計算機科學(xué)與生物

計算機科學(xué)與生物學(xué)2010.9.21石若夫第一頁，共四十三頁。Contents計算機將同人類共同進化1計算機對生命科學(xué)的貢獻2生命科學(xué)對計算機的貢獻3CompanyLogo第二頁，共四十三頁。計算機將同人類共同進化1952年，微生物學(xué)家沃森和克里克宣布他們已經(jīng)解決了現(xiàn)代生物學(xué)最重要的問題，破譯出了隱藏在DNA分子結(jié)構(gòu)中的“遺傳密碼”?！懊艽a”這個詞匯用得相當(dāng)巧妙，令人馬上聯(lián)想到信息論中的“信息的編碼”，而且還令人想到英國第一臺計算機的用途——破譯德國的密碼。

CompanyLogo第三頁，共四十三頁。計算機將同人類共同進化不久DNA分子就被普遍認(rèn)為是某種微型控制論機器，它們儲藏并處理極微小單位的、經(jīng)過化學(xué)編碼的信息。據(jù)稱，這些經(jīng)過編碼的信息控制著生物體復(fù)制的不連續(xù)的過程，當(dāng)載有全部編碼的兩條螺旋體被解開時，攜帶的信息將按儲存單位一段段地解讀，如同計算機的記憶存儲器解讀其中的字符串一樣。

CompanyLogo第四頁，共四十三頁。計算機將同人類共同進化雖然實際上DNA的“程序”遠沒有那么簡單，但在“新生物學(xué)”突破的初期，控制論和生物學(xué)找到了共同的基礎(chǔ)。在隨后的時間里，計算機領(lǐng)域的用語總和生物學(xué)語言息息相關(guān)，或者互作比喻?！胺答仭?、“病毒”、“人工智能”、“記憶”，甚至“語言”等等諸如此類的大量的擬人化的詞匯成為了計算機領(lǐng)域的基本術(shù)語；CompanyLogo第五頁，共四十三頁。計算機將同人類共同進化并且計算機因其處理速度不斷得到發(fā)展提高而被賦予了進化論的解釋，計算機似乎變成了地球上新的“物種”，一種會同人類進行“共生的進化”（凱梅尼語——BASIC語言的發(fā)明者）的“智慧物種”。CompanyLogo第六頁，共四十三頁。

20世紀(jì)80年代后金融機構(gòu)行政部門商業(yè)機構(gòu)教育部門科研部門計算機的應(yīng)用CompanyLogo第七頁，共四十三頁。計算機將同人類共同進化大量擬人化的用語使計算機成為了一種非?！奥斆鳌钡闹腔凵铩Ｋ鼈儠_地“思考”，會“對用戶友善”，還可以人機“對話”，計算機還得到一個很不賴的昵稱——“電腦”。在實際生活與工作中，“電腦”的邏輯運算能力已經(jīng)遠非人腦可及，而且電腦不像人腦那樣經(jīng)常會將過往信息“遺忘”。電腦給人以任何時候都可充分相信和依賴的絕對“理性”的形象，而人腦則常常會表現(xiàn)出“非理性”的一面，從而便有一種不是百分之百可靠的感覺。CompanyLogo第八頁，共四十三頁。計算機將同人類共同進化1997年5月11日，當(dāng)一臺名叫“深藍”的電腦將棋盤上的一個兵走到C4位置時，人類最了不起的棋手卡斯帕羅夫不得不沮喪地承認(rèn)自己輸了。20世紀(jì)末的一場人機大戰(zhàn)終于以計算機的微弱優(yōu)勢取勝。似乎自計算機誕生的那一刻起，人類失敗的命運已然注定。

CompanyLogo第九頁，共四十三頁。2003年卡斯帕羅夫?qū)Α靶∩睢保俅翁魬?zhàn)電腦。CompanyLogo第十頁，共四十三頁。計算機對生命科學(xué)的貢獻生命科學(xué)是一門實驗的科學(xué)，計算機自投入應(yīng)用即在實驗科學(xué)中發(fā)揮著作用，承擔(dān)了大量實驗數(shù)據(jù)的存儲、處理以及分析，一些適合于不同類型生物學(xué)實驗數(shù)據(jù)處理的軟件包紛紛問世，并為科研工作者所接受，這只是計算機在生命科學(xué)舞臺上的小角色，不足為奇。

CompanyLogo第十一頁，共四十三頁。計算機對生命科學(xué)的貢獻“人類基因組計劃”是20世紀(jì)生命科學(xué)研究的重大舉措，計算機在某種程度上是以聯(lián)合主演的身份與現(xiàn)代基因技術(shù)同領(lǐng)風(fēng)騷。

