系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)用精選(九篇)

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第1篇：系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：B/S架構(gòu)；學(xué)生信息管理；數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP315文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)30-0578-03

The Design and Realize of Students Information Management System Based on Web

JIANG Wen-Xiu

(Yangzhou Vocational College of Environment and Resources, Yangzhou 225000,China)

Abstract: This paper mainly describes the realization scheme of the student's information management system, which is based on Web structure and Asp technology. For example backstage supporter's database, system log-in, user's management, the concrete designs. In this paper systematic safety has been fully considered, and systematic operation environment is carried out on IIS safe management installation, user identification accessing database are encrypted With ADO technical visiting OLE DB directly joins makes data accessing process simply, and efficiently, so that the entire information management system could run highly effective and steadily, and it has high rate of flow.

Key words: B/S builds up；the information management；database

1 引言

如何提高學(xué)生信息管理的水平，建立適合自己院校的學(xué)生信息管理系統(tǒng)，已成為學(xué)校信息化建設(shè)過(guò)程中墮特解決的重要問(wèn)題。從實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性考慮，構(gòu)建基于Web技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)是當(dāng)前大多數(shù)院校教學(xué)管理的一個(gè)重要任務(wù)和發(fā)展方向[1-4]。運(yùn)用Web技術(shù)，建設(shè)學(xué)校學(xué)生信息管理平臺(tái)，旨在探索一種以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的教學(xué)管理模式。通過(guò)這種新的管理模式，為學(xué)院營(yíng)造一種新的教學(xué)管理環(huán)境，使管理突破時(shí)空限制，提高工作效率和管理水平，使學(xué)校管理者、教師和學(xué)生可以在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)與交流。

2 學(xué)生信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基本要求與功能是實(shí)現(xiàn)學(xué)生信息數(shù)據(jù)包括與學(xué)生有關(guān)的數(shù)據(jù)的管理與操作處理，基于Microsoft SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理使該軟件有更優(yōu)異的性能。系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)流動(dòng)為用戶(hù)數(shù)據(jù)的輸入、學(xué)生檔案信息、課程信息、班級(jí)信息、學(xué)生成績(jī)信息的輸入，以及用戶(hù)提出的對(duì)學(xué)生信息的查詢(xún)和其它要求所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)輸出。數(shù)據(jù)的輸入與輸出處理流程都依靠數(shù)據(jù)庫(kù)的支持。圖1是系統(tǒng)的程序功能圖。

整個(gè)系統(tǒng)只要一個(gè)管理員登錄入口，所以只要在數(shù)據(jù)庫(kù)里建一個(gè)管理員表即可，根據(jù)不同的管理權(quán)限進(jìn)入不同的后臺(tái)管理系統(tǒng)對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。表1~表4是本系統(tǒng)涉及到數(shù)據(jù)表。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性和安全性

本系統(tǒng)中定義了表與表之間的聯(lián)系有助于實(shí)現(xiàn)完整性規(guī)則，一般在程序中實(shí)現(xiàn)具體的完整性控制。

3.1 使用數(shù)據(jù)庫(kù)完整性約束

為了防止終端用戶(hù)輸入錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，以保證所有數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)是合法的、完整的。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)表時(shí)采用數(shù)據(jù)庫(kù)完整性約束，它是數(shù)據(jù)庫(kù)完整性的一種機(jī)制，這種約束是一系列預(yù)先定義好的數(shù)據(jù)完整性規(guī)則和業(yè)務(wù)規(guī)則，這些數(shù)據(jù)規(guī)則存放于數(shù)據(jù)庫(kù)中，具體來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性約束有以下幾種：非空約束(NOTN ULL)：缺省值約束(DEFAULT VALUE)：唯一性約束(UNIQUE)；主鍵約束(PRIMARYKEY)：外部鍵約束(FOREIGN KEY)；規(guī)則約束(CHECK)。由于這種約束是加在數(shù)據(jù)庫(kù)的表的定義上的，它與應(yīng)用程序中維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性不同，它不用額外地書(shū)寫(xiě)代碼，所以代價(jià)小而且性能高。以定義系統(tǒng)用戶(hù)信息表為例：

CREATE TABLE user_Infor(

Username char(20) PRIMARY KEY

Password char(20) NOT NULL

Confine char(10) NOT NULL

其中主鍵PRIMARY KEY來(lái)約束列username不能重復(fù)，而且不能為空，密碼字段password不能為空(NOT NULL)，權(quán)限Confine不能為空。

