数学和生物医学科学

本文概述了现代数学,特别是微分方程和生物医学之间的联系,生物医学的发展愈来愈需要现代数学,同时它又给现代数学的发展以新的推动。最后还提出了达到两者结合的三种途径。     

骨骼力学研究及其新进展

本文介绍生物力学中的一个基本分支——骨骼力学.介绍它的研究内容、研究方法、研究成果,以及它在生物医学工程中的实际应用.骨骼力学在生物医学工程中的地位作为生物医学工程的组成部分及其理论基础之一的生物力学,现在已发展出许多分支,骨骼力学便是其中之一.在生物力学的各分支中,要算骨骼力学出现得最早.伽里略早就开始以力学观点来研究人体的骨骼了.他认为,力学是了解其他学科的基础,没有它,自然界就不可理解.伽里略是个世界著名的力学家,但他却是医学院的毕业生.他认为:人体骨骼也服从力学规律.但对骨骼力学较深入的独立研究,直     

数学理论和方法在植物生态学研究中的应用

一学科的发展从描述到定性分析再到定量研究,是一个必然过程,也是学科趋于成熟的标志之一。数学在植物生态学上的广泛应用,促使植物生态学迅速发展,从而出现数量(数学)植物生态学这一新学科分枝,并在近些年来获得很大发展。但是应该指出,数量植物生态学的理论和方法尚是很不完善的,大部分描述植物的数学模型以至理论是来自动物,尤其     

工程酶学——固定酶的科学

生物科学的最新成就同化学、化学工程、工程学以及数学的最新成就相结合,产生了一门崭新的独特的学科——生物工程学。由于它发展很快,在许多领域得到广泛应用,又相继形成它的许多分支学科,如生物工艺学,工程酶学,工程生态学……等。这里的一组文章就是有关生物工程学的一些发展趋势和研究动向的最近情况,读者可以通过阅读这些文章略知一、二。     

植物生殖的定量细胞学研究进展

当代植物胚胎学的主要任务在于揭示植物有性生殖过程——植物生殖细胞的产生、受精作用以及胚胎发育的基本规律.而植物生殖过程中的复杂问题,必将促使这门学科不断应用各种新的方法和技术来逐步解决.近年来,研究植物生殖的细胞生物学就是植物胚胎学与细胞生物学相互渗透和结合的产物,被认为是一个新的学科生长点.定量细胞学(Quantitative cytology)研究则是这个新的生长点上一个正在迅速发展的方向. 定量细胞学是应用电子计算机技术和数理方法通过对生物细胞的空间形态以及特征参数进行定量分析,从而揭示其结构与功能之间相互关系的一门边缘学科.随着细胞超微结构研     

中国实验动物学科发展的关键问题与对策的思考

<正>实验动物学是一门新兴交叉学科,它集成生物学、兽医学、生物工程、医学、药学、生物医学工程等学科的理论和方法,以实验动物和动物实验技术为研究对象,为相关学科发展提供系统性生物学材料和相关技术.实验动物学科产生的实验动物、动物模型、生物信息、动物实验技术、动物实验设备等,是     

生物电子学进展

一、新兴的交叉学科电子学自问世以来就逐步渗透、深入到各个学科,成为学科发展的主要支柱。50年代起,电子学广泛应用于医学和生物学领域,使生物医学电子学这样一个交叉学科应运而生。它使医学、生物学获得了定量研究的手段,产生了深远的影响。在生物医学电子学发展的早期阶段,主要是利用电子学理论和技术研制适合生物学和医学应用的电子仪器、仪表。随着信息科学和电子技术的迅速发展,随着人们对生物学研究的不断深入,电子学和生物学、医学之间的交叉和渗透不断向更高的层次发展,展开了对生物体本身信息系统和电磁现象的研究,开拓了两个崭新的领域。     

让会聚科研为人类健康服务

正学科会聚:集物理科学、工程学与生物医学为一体。数十年来,科学家一直呼吁加强生命科学与物理学的融合。基于此,我们提出了创建一个新的国家研究策略——我们称之为"会聚科研"———旨在将工程学、物理学、计算科学、数理学与生物医学整合为一体。幸运的是,生物学日新月异的新发现、计算科学不断增强的实力以及工程学在生物相容性材料和纳米技术上新的关注点,使得这样一种     

