淺談生物數(shù)學(xué)的發(fā)展及應(yīng)用

周玉梅

【摘要】生物數(shù)學(xué)顧名思義是由數(shù)學(xué)和生物學(xué)這兩部分組成的，它是研究生物學(xué)中與數(shù)量關(guān)系與空間結(jié)構(gòu)有關(guān)的一門社會(huì)科學(xué)。生物數(shù)學(xué)學(xué)科具有很多的分支學(xué)科，并且涉及的領(lǐng)域非常的廣泛，它完善的知識(shí)應(yīng)用體系為我國(guó)科研事業(yè)起到了很大的促進(jìn)作用。作為一門新興的研究性科學(xué)，生物數(shù)學(xué)具有十分廣闊的應(yīng)用前景。本文將以生物數(shù)學(xué)的分支學(xué)科、研究方向等幾個(gè)重要部分為切入點(diǎn)，簡(jiǎn)要介紹生物數(shù)學(xué)在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r及其應(yīng)用領(lǐng)域。

【關(guān)鍵詞】生物數(shù)學(xué) 發(fā)展 應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】Q-0 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）14-0181-02

1.生物數(shù)學(xué)的發(fā)展背景

1.1生物數(shù)學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)

生命的出現(xiàn)是一個(gè)非常神奇的過程，生物數(shù)學(xué)以研究生命中的數(shù)學(xué)規(guī)律為重點(diǎn)，其特點(diǎn)與生命的某些特質(zhì)具有一定的相似之處。生命具有隨機(jī)性、相關(guān)性、連續(xù)性、模糊性、復(fù)雜性。生物數(shù)學(xué)研究的就是與這些生命特質(zhì)相關(guān)的科學(xué)問題，基于此，生物數(shù)學(xué)學(xué)科發(fā)展了五項(xiàng)專門的板塊來(lái)解決與之有關(guān)的生物問題。分別是：以概率方法統(tǒng)計(jì)方法研究生命現(xiàn)象的隨機(jī)性；以綜合分析的數(shù)學(xué)方法研究事物的相關(guān)性；以連續(xù)型、離散型函數(shù)法研究生物的分類、遺傳、變異等；以模糊集理論研究生物活動(dòng)中客觀存在的規(guī)律性；以數(shù)學(xué)中的實(shí)數(shù)集合研究生物系統(tǒng)的復(fù)雜性。這五類數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用成功的奠定了生物數(shù)學(xué)的研究方法體系，是生物數(shù)學(xué)的整體構(gòu)架，也是生物數(shù)學(xué)最重要的學(xué)科表現(xiàn)。

1.2生物數(shù)學(xué)分支學(xué)科

研究生物數(shù)學(xué)的分支學(xué)科有助于我們了解生物數(shù)學(xué)的構(gòu)成以及各學(xué)科的發(fā)展?fàn)顩r。就目前來(lái)看，生物數(shù)學(xué)的分支學(xué)科在業(yè)內(nèi)有兩種分類方法，第一種是按照其所涉及的數(shù)學(xué)方法來(lái)分類，第二種是按照所研究的生命科學(xué)中的子學(xué)科的不同來(lái)分類。隸屬于第一種分類方法的有“生物統(tǒng)計(jì)”和“生物控制系統(tǒng)和生物控制論”這兩大代表學(xué)科。其中“生物控制系統(tǒng)和生物控制論”學(xué)科還包括了“人口統(tǒng)計(jì)學(xué)、統(tǒng)計(jì)醫(yī)藥學(xué)、統(tǒng)計(jì)生態(tài)學(xué)、細(xì)胞動(dòng)態(tài)學(xué)、人口動(dòng)態(tài)學(xué)、分子動(dòng)態(tài)學(xué)”這些小的分支學(xué)科。按照所研究的生命科學(xué)中的子學(xué)科的不同來(lái)分類可以分為“數(shù)學(xué)生態(tài)、數(shù)量生理、數(shù)量生物經(jīng)濟(jì)學(xué)、數(shù)理醫(yī)藥學(xué)”等子學(xué)科。[1]