3.2 使用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)過(guò)程

在多用戶(hù)的Internet/Intranet里，在對(duì)多表進(jìn)行插入、刪除、更新等操作時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)多客戶(hù)同時(shí)操作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)帶來(lái)的“死鎖”和破壞數(shù)據(jù)一致性的問(wèn)題。為此在設(shè)計(jì)時(shí)采用調(diào)用存儲(chǔ)過(guò)程的方法來(lái)解決上述問(wèn)題。存儲(chǔ)過(guò)程是由流程控制和SQL語(yǔ)句書(shū)寫(xiě)的過(guò)程，它是一組經(jīng)編譯和優(yōu)化后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的SQL語(yǔ)句，使用時(shí)用戶(hù)只要調(diào)用即可。這種己經(jīng)編譯好的過(guò)程可以極大地改善SQL的性能，而且執(zhí)行速度快，可以大大減少網(wǎng)絡(luò)通信流量，提高應(yīng)用系統(tǒng)的性能。由于它是模塊化程序，可減少操作出錯(cuò)，從而有效地保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。

CREATE Procedure[owner.]procedure name[;number]

[(parameterl[,parameter2]…[parameter255])]

[{FOR REPLICATION}|{WITH RECOMPILE}

[{[WITH]|{,}ENCRYPTION}]

AS sql_statements

其中proceddure_name為過(guò)程名稱(chēng)；number用于在過(guò)程名稱(chēng)重復(fù)時(shí)進(jìn)行編號(hào)；[(parameterl[，parameter2]... [parameter255])]為參數(shù)序列。

WHTH RECOMPILE執(zhí)行計(jì)劃不保存的高速緩存中，每次執(zhí)行過(guò)程需要重新編譯ENCRYPTION加密syscomments表的內(nèi)容，syscomments表中包含CREATE ROCedure的文本，保證無(wú)論何時(shí)都不刪除syscomments表FOR REPLICATION過(guò)程在前臺(tái)執(zhí)行，不在服務(wù)器上執(zhí)行。

本系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)的安全和服務(wù)器的安全。采用管理員表示和鑒定的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的安全，此安全管理措施并不在前臺(tái)開(kāi)發(fā)工具中實(shí)現(xiàn)，而是在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)現(xiàn)。在登錄數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，系統(tǒng)讓管理員戶(hù)表示自己的身份，不同的管理員權(quán)限不同，系統(tǒng)進(jìn)行核實(shí)，鑒別此管理員是否為合法用戶(hù)，若是，系統(tǒng)進(jìn)一步核實(shí)用戶(hù)，通常要求用戶(hù)輸入口令，系統(tǒng)和對(duì)用戶(hù)口令以鑒別用戶(hù)身份。服務(wù)器的安全也是通過(guò)用戶(hù)在登錄服務(wù)器時(shí)輸入合法的用戶(hù)名和密碼來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這是一種簡(jiǎn)單可行的方法，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較方便。沒(méi)有采用更加復(fù)雜的系統(tǒng)安全管理措施是因?yàn)楸竟芾硐到y(tǒng)一般是應(yīng)用在校園網(wǎng)中，采用安全管理措施主要是為了防止沒(méi)有修改權(quán)限的用戶(hù)無(wú)意間修改了數(shù)據(jù)，因此采用用戶(hù)標(biāo)識(shí)和鑒定的安全管理措施就能夠保障數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性。

4 學(xué)生信息管理系統(tǒng)的程序?qū)崿F(xiàn)

系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與運(yùn)行環(huán)境確定如下：

體系結(jié)構(gòu)：Brower/Server結(jié)構(gòu)，編程語(yǔ)言：ASP，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)Windows2000 server、Windows2003 server，數(shù)據(jù)庫(kù)操作系統(tǒng)：Microsoft SQL2000，客戶(hù)端：Windows98/Windows2000/windowsXP。

4.1 成績(jī)管理模塊實(shí)現(xiàn)

學(xué)生成績(jī)查詢(xún)模塊提供了兩種查詢(xún)方式：按考試查詢(xún)和按科目查詢(xún)。按考試查詢(xún)可以在選定考試后，查詢(xún)某一科或幾科的成績(jī)、目標(biāo)分、是否達(dá)標(biāo)、合格人數(shù)、優(yōu)秀人數(shù)、合格率、優(yōu)秀率等信息。此種方式便于班主任掌握相應(yīng)考試的考試情況。按科目查詢(xún)可以在選定科目后，查詢(xún)某一次或幾次考試的成績(jī)、目標(biāo)分、是否達(dá)標(biāo)、優(yōu)秀人數(shù)、合格率、優(yōu)秀率等信息。此種方式便于任科老師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。學(xué)生成績(jī)修改/刪除模塊:管理員首先選擇查詢(xún)條件，篩選出符合條件的記錄，再進(jìn)行選擇是修改/刪除一條記錄還是多條記錄，并在刪除前提示確認(rèn)信息，以防操作失誤造成的數(shù)據(jù)丟失。計(jì)算總分與排名模塊：非常實(shí)用的一個(gè)模塊。當(dāng)各位科任老師將各科成績(jī)錄入后，班主任輕點(diǎn)幾下鼠標(biāo)，即可計(jì)算出總分、平均分、班級(jí)排名與全級(jí)排名。學(xué)生成績(jī)錄入頁(yè)面如圖2所示。

