計算機技術(shù)與生物技術(shù)在應(yīng)用中的相互作用

潘天博

摘要 現(xiàn)如今計算機技術(shù)的成熟與應(yīng)用各個學(xué)科領(lǐng)域中，而計算機技術(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】計算機技術(shù) 生物技術(shù) 應(yīng)用 相互作用

計算機技術(shù)與生物技術(shù)在近年來都取得了實質(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)與計算機技術(shù)進(jìn)行完美的滲透、融合，將生物的基本特征以現(xiàn)代化的計算機技術(shù)處理后更加直觀的呈現(xiàn)到人們面前，刷新了人們對生物的理解，同時生物技術(shù)的發(fā)展也推進(jìn)了計算機技術(shù)的發(fā)展。

1 生物技術(shù)與計算機技術(shù)的起源

計算機技術(shù)的發(fā)展可以追溯到二十世紀(jì)中旬，第一臺計算機的問世代表著計算機誕生，對計算機技術(shù)的發(fā)展具有劃時代意義。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)展運動規(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。通過計算機技術(shù)能夠直觀清晰的將生物的特征通過圖像處理、模式選擇、計算機合成等操作直觀的呈現(xiàn)在人們面前。另外計算機技術(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。通過計算機技術(shù)，將微觀世界中的一切“活動”來模擬和重復(fù)出來，同時還可以存儲對應(yīng)的信息，因而人們可以很容易的接受和了解生物“技術(shù)”，通過計算機技術(shù)的應(yīng)用為生物技術(shù)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。

2 計算機技術(shù)與生物技術(shù)的相互作用

2.1 計算機技術(shù)對生物技術(shù)的作用

2.1.1 計算機在基因測序中的應(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。而計算機技術(shù)的發(fā)展，無疑為分子生物學(xué)的發(fā)展提供了實質(zhì)性的技術(shù)支持。各個尖端生物實驗室，都將基因研究課堂作為一項重要的研究課題。利用計算機技術(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，都可以通過計算機進(jìn)行有效的整理和模擬，且通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不再受到時間、區(qū)域的影響，可以隨時隨地從其他基因信息庫中調(diào)集所需的信息，在面對極為空難的算法時，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，而計算機技術(shù)的應(yīng)用，可以為這些研究提供有效的輔助作用。

2.1.2 計算機技術(shù)對基因的管理與模擬作用

由于計算的強大的計算功能及超強的模擬功能，同時由于其強大的“記憶”功能，使其對繁雜的基因排列計算及管理有著重要的作用?；蛟谥亟M排列時，科學(xué)家們都要經(jīng)過大量的實驗與算法來進(jìn)行論證，而誤差很容易出現(xiàn)在計算中，影響計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。而通過計算機技術(shù)，既可以保證了計算的準(zhǔn)確性，還可以通過“記憶”對計算過的算式進(jìn)行驗證和對比，縮短了生物學(xué)科研究的時間。另外，計算機完全可以模擬一個虛擬的場景，不需要耗費資源來進(jìn)行實際的實驗。通過模擬虛擬環(huán)境，可以讓研究人員對提出的新假設(shè)、新理論、新想法都可以在極短的時間內(nèi)以“最真實”的想過呈現(xiàn)出來，而這些對于新產(chǎn)品從實驗室到投入市場進(jìn)行生產(chǎn)都有著至關(guān)重要的作用。

2.2 生物技術(shù)對計算機技術(shù)的作用

2.2.1 DNA計算機的發(fā)展

DNA芯片類似于計算機芯片，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)行檢測生物的異?；?。目前這一項技術(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計算機。DNA計算機的工作原理，則是通過處理遺傳信息、遵照DNA的排列順序進(jìn)行計算的，且計算不是單一進(jìn)行的，可以多種計算同時來完成。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)公式通過計算機計算，既可以節(jié)約資源，又可以提高效率，這就使得對計算機的要求也越來越高，因而誕生出了DNA分子與酶分子構(gòu)成的DNA計算機。這類計算機可以每秒超過億萬次的計算，而這龐大的計算數(shù)據(jù)及高速的計算模式，可以很好的滿足對DNA的更深一步研究。同時該計算機的誕生，也推動了計算的發(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巨大的網(wǎng)。神經(jīng)元在受到不同刺激時，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，與真實的神經(jīng)元進(jìn)行銜接對此，將所得結(jié)果進(jìn)行有效的驗證，得出對應(yīng)的結(jié)論，為將來計算機的發(fā)現(xiàn)提供了新的研究方向。同時，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算機新的發(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)展離不開計算機技術(shù)的支持，而生物技術(shù)也推動了計算機技術(shù)的發(fā)現(xiàn)，利用計算機技術(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，同時還可以通過龐大的存儲與記憶功能，為生物學(xué)研究提供了便捷途徑，而生物學(xué)的發(fā)展提高了對計算機技術(shù)的要求，進(jìn)而推動了計算機技術(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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