計(jì)算機(jī)技術(shù)在生物信息學(xué)研究中的應(yīng)用分析

羅文奇

[摘 要]計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展在很大程度上促進(jìn)了生物信息學(xué)的發(fā)展。本文基于生物信息學(xué)理論，對(duì)生物信息學(xué)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用情況和存在問題等進(jìn)行了深入的分析和探討，同時(shí)還強(qiáng)調(diào)了在生物信息學(xué)研究中引入數(shù)據(jù)挖掘等計(jì)算機(jī)技術(shù)的必要性，為生物信息學(xué)的教學(xué)和科研工作提供支持。

[關(guān)鍵詞]生物信息學(xué)；計(jì)算機(jī)科學(xué)；應(yīng)用

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.20.092

[中圖分類號(hào)]Q811.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2017）20-0-02

隨著人類基因計(jì)劃的啟動(dòng)而興起的學(xué)科就是生物信息學(xué)，它屬于新興的交叉學(xué)科。主要是以計(jì)算機(jī)為工具，研究DNA和其編碼的大分子蛋白質(zhì)，通過各種軟件來分析、研究、整理、收集、儲(chǔ)存蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、序列和日益增長的DNA，可以更好地了解生命的遺傳、起源和發(fā)育等問題。生物信息學(xué)在當(dāng)前數(shù)據(jù)量呈幾何級(jí)數(shù)增長的情況下，需要充分依賴計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展。生物信息的獲取、存儲(chǔ)和處理需要應(yīng)用大量的數(shù)據(jù)信息，這就對(duì)軟件、算法和理論提出了新的挑戰(zhàn)和要求。

1 生物信息學(xué)研究中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

生物信息學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)及其應(yīng)用間存在著很大的聯(lián)系，分子生物學(xué)可以通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)獲得高性能的計(jì)算平臺(tái)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以為分子生物學(xué)提供可供操作的計(jì)算平臺(tái)，同時(shí)還能夠?yàn)槠涮峁┝己玫木W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境和高帶寬的分布式計(jì)算，分子生物學(xué)應(yīng)用軟件及工具的設(shè)計(jì)和開發(fā)與軟件工程和算法研究有著直接的關(guān)系，生物學(xué)的檢索和存儲(chǔ)能通過數(shù)據(jù)庫得到保證。此外，對(duì)DNA或者蛋白質(zhì)分子可以通過圖像處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論來進(jìn)行三維建模，這也是很好的一個(gè)應(yīng)用方向，因?yàn)槿绻麅H僅是基因測序，測得的也就是基因中的核苷酸排列的一些線性的信息，還需要將其三維結(jié)構(gòu)弄清楚，以便提供更多的功能信息給研究人員，因?yàn)椴煌牡鞍踪|(zhì)分子，其功能也存在很大的差異。國外在這方面的研究發(fā)展較快，各種的生物信息部門也在日趨增多。當(dāng)前，美國、歐洲和日本是蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫和大多數(shù)核酸數(shù)據(jù)庫的所在地，他們能共享數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行數(shù)據(jù)交流和更新。其他的一些國家，比如法國、德國和澳大利亞等在資源共享的同時(shí)，也將自己的專業(yè)數(shù)據(jù)庫建立起來，以便更好地進(jìn)行開發(fā)和研究，這其中有很大一部分服務(wù)是面向全世界的。我國當(dāng)前對(duì)生物信息學(xué)的研究已經(jīng)取得了一定的成績，甚至有的在國際上也占據(jù)了一席之地。但是，和國際水平相比，明顯存在較大差距。

2 生物信息學(xué)研究面臨的問題

2.1 專業(yè)人才匱乏

當(dāng)前，對(duì)于專業(yè)人才的需求日益增加，但是全世界范圍內(nèi)的專業(yè)人才培訓(xùn)中心也只有幾十個(gè)，同時(shí)這些培訓(xùn)中心自身還處于惡性循環(huán)中，很多經(jīng)過培訓(xùn)的人才受到高薪誘惑加入了工業(yè)部門。因此，培訓(xùn)教育人員的數(shù)量日趨減少，甚至出現(xiàn)了斷層的情況。對(duì)于生命科學(xué)工作者來說，分析蛋白質(zhì)和核酸序列的常規(guī)策略是其必須掌握的一項(xiàng)基本技能，但是如果缺乏必要的計(jì)算機(jī)知識(shí)，生物信息學(xué)家就很難深入研究生物信息學(xué)。另外，隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的不斷發(fā)展，如何讓其在生物信息學(xué)中更好地發(fā)揮出作用，成為了開發(fā)人員和計(jì)算機(jī)研究人員需要面臨的難題。對(duì)于生物信息學(xué)來說，在其發(fā)展的過程中首先需要具備高素質(zhì)的人才，一旦缺乏人才，它的發(fā)展勢必會(huì)受到限制。