4.2 信息管理模塊實(shí)現(xiàn)

本模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生信息的錄入、查詢(xún)、修改、刪除、打印和班級(jí)的設(shè)置，下面是這一功能的實(shí)現(xiàn)，如圖3。

4.3 用戶(hù)管理模塊實(shí)現(xiàn)

用戶(hù)管理(如圖4所示)主要是對(duì)系統(tǒng)的管理員級(jí)別的用戶(hù)（包括系統(tǒng)管理員、區(qū)域管理員和學(xué)校管理員)進(jìn)行管理。

本模塊在進(jìn)行保存用戶(hù)名和密碼時(shí)對(duì)用戶(hù)密碼進(jìn)行MD5加密。MD5的全稱(chēng)是Message-Digest Algorithm 5，在90年代初由MIT的計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和RSA Data Security Inc發(fā)明，經(jīng)MD2, MD3和MD4發(fā)展而來(lái)。Message-Digest泛指字節(jié)串(Message)的Hash變換，就是把一個(gè)任意長(zhǎng)度的字節(jié)串變換成一定長(zhǎng)的大整數(shù)。請(qǐng)注意我使用了字節(jié)串而不是字符串這個(gè)詞，是因?yàn)檫@種變換只與字節(jié)的值有關(guān)，與字符集或編碼方式無(wú)關(guān)。MD5將任意長(zhǎng)度的字節(jié)串變換成一個(gè)128bit的大整數(shù)，并且它是一個(gè)不可逆的字符串變換算法，換句話說(shuō)就是，即使你看到源程序和算法描述，也無(wú)法將一個(gè)MD5的值變換回原始的字符串，從數(shù)學(xué)原理上說(shuō)，是因?yàn)樵嫉淖址袩o(wú)窮多個(gè)，這有點(diǎn)象不存在反函數(shù)的數(shù)學(xué)函數(shù)。MD5的典型應(yīng)用是對(duì)一段Message(字節(jié)串)產(chǎn)生fingerprint(指紋)，以防止被，篡改。舉個(gè)例子，你將一段話寫(xiě)在一個(gè)叫readme.txt文件中，并對(duì)這個(gè)readme.txt產(chǎn)生一個(gè)MD5的值并記錄在案，然后你可以傳播這個(gè)文件給別人，別人如果修改了文件中的任何內(nèi)容，你對(duì)這個(gè)文件重新計(jì)算MD5時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)。如果再有一個(gè)第三方的認(rèn)證機(jī)構(gòu)，用MD5還可以防止文件作者的，抵賴(lài)，這就是所謂的數(shù)字簽名應(yīng)用。MD5還廣泛用于加密和解密技術(shù)上，在很多操作系統(tǒng)中，用戶(hù)的密碼是以MD5值(或類(lèi)似的其它算法)的方式保存的，用戶(hù)Login的時(shí)候，系統(tǒng)是把用戶(hù)輸入的密碼計(jì)算成MD5值，然后再去和系統(tǒng)中保存的MD5值進(jìn)行比較，而系統(tǒng)并不知道用戶(hù)的密碼是什么。

當(dāng)用戶(hù)注冊(cè)成功，正式建立一個(gè)賬號(hào)的時(shí)候，數(shù)據(jù)庫(kù)中就必須為這個(gè)用戶(hù)增加一條記錄。以下的程序代碼實(shí)現(xiàn)了建立一個(gè)賬號(hào)的功能，在頁(yè)面中，程序要求用戶(hù)輸入賬號(hào)、密碼等信息，然后，將這些信息作為賬號(hào)信息存入名為UserCount的數(shù)據(jù)表，在這個(gè)表中，用戶(hù)密碼是使用MD5加密保存的。

5 結(jié)論

本文的基于Web服務(wù)的學(xué)生信息管理系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

采用Browser/Server三層體系結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)具有很好的可維護(hù)性和重用性。在本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中采用的是ASP+IIS+SQL Server模式，此模式將明顯的把顯示和邏輯分離，使代碼容易管理，適合于大型項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。中間層使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池技術(shù)加快與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)處理速度，也加快對(duì)客戶(hù)端響應(yīng)速度。后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)采用的SQL，它功能比較強(qiáng)大，除了可以處理包含在各種平臺(tái)上運(yùn)行的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)內(nèi)核之外，還包括了數(shù)據(jù)復(fù)制、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理、Internet網(wǎng)關(guān)支持、在線分析處理、多媒體支持和各種并行處理能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 侯虹. B/S模式職業(yè)技術(shù)學(xué)院教學(xué)教務(wù)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 中國(guó)科技信息，2006,02:35-37.

[2] 水蘭素，張杰, 李耀剛. B/S信息管理系統(tǒng)中的安全性問(wèn)題的解決[J]. 機(jī)電工程技術(shù), 2005.34(9):29-30.