CompanyLogo第十二頁，共四十三頁。計算機對生命科學(xué)的貢獻生物制藥是21世紀(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，科學(xué)家利用計算機模擬受體的三維結(jié)構(gòu)，以計算機模擬方法研究受體與配體的相互關(guān)系，提出更佳的配體設(shè)計方案，為新的高選擇性配體及新藥研究開辟了新途徑。

CompanyLogo第十三頁，共四十三頁。計算機對生命科學(xué)的貢獻在生命科學(xué)領(lǐng)域，新成果的誕生常伴隨著技術(shù)上的突破。近幾十年計算機技術(shù)的參與催生了多項先進、便捷的技術(shù)手段和技術(shù)設(shè)施。

CompanyLogo第十四頁，共四十三頁。Diagram1聚合酶鏈反應(yīng)儀（PCR)2計算機斷層掃描儀（ＣＴ）3核磁共振儀CompanyLogo第十五頁，共四十三頁。Diagram4流式細(xì)胞儀5激光共聚焦顯微鏡6顯微操作CompanyLogo第十六頁，共四十三頁。計算機對生命科學(xué)的貢獻這是心臟手術(shù)中使用的機械手，同樣是用計算進行設(shè)計的制作的。

CompanyLogo第十七頁，共四十三頁。計算機對生命科學(xué)的貢獻眾多的科學(xué)工作者享受了計算機技術(shù)帶來的便捷與準(zhǔn)確，從任何一臺聯(lián)網(wǎng)的計算機上都可以及時瀏覽最新成果，這是計算機技術(shù)促進生命科學(xué)發(fā)展的一種體現(xiàn)。

CompanyLogo第十八頁，共四十三頁。機器人機器人（Robot）是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。機器人是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。CompanyLogo第十九頁，共四十三頁。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義：“一種可編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機；或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變和可編程動作的專門系統(tǒng)?！盋ompanyLogo第二十頁，共四十三頁。機器人能力的評價標(biāo)準(zhǔn)包括：智能，指感覺和感知，包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學(xué)習(xí)和邏輯推理等；機能，指變通性、通用性或空間占有性等；物理能，指力、速度、連續(xù)運行能力、可靠性、聯(lián)用性、壽命等。因此，可以說機器人是具有生物功能的實際空間運行工具。CompanyLogo第二十一頁，共四十三頁。古代機器人西周時期，我國的能工巧匠偃師就研制出了能歌善舞的伶人，這是我國最早記載的機器人。CompanyLogo第二十二頁，共四十三頁。春秋后期，我國著名的木匠魯班，在機械方面也是一位發(fā)明家，據(jù)《墨經(jīng)》記載，他曾制造過一只木鳥，能在空中飛行“三日不下”，體現(xiàn)了我國勞動人民的聰明智慧。

CompanyLogo第二十三頁，共四十三頁。1800年前的漢代，大科學(xué)家張衡不僅發(fā)明了地動儀，而且發(fā)明了計里鼓車。計里鼓車每行一里，車上木人擊鼓一下，每行十里擊鐘一下。CompanyLogo第二十四頁，共四十三頁。后漢三國時期，蜀國丞相諸葛亮成功地創(chuàng)造出了“木牛流馬”，并用其運送軍糧，支援前方戰(zhàn)爭。CompanyLogo第二十五頁，共四十三頁。1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機器人萬能公司》中，根據(jù)Robota(捷克文，原意為“勞役、苦工”)和Robotnik(波蘭文，原意為“工人”)，創(chuàng)造出“機器人”這個詞。CompanyLogo第二十六頁，共四十三頁。CompanyLogo第二十七頁，共四十三頁。鐵血戰(zhàn)士劇照CompanyLogo第二十八頁，共四十三頁。自1946年第一臺數(shù)字電子計算機問世以來，計算機取得了驚人的進步，向高速度、大容量、低價格的方向發(fā)展。大批量生產(chǎn)的迫切需求推動了自動化技術(shù)的進展，其結(jié)果之一便是1952年數(shù)控機床的誕生。與數(shù)控機床相關(guān)的控制、機械零件的研究又為機器人的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