可以看到這些學(xué)科涉及到了數(shù)學(xué)、生物、醫(yī)藥、物理、經(jīng)濟(jì)等各個(gè)方面，可見，生物數(shù)學(xué)的研究范圍是十分廣的。并且這些學(xué)科是相互聯(lián)系、相互包含、相互補(bǔ)充的整體，學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)該由淺及深，一步一步的深入掌握。最終再通過實(shí)踐將其形成完整的學(xué)科體系，用于實(shí)際工作中分析問題和解決問題。

1.3生物數(shù)學(xué)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況

19世紀(jì)以前，生物數(shù)學(xué)學(xué)科在國(guó)際和國(guó)內(nèi)的教育事業(yè)中都處于空白地帶。1974年，聯(lián)合國(guó)教科文組織首次將生物數(shù)學(xué)列為一門獨(dú)立學(xué)科，此后，各國(guó)專家學(xué)者相繼在生物科學(xué)研究的領(lǐng)域不斷地取得新的突破。在1992，中國(guó)制定和發(fā)布的《學(xué)科分類與代碼（GB/T 13745—92）》，正式宣布將生物數(shù)學(xué)劃入本國(guó)的獨(dú)立學(xué)科之中。

到了20世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)外學(xué)者將該門學(xué)科的發(fā)展突出表現(xiàn)在生物科學(xué)和數(shù)學(xué)的結(jié)合上，此時(shí)就出現(xiàn)了上面介紹的各種子學(xué)科，標(biāo)志著生物數(shù)學(xué)體系的成功完善。目前，生物數(shù)學(xué)在多個(gè)研究領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。2017年的生物諾貝獎(jiǎng)的獲得者就是運(yùn)用了這種學(xué)科的知識(shí)體系和研究方法得出了“生物鐘對(duì)人類生活影響”的研究結(jié)果。[2]

2.生物數(shù)學(xué)的應(yīng)用

從生物數(shù)學(xué)的學(xué)科分支上來(lái)看，其研究范圍幾乎覆蓋了整個(gè)生命科學(xué)，并直接與經(jīng)濟(jì)、醫(yī)學(xué)、管理、數(shù)理、藥理等很多重要領(lǐng)域接軌，這在一定程度上也說(shuō)明了生物數(shù)學(xué)涉及的范圍廣、研究面大，可以應(yīng)用在生活、科研、教育等多個(gè)領(lǐng)域。隨著科技的進(jìn)步，生物數(shù)學(xué)在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥方面發(fā)揮了很大的作用，比如說(shuō)害蟲的防治、單倍體多倍體的培育等，用到了很多這個(gè)學(xué)科的研究方法和理論模型。這些體系的應(yīng)用極大的造福了廣大的人民群眾。并且，對(duì)于資源的有效利用與生物資源的開發(fā)等方面，也需要生物數(shù)學(xué)系統(tǒng)的加入。可以說(shuō)，在生命現(xiàn)象和生物科學(xué)的研究領(lǐng)域，生物數(shù)學(xué)是必不可少的動(dòng)力源。

3.結(jié)語(yǔ)

生物數(shù)學(xué)的兩大分支各適用于解決數(shù)學(xué)和生物學(xué)中不同的問題，發(fā)展至今，其已經(jīng)形成了一個(gè)相對(duì)完整的知識(shí)應(yīng)用體系。在科技研究和生物進(jìn)步等方面，生物數(shù)學(xué)學(xué)科中有著很多的重要模型與研究方法可以適用。從種子培育到組織生態(tài)調(diào)控這些大大小小的與生物生命有關(guān)的研究問題，都是生物數(shù)學(xué)研究的范圍。生物數(shù)學(xué)涉及的范圍之廣，研究的對(duì)象之多決定了其廣闊的發(fā)展空間，相信生物數(shù)學(xué)的應(yīng)用在未來(lái)將幫助我們解決越來(lái)越多的科技難題。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙斌.生物數(shù)學(xué)簡(jiǎn)史[J].中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2015（9）：117-119.

[2]高長(zhǎng)武.淺談對(duì)生物數(shù)學(xué)的欣賞之處[J].西北農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2016（4）：225-228.