[3] 董彥霞, 陳志剛. 基于B/S模式的成人教學(xué)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電腦與信息技術(shù), 2005,13(4):37-40.

第2篇：系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：Android；高校學(xué)生信息服務(wù)系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）10-0057-01

1 Android平臺(tái)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

Android一詞在漢語(yǔ)中被翻譯成“機(jī)器人”，其在本文的意思是美國(guó)谷歌公司在2007年時(shí)所推出的一個(gè)開(kāi)源性手機(jī)操作系統(tǒng)，由底層Linux操作系統(tǒng)、核心應(yīng)用程序和中間件這三部分組成。Android平臺(tái)同其他操作平臺(tái)相比，之所以具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力是由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所造成的，是其他平臺(tái)所不可比擬的。

1）其應(yīng)用程序的框架中，組件可以被替換或者重用；2）手機(jī)是可以移動(dòng)的，因此，其應(yīng)用的虛擬機(jī)具有占用內(nèi)存空間小，運(yùn)行速度快的特點(diǎn)；3）其采用的瀏覽器引擎是公開(kāi)源代碼的；4）其采用更先進(jìn)的圖形庫(kù)，定制2D和3D的圖形庫(kù)，并且使3D圖形功能標(biāo)準(zhǔn)化；5）應(yīng)用SQLite（輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件）來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，其占用資源空間極低，支持事務(wù)處理等應(yīng)用功能；6）支持多媒體功能，支持圖像及音視頻格式較多，例如：MP3、MPEG4、GIF、PNG、AAC等；7）支持2G移動(dòng)通信技術(shù)；8）支持藍(lán)牙、3G以及無(wú)線網(wǎng)技術(shù)；9）支持衛(wèi)星定位系統(tǒng)、照相等功能應(yīng)用；10）其具有較大的開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)插件強(qiáng)大，便于開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用系統(tǒng)。

2 高校學(xué)生信息服務(wù)系統(tǒng)主要需求

當(dāng)下，數(shù)字化校園理念一經(jīng)提出，就受到了高校廣大師生的熱烈追捧，該系統(tǒng)主要是為教師、學(xué)生以及家長(zhǎng)之間搭建一個(gè)有效溝通交流的平臺(tái)，而該平臺(tái)正是將利用Android平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1）高校學(xué)生信息服務(wù)系統(tǒng)中的功能性需求。高校學(xué)生信息服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用用戶(hù)主要為教師、學(xué)生以及家長(zhǎng)，而這三種用戶(hù)對(duì)該系統(tǒng)的需求各有不同。教師應(yīng)用該系統(tǒng)主要是信息、記錄相關(guān)信息、與學(xué)生、家長(zhǎng)相互交流以及共享資料等；學(xué)生應(yīng)用該系統(tǒng)主要是查看信息、信息、記錄相關(guān)的信息、與教師、家長(zhǎng)相互交流，與教師所應(yīng)用有不同之處；而家長(zhǎng)應(yīng)用該系統(tǒng)主要是用來(lái)查詢(xún)信息、與教師和學(xué)生相互交流記憶對(duì)學(xué)校建設(shè)、教師管理等方面提出建議和意見(jiàn)等。

2）高校學(xué)生信息服務(wù)系統(tǒng)中的特殊性能需求。由于高校學(xué)生信息服務(wù)系統(tǒng)是為教師、學(xué)生以及家長(zhǎng)這三類(lèi)用戶(hù)所提供信息服務(wù)，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)要對(duì)智能手機(jī)其操作系統(tǒng)、應(yīng)用界面、數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的要求更為嚴(yán)格。一是應(yīng)用的手機(jī)操作系統(tǒng)要有自己的用戶(hù)規(guī)模，讓教師、學(xué)生以及家長(zhǎng)能夠利用該系統(tǒng)查詢(xún)自己所需信息，并且操作要更為簡(jiǎn)單，能夠隨時(shí)使用3G網(wǎng)絡(luò)；二是對(duì)應(yīng)用界面的要求，設(shè)計(jì)應(yīng)便于訪問(wèn)，同樣要求操作簡(jiǎn)單；三是對(duì)數(shù)據(jù)傳輸及存儲(chǔ)的要求較為嚴(yán)格，要具有安全性，確保在提取數(shù)據(jù)時(shí)高效、準(zhǔn)確；四是通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面依據(jù)系統(tǒng)的要求，可以實(shí)現(xiàn)在公共互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行正常通信，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和接收。

3 基于Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的高校學(xué)生信息服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1）開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建。 開(kāi)發(fā)所用操作系統(tǒng)為：Windows XP SP3；所用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言版本為：Java 1.6；所用開(kāi)發(fā)工具為：Myeclipse 9.0；開(kāi)源服務(wù)器為：Tomcat 6.0；數(shù)據(jù)庫(kù)為：MySQL。