CompanyLogo第二十九頁，共四十三頁。自主意識的機器人CompanyLogo第三十頁，共四十三頁。北京奧運會曾經(jīng)使用過的機器人一、福娃機器人福娃機器人能夠感應(yīng)到一米范圍內(nèi)的游客，與人對話、攝影留念、唱歌舞蹈，還能回答與奧運會相關(guān)二、翻譯機器人能夠?qū)崿F(xiàn)在任何時間、場所，對任何人和任何設(shè)備的多語言服務(wù)。三、安保機器人其杰出代表為排爆機器人。CompanyLogo第三十一頁，共四十三頁。上海世博會使用過的機器人海寶機器人迎賓服務(wù)；語音服務(wù)；信息服務(wù)；照相服務(wù)；導(dǎo)航服務(wù)；協(xié)作引領(lǐng)參觀；才藝表演CompanyLogo第三十二頁，共四十三頁。機器人學(xué)國家重點實驗室（StateKeyLaboratoryofRobotics)依托于中國科學(xué)院沈陽自動化研究所。其前身是中國科學(xué)院機器人學(xué)開放實驗室。該實驗室是我國機器人學(xué)領(lǐng)域最早建立的部門重點實驗室，我國機器人學(xué)領(lǐng)域著名科學(xué)家蔣新松院士1989-1997年曾任實驗室主任。近二十年來，實驗室在機器人學(xué)基礎(chǔ)理論與方法研究方面與國際先進水平同步發(fā)展，并在機器人技術(shù)前沿探索和示范應(yīng)用等方面取得一批有重要影響的科研成果，充分顯示出實驗室具有解決國家重大科技問題的能力。目前，我國在沈陽渾南技術(shù)開發(fā)區(qū)的“新松機器人”公司即是我國的該科研領(lǐng)域的基地。該實驗室機器人學(xué)研究總體水平在國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域處于核心和帶頭地位，是國內(nèi)外具有重要影響的機器人學(xué)研究基地。CompanyLogo第三十三頁，共四十三頁。CompanyLogo第三十四頁，共四十三頁。每年日本東京都會有機器人展覽CompanyLogo第三十五頁，共四十三頁。生命科學(xué)對計算機科學(xué)的貢獻計算機技術(shù)與生命科學(xué)的聯(lián)姻加速了生命科學(xué)的進步，

計算機與生命科學(xué)反之，生命科學(xué)的成果亦能招致計算機技術(shù)的革命。

CompanyLogo第三十六頁，共四十三頁。生命科學(xué)對計算機的貢獻隨著生物技術(shù)基因工程、蛋白質(zhì)工程和微電子技術(shù)、自動化技術(shù)以及聚合物化學(xué)、人造膜工藝等學(xué)科的平行發(fā)展，生物計算機從人們模糊的構(gòu)想中款款步出。

CompanyLogo第三十七頁，共四十三頁。生命科學(xué)對計算機的貢獻20世紀(jì)80年代初，美國首先開始部署研制工作，隨后日本也開始了類似研究，英國亦不甘落后，1987年撥款3000萬英鎊，開發(fā)生物計算機的研制。CompanyLogo第三十八頁，共四十三頁。開發(fā)生物計算機的兩個方向1一個是在不改變傳統(tǒng)數(shù)字式計算技術(shù)的基礎(chǔ)上，用含半醌類有機化合物的分子取代現(xiàn)用的硅半導(dǎo)體元器件，在分子水平上進行器件關(guān)開和邏輯操作，其優(yōu)越性在于不僅大大縮小了電子器件的體積，而且優(yōu)化了工作性能，擴大了存儲量，提高了運算速度2另一個是模擬活生物體系統(tǒng)，尋找二進制數(shù)字新的表達方式，表達載體是生物大分子，目前認(rèn)為可行的主要有兩種：蛋白質(zhì)、核酸。

CompanyLogo第三十九頁，共四十三頁。近年來，已經(jīng)有各種各樣的生物計算被研制出來，由于還需要對某些性能進行改進，所以沒有進行市場推廣。但是已經(jīng)表現(xiàn)出體積小和運算速度更快的優(yōu)勢。CompanyLogo第四十頁，共四十三頁。

綜上所述，計算機技術(shù)與生命科學(xué)的聯(lián)姻必將隨著科學(xué)的進步而碩果累累，而這一切不言而喻，都是人類智慧的結(jié)晶。CompanyLogo第四十一頁，共四十三頁。Clicktoeditcompanyslogan.ThankYou!第四十二頁，共四十三頁。內(nèi)容總結(jié)計算機科學(xué)與生物學(xué)。不久DNA分子就被普遍認(rèn)為是某種微型控制論機器，它們儲藏并處理極微小單位的、經(jīng)過化學(xué)編碼的信息。大量擬人化的用語使計算機成為了