2.2 投資力度不足

生物信息學(xué)雖然已經(jīng)得到了初步的發(fā)展，但是與之相配套的一些工具、設(shè)備和人才等不到位，出現(xiàn)這種情況的最主要原因就是沒有充足的資金。很多科研機(jī)構(gòu)雖然已經(jīng)得到了部分資金投入，但是仍然抱怨投入的資金不到位，政府的資金投入力度不夠大，紛紛要求政府加大資金投入。政府雖然加大了對(duì)生物信息學(xué)的資金投入，但是要想讓生物信息學(xué)研究始終處于非常完備的狀態(tài)，在短時(shí)間內(nèi)是做不到的。

2.3 商業(yè)競爭激烈

生物信息學(xué)產(chǎn)生的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益是非常巨大的，特別是將該項(xiàng)研究應(yīng)用于農(nóng)業(yè)食品、醫(yī)療衛(wèi)生和生命科學(xué)中，所帶來的影響將是非常深遠(yuǎn)的，因此具有不可估量的商業(yè)價(jià)值。國際上很多生物工程公司和藥業(yè)公司都進(jìn)軍該領(lǐng)域，因此各個(gè)商業(yè)機(jī)構(gòu)間存在著激烈的競爭，在之后的商業(yè)研發(fā)和應(yīng)用方面還會(huì)出現(xiàn)更加激烈的市場競爭。

3 加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)在生物信息學(xué)研究中應(yīng)用的對(duì)策

3.1 培養(yǎng)專業(yè)人才

對(duì)于生物信息學(xué)來說，它在發(fā)展中最需要的就是專業(yè)人才。因此，需要先將人才問題解決，這樣才能將我國基因工程和人力資源的優(yōu)勢發(fā)揮出來，根據(jù)我國生物信息學(xué)當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀，制定出符合我國國情的長期戰(zhàn)略規(guī)劃。將和計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展相關(guān)的學(xué)科發(fā)展起來，可以聯(lián)合各大院校將一些亟待解決的問題解決掉。在高校計(jì)算機(jī)專業(yè)中可以將生物信息學(xué)單獨(dú)設(shè)立出來，或者直接設(shè)置和生物信息相關(guān)的專業(yè)，對(duì)相關(guān)課題進(jìn)行研究，這樣便于培養(yǎng)出專業(yè)的綜合性人才。

3.2 加大資金的投入力度

國家可以將專門的行政組織機(jī)構(gòu)設(shè)立起來，這樣可以更好地研究生物信息學(xué)。根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際情況和我國的戰(zhàn)略規(guī)劃來提報(bào)和撥付相應(yīng)的資金。將完整的激勵(lì)措施制定出來，這樣可以更好地將科研機(jī)構(gòu)的積極性激發(fā)出來，確保能順利實(shí)施研究。此外，政府相關(guān)部門還需要出臺(tái)相關(guān)的政策，這樣可以方便各方面的相互協(xié)調(diào)和配合。

3.3 提高企業(yè)的商業(yè)競爭力

在生物信息技術(shù)方面，我國企業(yè)的參與度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此對(duì)生物信息技術(shù)的發(fā)展造成了很大的影響，這也是生物信息技術(shù)缺乏動(dòng)力的主要原因。我國要及時(shí)在這方面出臺(tái)相應(yīng)的政策和措施，讓企業(yè)能積極參與其中并成為其中的重要組成部分。因?yàn)槠髽I(yè)在這方面的成功做法和成功經(jīng)驗(yàn)較多，人才也是非常專業(yè)的，可以將這些轉(zhuǎn)化成發(fā)展的動(dòng)力，以此來促進(jìn)生物信息技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用。企業(yè)也可以據(jù)此在激烈的市場競爭中保持自身的優(yōu)勢地位。

4 結(jié) 語

在生物信息學(xué)的研究過程中，計(jì)算機(jī)是重要的手段和方法。對(duì)于生物信息學(xué)來說，它需要研究生命科學(xué)，所以，生物學(xué)是生物信息學(xué)的根本，計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)是其應(yīng)用的基本工具。隨著生物信息學(xué)的不斷發(fā)展，生物學(xué)因?yàn)樗鴰砹司薮蟮乃枷牒陀^念改變。這是一個(gè)由量變到質(zhì)變的過程，生物信息學(xué)會(huì)因此得以不斷地進(jìn)步和發(fā)展。

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