開(kāi)發(fā)環(huán)境的重點(diǎn)在于Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境的搭建。首先需要下載相應(yīng)的JDK，然后是配置Android針對(duì)Myeclipse開(kāi)發(fā)工具的相關(guān)插件，即Android Development Tools，最后是Tomcat的安裝，并與Myeclipse的集成。當(dāng)上述工具均配置完成后，Android系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境便搭建完成，接下來(lái)就可以進(jìn)行基于Android系統(tǒng)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)工作了。

開(kāi)發(fā)Android應(yīng)用程序的一般步驟為：①創(chuàng)建工程；②對(duì)工程進(jìn)行啟動(dòng)配置；③編寫(xiě)相關(guān)代碼；④啟動(dòng)工程進(jìn)行調(diào)試。

2）開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)介。選擇優(yōu)秀的開(kāi)發(fā)工具是開(kāi)發(fā)Android應(yīng)用程序的必要條件。在Android SDK的一系列工具當(dāng)中，包括硬件虛擬設(shè)備與模擬器、Android資源打包輔助工具、Dalvik監(jiān)視服務(wù)以及Android調(diào)試橋工具等。

AVD是運(yùn)行Android系統(tǒng)的虛擬設(shè)備。開(kāi)發(fā)的Android應(yīng)用程序必須通過(guò)AVD才能運(yùn)行。其內(nèi)容包括：照相機(jī)、內(nèi)存和鍵盤(pán)等硬件相關(guān)配置、系統(tǒng)版本的選擇、硬件外觀和屏幕尺寸大小、擴(kuò)展卡大小以及AVD相關(guān)文件的位置等。

Android設(shè)備模擬器是運(yùn)行Dalvik虛擬機(jī)的工具。它可以讓開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)的Android應(yīng)用程序像運(yùn)行在手機(jī)一樣運(yùn)行在開(kāi)發(fā)環(huán)境中，無(wú)需將其安裝在真實(shí)的手機(jī)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試，大大提高了開(kāi)發(fā)調(diào)試效率。

資源打包輔助工具，即AATP，是可對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行打包的輔助工具?？蓪⒏鞣N資源文件以及相關(guān)代碼文件一并打包成可安裝運(yùn)行的.apk文件。

調(diào)試監(jiān)視服務(wù)，即DDMS，是可視化的調(diào)試以及監(jiān)視工具。它主要監(jiān)視應(yīng)用程序的運(yùn)行、內(nèi)存分配、堆棧的使用等情況。

調(diào)試橋及DX工具，是將Java的.class文件轉(zhuǎn)換成虛擬機(jī)可執(zhí)行的.dex文件。

3）應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)。首先是Android界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。主要是利用Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯，利用XML語(yǔ)言描述界面布局。借用Java語(yǔ)言中的UI設(shè)計(jì)理念，利用事件響應(yīng)機(jī)制與布局的管理，每個(gè)XML可以嵌套多個(gè)View，這樣可以豐富用戶(hù)界面的設(shè)計(jì)。其次是數(shù)據(jù)的交互操作。采用MySQL來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，客戶(hù)端必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。實(shí)現(xiàn)此方法需滿(mǎn)足兩個(gè)必要條件，即兩端網(wǎng)絡(luò)的相互訪問(wèn)以及數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于服務(wù)端的開(kāi)通連接。當(dāng)這兩個(gè)條件滿(mǎn)足后，兩端才可進(jìn)行數(shù)據(jù)的操作。操作包括用戶(hù)客戶(hù)端提出查詢(xún)請(qǐng)求時(shí)，會(huì)向相關(guān)服務(wù)器端提出請(qǐng)求，服務(wù)器端會(huì)返回客戶(hù)端的查詢(xún)信息；用戶(hù)客戶(hù)端提出寫(xiě)入請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器端將寫(xiě)入數(shù)據(jù)，并返回是否寫(xiě)入成功的信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于智能手機(jī)在高校校園中的廣泛應(yīng)用，將Android平臺(tái)應(yīng)用到高校學(xué)生信息服務(wù)系統(tǒng)中，能夠有效的解決隨時(shí)應(yīng)用電腦的不便捷問(wèn)題，教師、學(xué)生和家長(zhǎng)為該信息服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用者，為其搭建一個(gè)良好的溝通交流平臺(tái)是非常有必要的。本文針對(duì)如何將Android平臺(tái)應(yīng)用到高校學(xué)生信息服務(wù)系統(tǒng)中做出了一定的介紹和建議，希望能給高校相關(guān)人士一些實(shí)用性參考，使校園的信息服務(wù)功能更強(qiáng)大。

參考文獻(xiàn)

[1]溫敏，艾麗蓉，王志國(guó).Android智能手機(jī)系統(tǒng)中文件實(shí)時(shí)監(jiān)控的研究與實(shí)現(xiàn)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2009（07）.