人造器官走向实用

人们一直在梦想,如果人体哪一个器官坏了,能换上一个新的,以保证人体的完整性,延续生命活力。随着现代新材料、化学工程、电子技术及自动控制技术的发展和进步,各式各样的人     

感觉异议

随着科学技术的日益进步,感官生理心理学的研究有了新的研究方法和手段,特别是随着控制论、信息论、系统论和分子生物学、微电极技术、脑化学分析等新学科、新技术的出现和发展,使感官生理心理学在近一、二十年来,有了许多新进展。其中一些研究成果表明,在一定条件下感觉不再是客体的直接反映和复写。 1.关于针刺麻醉的研究。我国著名脑科学和神经生理学家张香桐等同志根据临床观察和动物实     

数学在地理学中的一些应用

地理学是一门古老的科学,它的产生可以上溯到人类文化初创时期。然而随着人类社会的逐步发展和科学技术的日益进步,这门学科在理论、方法和研究手段方面不断地得到革新。时至科学技术甚为发达的今天,地理学吸收了数学和计算机科学的养料,开始从定性发展到定量,以崭新的面貌屹立于科学之林。     

双光子技术及其在生物医药分析中的应用

作为近20 年来迅速发展的一门新技术, 双光子技术已被广泛应用于三维数 据存储材料、医药、军事、生物以及生命科学等领域, 并随学科交叉与融合, 在揭 示生命活动基本规律和起源的研究中发挥越来越重要的作用, 为生物医学提供了 更多、更为有效的手段. 本文从常用的双光子材料以及双光子激光扫描荧光显微镜 成像原理等方面, 结合双光子技术在生物医学研究中的应用, 探讨了这一新兴技 术在生物医药分析领域的前景.     

生物电子学

二十世纪三十年代,有人用示波器观察到生物体的神经动作电位,使生物学、电子学这两个“互不相关”的学科有了科学上的联系,随着电生理研究的迅速发展,从事这方面工作的人员逐渐增多,各国相继成立了生物电子学会,专业刊物不断扩充,文献数目急剧增加,大大促进了这门学科的发展. 生物体经过亿万年的进化,有它不可估量的优点,包括生物体对周围环境信息的获取、传送、处理以至于自身防护、环境适应等等.它的完整性、系统性、可靠性和灵活性远远超过了技术科学的总体设计概念.从生物中得到启示,仿照生物体的这些优点,应用到工程技术或国防军事方面,很可能有飞跃的发展.另一方面,人们看到,工程学是人类设法控制周围环境的,而生物医学是人类设法控制人体内部环境的,用工程技术上的理论与方法为生物医学服务,将大大促进生物、医学的研究、诊断与治疗.生物与工程两者相辅相成,互为因果,组成了生物电子学.     

线性分形及在物理学中的应用

分形几何学是近来年新发展起来的数学分支,《线性分形及在物理学中的应用》一文着重介绍了线性分形的基本概念,尤其是在物理学方面的应用,可见数学的每一个新发展,都影响着其他学科的进展,为其他学科的科学化提供有力的手段。     

地质科学发展的新机遇: 对地质学发展趋势的思考

地质学作为一门传统科学, 在经历了板块构造理论革命后, 正在面临新的发展机遇——社会可持续发展的需求, 在全球环境变化、人类与自然协调发展等方面提出了许多前所未有的科学命题; 随着地球科学各分支学科在各自领域的深化, 并在系统性和整体性的高度上相互结合, 形成了关于地球系统的新兴领域, 成为地球科学发展所面临的重大挑战. 面对地球科学发展的新趋势, 地质学家将在地球环境演变的历史记录、地球生命与环境的协同演化、固体地球内部与地球表层的联系及其相互作用以及现代地质过程与人类活动的互馈等领域作出独特的贡献. 在研究理念上, 从“将今论古”的认识过程, 发展到以地质记录为现代过程及未来预测提供启示. 我国地质学具有独特的地域优势和研究积累, 如能抓住发展的机遇, 可能出现新的繁荣时期, 并为社会做出重要贡献.     

