種的開發(fā)與應(yīng)用，還有在不同物種之間的器官之間的聯(lián)系等等問題都是亟待科學(xué)家來解決的，而計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，可以為這些研究提供有效的輔助作用。

2.1.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)基因的管理與模擬作用

由于計(jì)算的強(qiáng)大的計(jì)算功能及超強(qiáng)的模擬功能，同時(shí)由于其強(qiáng)大的“記憶”功能，使其對(duì)繁雜的基因排列計(jì)算及管理有著重要的作用。基因在重組排列時(shí)，科學(xué)家們都要經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)與算法來進(jìn)行論證，而誤差很容易出現(xiàn)在計(jì)算中，影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。而通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，既可以保證了計(jì)算的準(zhǔn)確性，還可以通過“記憶”對(duì)計(jì)算過的算式進(jìn)行驗(yàn)證和對(duì)比，縮短了生物學(xué)科研究的時(shí)間。另外，計(jì)算機(jī)完全可以模擬一個(gè)虛擬的場(chǎng)景，不需要耗費(fèi)資源來進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)。通過模擬虛擬環(huán)境，可以讓研究人員對(duì)提出的新假設(shè)、新理論、新想法都可以在極短的時(shí)間內(nèi)以“最真實(shí)”的想過呈現(xiàn)出來，而這些對(duì)于新產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室到投入市場(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)都有著至關(guān)重要的作用。

2.2 生物技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的作用

2.2.1 DNA計(jì)算機(jī)的發(fā)展

DNA芯片類似于計(jì)算機(jī)芯片，DNA的芯片上分布了大量的DNA分子，科學(xué)家們通過DNA芯片來進(jìn)行檢測(cè)生物的異常基因。目前這一項(xiàng)技術(shù)主要被用來進(jìn)行醫(yī)學(xué)研究，且在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著突破性的進(jìn)展，由此誕生了DNA計(jì)算機(jī)。DNA計(jì)算機(jī)的工作原理，則是通過處理遺傳信息、遵照DNA的排列順序進(jìn)行計(jì)算的，且計(jì)算不是單一進(jìn)行的，可以多種計(jì)算同時(shí)來完成。DNA的研究與其說是生物學(xué)的研究，倒不如說是數(shù)學(xué)性研究，而這些數(shù)學(xué)公式通過計(jì)算機(jī)計(jì)算，既可以節(jié)約資源，又可以提高效率，這就使得對(duì)計(jì)算機(jī)的要求也越來越高，因而誕生出了DNA分子與酶分子構(gòu)成的DNA計(jì)算機(jī)。這類計(jì)算機(jī)可以每秒超過億萬次的計(jì)算，而這龐大的計(jì)算數(shù)據(jù)及高速的計(jì)算模式，可以很好的滿足對(duì)DNA的更深一步研究。同時(shí)該計(jì)算機(jī)的誕生，也推動(dòng)了計(jì)算的發(fā)展。

2.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量的神經(jīng)元組合成的，而這些神經(jīng)元又通過一定的排布足證一個(gè)巨大的網(wǎng)。神經(jīng)元在受到不同刺激時(shí)，可以產(chǎn)生不同反應(yīng)，其傳導(dǎo)路徑也不相同，而通過這種接收信息，處理信息，傳導(dǎo)信息，表達(dá)信息等模擬操作，與真實(shí)的神經(jīng)元進(jìn)行銜接對(duì)此，將所得結(jié)果進(jìn)行有效的驗(yàn)證，得出對(duì)應(yīng)的結(jié)論，為將來計(jì)算機(jī)的發(fā)現(xiàn)提供了新的研究方向。同時(shí)，人們可以利用生物學(xué)中的邏輯來作為元件，像仿生工程、遺傳工程、酶工程等等，利用這些元件來為計(jì)算機(jī)新的發(fā)展篇章提供了思路。

3 結(jié)束語

綜上所述，生物技術(shù)的發(fā)展離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持，而生物技術(shù)也推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)現(xiàn)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以將復(fù)雜的生物公式及生育環(huán)境進(jìn)行影像的模擬，同時(shí)還可以通過龐大的存儲(chǔ)與記憶功能，為生物學(xué)研究提供了便捷途徑，而生物學(xué)的發(fā)展提高了對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的要求，進(jìn)而推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展。兩者相輔相成，共同成長與進(jìn)步！

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