第3篇：系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)用范文

[關(guān)鍵詞] 系統(tǒng)生物學(xué)；基因組學(xué)；蛋白質(zhì)組學(xué)；計(jì)算生物學(xué)

近代生物學(xué)研究主要是以分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究為主。研究方法皆采用典型的還原論方法。目前為止，還原論的研究已經(jīng)取得了大量的成就，在細(xì)胞甚至在分子層次對(duì)生物體都有了很具體的了解，但對(duì)生物體整體的行為卻很難給出系統(tǒng)、圓滿(mǎn)的解釋。生物科學(xué)還停留在實(shí)驗(yàn)科學(xué)的階段，沒(méi)有形成一套完整的理論來(lái)描述生物體如何在整體上實(shí)現(xiàn)其功能行為，這實(shí)際上是還停留在牛頓力學(xué)思想體系的簡(jiǎn)單系統(tǒng)的研究階段。但是生物體系統(tǒng)具有紛繁的復(fù)雜性[1，2]。盡管對(duì)一個(gè)復(fù)雜的生物系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，研究基因和蛋白質(zhì)是非常重要的，而且它將是我們系統(tǒng)生物學(xué)的基礎(chǔ)，但是僅僅這些尚不能充分揭示一個(gè)生物系統(tǒng)的全部信息。這種研究結(jié)果只限于解釋生物系統(tǒng)的微觀或局部現(xiàn)象，并不能解釋系統(tǒng)整體整合功能的來(lái)源，不能充分揭示一個(gè)生物系統(tǒng)的信息，且忽略了系統(tǒng)中各個(gè)層面的交互、支持、整合等作用，限制了生物學(xué)研究的發(fā)展。在這種現(xiàn)狀下，20世紀(jì)末人類(lèi)基因組計(jì)劃完成后，生物學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家都在考慮一個(gè)問(wèn)題：未來(lái)生物學(xué)研究的方向在哪里？為此學(xué)術(shù)界也不乏辯論。得出的共識(shí)是：生物學(xué)的發(fā)展未來(lái)主要面對(duì)如下問(wèn)題：(1)如何弄清楚單一生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，包括反應(yīng)分子之間的關(guān)系、反應(yīng)方式等；(2)如何研究生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系，包括量化生物學(xué)反應(yīng)及生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)；(3)如何利用計(jì)算機(jī)信息及生物工程技術(shù)進(jìn)行生物反應(yīng)，生物反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，乃至器官及生物體的重建。

早在1969年，Bertalanfy LV就提出了一般系統(tǒng)理論(general systems theory)，他在文章中指出生物體是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，對(duì)其組成及生物學(xué)功能的深入研究最終需要借助于計(jì)算機(jī)和工程學(xué)等其他分支學(xué)科才能完成[3]。1999年，由Leroy Hood創(chuàng)立的系統(tǒng)生物學(xué)(systems biology)則是在以還原論為主流的現(xiàn)代生物學(xué)中反其道而行之，把這種以整體為研究對(duì)象的概念重新提出。他給系統(tǒng)生物學(xué)賦予了這樣的定義，系統(tǒng)生物學(xué)(systems biology)是研究一個(gè)生物系統(tǒng)中所有組成成分(基因、mRNA、蛋白質(zhì)等)的構(gòu)成，以及在特定條件下這些組分間的相互關(guān)系的學(xué)科。換言之，以往的實(shí)驗(yàn)生物學(xué)僅關(guān)心基因和蛋白質(zhì)的個(gè)案，而系統(tǒng)生物學(xué)則要研究所有的基因、所有的蛋白質(zhì)、組分間的所有相互關(guān)系。顯然，系統(tǒng)生物學(xué)是以整體性研究為特征的一種大科學(xué)，是生物學(xué)領(lǐng)域革命性的方法論。以胡德的觀點(diǎn)，基因、蛋白質(zhì)以及環(huán)境之間不同層次的交互作用共同架構(gòu)了整個(gè)系統(tǒng)的完整功能。因此，用系統(tǒng)的方法來(lái)理解一個(gè)生物系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)成為并正在成為生物學(xué)研究方法的主流。利用系統(tǒng)的方法對(duì)其進(jìn)行解析，綜合分析觀察實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)分析。具體通過(guò)建立一定的數(shù)學(xué)模型，并利用其對(duì)真實(shí)生物系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)來(lái)驗(yàn)證模型的有效性，從而揭示出生物體系所蘊(yùn)涵的奧秘，這正是生物學(xué)研究方法的關(guān)鍵所在。

1 系統(tǒng)生物學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容

系統(tǒng)生物學(xué)主要研究實(shí)體系統(tǒng)(如生物個(gè)體、器官、組織和細(xì)胞)的建模與仿真、生化代謝途徑的動(dòng)態(tài)分析、各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的相互作用、基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)以及疾病機(jī)制等[4，5]。