定量至简,工程至繁:定量工程生物学

正定量工程生物学是合成生物学、定量生物学和系统生物学交叉互补,并融合数学、物理、信息与工程等多个学科思路和方法而形成的一个新兴领域.它旨在揭示天然和人工生物系统分别及共同遵循的内在规律,并在此基础上理性设计和构建人工生物系统,从而解答生命科学前沿问题,通过干预和改造,应对人类社会面临的重大挑战.这里所谓的理性设计,是指在可预测的规律或模型指导下,有计划地创造、执行、构建研究对象~([1]).正如有了流体力学的指导,人们才得以预测飞机机翼产生举力的条件,并制造出飞机;这种"可预测性设计构建"是定量工程生物学的内核.     

生物医学大数据的现状与展望

生物医学是一门新兴的前沿交叉学科,它综合了医学、生命科学和生物学的理论和方法而发展起来.近年来随着先进仪器装备与信息技术等越来越广泛和深入的整合到生物技术中来,生物医学研究中越来越频繁的涉及到大数据存储和分析等信息技术.大数据时代的来临对生物医学研究产生了重大影响.其中,一个重要发展趋势就是由假设驱动向数据驱动的转变.数十年来分子生物学水平上的实验目的是获得结论或者是提出一种新的假设,而现在基于海量生物医学大数据,可以对海量数据的研究来探索其中的规律,直接提出假设或得出可靠的结论.随着先进的生物分析技术的不断推出和更新,生物医学数据迅速积累.基于此类大数据一些以往不能解决的问题将有望解决,同时相关生物医学研究的新问题也层出不穷.生物医学相关的大数据技术和相关应用主要包括:基于高通量测序的个性化基因组、转录组和蛋白组研究,单细胞水平基因型和表型研究,人类健康相关微生物群落研究,生物医学图像研究等.相关生物医学大数据分析任务均具有着数据密集和计算密集的双密集性特点.要充分地利用这些大数据解决一系列生物医学问题,迫切需要高通量、高效率、高准确性的生物信息存储和分析策略.本文总结和回顾生物医学大数据的生成、管理和分析相关的一系列问题,其中重点讨论人体微生物群落、单细胞表型和基因型、生物医学图像等新近出现的生物医学大数据形式,以及相关数据分析和应用前景等.基于目前生物医学大数据的现状我们可以发现,生物医学大数据的研究正处于蓄势待发状态:适应于生物医学大数据的软硬件平台、大数据存储、大数据分析挖掘等方法等还不成熟,制约着生物大数据的研究.然而一旦相关研究获得突破并有所优化和应用,将会全方位地支撑生物医学大数据的深入解构;进而有助于对医学现象的趋势分析和预测,服务于相关的遗传疾病研究、公共卫生监控、医疗与医药开发等广泛生物医学应用.     

定量工程生物学的化学蛋白质组学支撑性技术

定量工程生物学是一门前沿交叉学科,通过设计-合成-测试-学习-再设计路线将不同的生物元器件组合,形成可以执行特定功能的基因线路,再经过不断优化获得稳定的、可控的基因线路,最后将设计优化后的线路引入不同的生命体,以达到预设的目的.这种变革性的方法可以创建一些能够灵敏感知和响应各种环境的工程系统,但在其中的功能检测环节,化学蛋白质组学技术则成为了测试工程改造生物功能和探究其作用机制的重要工具.随着以非天然氨基酸嵌入、生物正交化学、高分辨率质谱等技术为手段的化学蛋白质组学方法的发展,在复杂环境中解析工程生物的蛋白质组时空动力学变化成为可能,为探究工程改造菌或工程改造细胞的工作原理及其在生物体内的作用机制提供了必要的技术支撑,也为定量工程生物学研究中所需的深度功能测试提供了有效方法.本文主要是概述化学蛋白质组学技术在定量工程生物学研究中的潜在应用.     

生物技术在欧洲

一般说来,我们可以把生物技术图解如下(图1)。我们拥有基础生物科学(这不是本讨论的论题)、主干生物技术和最后的生物产业。在主干生物技术内有六个相关联的学科:化学工程、微生物工程、酶工程、遗传工程、细胞工程和免疫工程。     

相对论电子学

电子物理学是一门古老的学科,从阴极射线的发现算起已有整整100余年的历史了.本世纪初发明了真空电子管,揭开了人类应用电子技术的序幕.四十年代后期,晶体管的发明使电子技术进入了新的一代.随着高压和强流电子束技术的发展,从七十年代开始,电子物理学的一个新的分支——相对论电子学逐步形成了.广义地说,电子以相对论性速率运动时所出现的一切物理现象都是相对论电子学的研究