系統(tǒng)生物學(xué)的首要任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，即致力于對(duì)系統(tǒng)的分析與模式識(shí)別，包括對(duì)系統(tǒng)的元素與系統(tǒng)所處環(huán)境的定義，以及對(duì)系統(tǒng)元素之間的相互作用關(guān)系和環(huán)境與系統(tǒng)之間的相互作用的深入分析。具體如生物反應(yīng)中反應(yīng)成分之間的量的關(guān)系，空間位置，時(shí)間次序，反應(yīng)成分之間的因果關(guān)系，特別是反饋調(diào)節(jié)和變量控制等有關(guān)整個(gè)反應(yīng)體系的問(wèn)題等。其次要對(duì)系統(tǒng)的演化進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，包括對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特征、分岔行為、相圖等的分析。掌握了系統(tǒng)的基本演化機(jī)制，使系統(tǒng)具有目標(biāo)性和可操作性，使之按照我們所期望的方向演化，也有助于我們重新構(gòu)建或修復(fù)系統(tǒng)，為組織工程學(xué)的組織設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。另外，系統(tǒng)科學(xué)對(duì)生物系統(tǒng)狀態(tài)的描述是分層次的，對(duì)不同層次進(jìn)行的描述可能是完全不同的；系統(tǒng)科學(xué)對(duì)系統(tǒng)演化機(jī)制的分析更強(qiáng)調(diào)整體與局部的關(guān)系，要分析子系統(tǒng)之間的作用如何形成系統(tǒng)整體的表現(xiàn)、功能，而且對(duì)系統(tǒng)整體的每一行為都要找出其與微觀層次的聯(lián)系。

系統(tǒng)生物學(xué)的研究包括兩方面的內(nèi)容。首先是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的取得，這主要包括提供生物數(shù)據(jù)的各種組學(xué)技術(shù)平臺(tái)，其次是利用計(jì)算生物學(xué)建立生物模型。因此科學(xué)家把系統(tǒng)生物學(xué)分為“濕”的實(shí)驗(yàn)部分（實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的研究)和“干”的實(shí)驗(yàn)部分（計(jì)算機(jī)模擬和理論分析)?！皾瘛?、“干”實(shí)驗(yàn)的完美整合才是真正的系統(tǒng)生物學(xué)。

系統(tǒng)生物學(xué)的技術(shù)平臺(tái)主要為各種組學(xué)研究。這些高通量的組學(xué)實(shí)驗(yàn)構(gòu)成了系統(tǒng)生物學(xué)的技術(shù)平臺(tái)。提供建立模型所需的數(shù)據(jù)，并辨識(shí)出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。其中包括基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、相互作用組學(xué)和表型組學(xué)計(jì)算生物學(xué)通過(guò)建模和理論探索?？梢詾樯锵到y(tǒng)的闡明和定量預(yù)測(cè)提供強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。計(jì)算生物學(xué)包括數(shù)據(jù)開(kāi)采和模擬分析。數(shù)據(jù)開(kāi)采是從各實(shí)驗(yàn)平臺(tái)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)和信息中抽取隱含其內(nèi)的規(guī)律并形成假說(shuō)。模擬分析是用計(jì)算機(jī)驗(yàn)證所形成的假說(shuō)，并對(duì)擬進(jìn)行的體內(nèi)、體外生物學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，最終形成可用于各種生物學(xué)研究和預(yù)測(cè)的虛擬系統(tǒng)。計(jì)算生物學(xué)涉及一些新的數(shù)學(xué)原理和運(yùn)算規(guī)則，需要物理和數(shù)學(xué)來(lái)研究生物學(xué)的最基本的原理，也需要計(jì)算科學(xué)、信息學(xué)、工程學(xué)等進(jìn)行生物工程重建和生物信息傳遞的研究。

2 系統(tǒng)生物學(xué)的研究思路及特點(diǎn)

系統(tǒng)生物學(xué)識(shí)別目標(biāo)生物系統(tǒng)中的各種因素，然后構(gòu)架一個(gè)系統(tǒng)模型，在其中賦予這個(gè)生物系統(tǒng)能動(dòng)性。在此模型中研究細(xì)胞、組織、器官和生物體整體水平，研究結(jié)構(gòu)和功能各異的各種分子及其相互作用，并通過(guò)計(jì)算生物學(xué)來(lái)定量描述和預(yù)測(cè)生物功能、表型和行為。系統(tǒng)生物學(xué)最大的特點(diǎn)即整合。這里的整合主要包括三重含義。首先，把系統(tǒng)內(nèi)不同性質(zhì)的構(gòu)成要素(DNA、mRNA、蛋白質(zhì)、生物小分子等)整合在一起進(jìn)行研究；其次，對(duì)于多細(xì)胞生物，系統(tǒng)生物學(xué)要實(shí)現(xiàn)從基因到細(xì)胞、到器官、到組織甚至是個(gè)體的各個(gè)層次的整合。第三，研究思路和方法的整合。經(jīng)典的分子生物學(xué)研究是一種垂直型的研究，即采用多種手段研究個(gè)別的基因和蛋白質(zhì)。而基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和其他各種“組學(xué)”則是水平型研究，即以單一的手段同時(shí)研究成千上萬(wàn)個(gè)基因或蛋白質(zhì)。而系統(tǒng)生物學(xué)的特點(diǎn)，則是要把水平型研究和垂直型研究整合起來(lái)，成為一種“三維”的研究[6]。

3 系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法

系統(tǒng)生物學(xué)最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展正是由于對(duì)生物系統(tǒng)的干擾手段不斷進(jìn)步促成的。干涉主要分為從上到下(top-down)或從下到上(bottom-up)兩種。從上到下，即由外至里，主要指在系統(tǒng)內(nèi)添加新的元素，觀察系統(tǒng)變化。例如，在系統(tǒng)中增加一個(gè)新的分子以阻斷某一反應(yīng)通路。而從下到上，即由內(nèi)到外，主要是改變系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的某些特征，從而改變整個(gè)系統(tǒng)，如利用基因敲除，改變?cè)谛盘?hào)傳導(dǎo)通路中起重要作用的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平[7]。

目前國(guó)際上系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法根據(jù)所使用研究工具的不同可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是實(shí)驗(yàn)性方法，一類(lèi)是數(shù)學(xué)建模方法。實(shí)驗(yàn)性方法主要是通過(guò)進(jìn)行控制性的反復(fù)實(shí)驗(yàn)來(lái)理解系統(tǒng)[8，9]。首先明確要研究的系統(tǒng)以及所關(guān)注的系統(tǒng)現(xiàn)象或功能，鑒別系統(tǒng)中的所有主要元素，如DNA、mRNA、蛋白質(zhì)等，并收集所有可用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立一個(gè)描述性的初級(jí)模型(比如圖形的)，用以解釋系統(tǒng)是如何通過(guò)這些元素及其之間的相互作用實(shí)現(xiàn)自身功能的。其次在控制其他條件不變的情況下，干擾系統(tǒng)中的某個(gè)元素，由此得到這種干擾情況下系統(tǒng)各種層次水平的一些數(shù)據(jù)，同時(shí)收集系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)變化的數(shù)據(jù)，整合這些數(shù)據(jù)并與初級(jí)模型進(jìn)行比較，對(duì)模型與實(shí)際之間的不符之處通過(guò)提出各種假設(shè)來(lái)進(jìn)行解釋?zhuān)瑫r(shí)修正模型。再設(shè)計(jì)不同的干擾，重復(fù)上面的步驟，直到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型相一致為止。

數(shù)學(xué)建模[10，11]方法在根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)在機(jī)制對(duì)系統(tǒng)建立動(dòng)力學(xué)模型，來(lái)定量描述系統(tǒng)各元素之間的相互作用，進(jìn)而預(yù)測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化結(jié)果。首先選定要研究的系統(tǒng)，確定描述系統(tǒng)狀態(tài)的主要變量，以及系統(tǒng)內(nèi)部和外部環(huán)境中所有影響這些變量的重要因素。然后深入分析這些因素與狀態(tài)變量之間的因果關(guān)系，以及變量之間的相互作用方式，建立狀態(tài)變量的動(dòng)態(tài)演化模型。再利用數(shù)學(xué)工具對(duì)模型進(jìn)行求解或者定性定量分析，充分挖掘數(shù)學(xué)模型所反映系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化性質(zhì)，給出可能的演化結(jié)果，從而對(duì)系統(tǒng)行為進(jìn)行預(yù)測(cè)。

4 當(dāng)代系統(tǒng)生物學(xué)研究熱點(diǎn)

基因表達(dá)、基因轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，以及系統(tǒng)出現(xiàn)疾病的機(jī)制分析等四個(gè)方面是目前系統(tǒng)生物學(xué)研究的主要陣地。

基因組醫(yī)學(xué)(genomic medicine)是以人類(lèi)基因組為基礎(chǔ)的生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的革命。生命科學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)結(jié)合，將人類(lèi)基因組研究成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用到臨床實(shí)踐中，是后基因組時(shí)代最重要的研究方向之一。人類(lèi)基因組計(jì)劃從完成和多種疾病相關(guān)的基因研究發(fā)現(xiàn)，迅速進(jìn)入到蛋白質(zhì)組學(xué)、染色體組和人類(lèi)疾病基因的研究，通過(guò)單基因或復(fù)雜多基因疾病的相關(guān)基因研究和疾病易感因素分析，達(dá)到揭示基因與疾病的關(guān)系之目的；遺傳背景與環(huán)境因素綜合作用對(duì)疾病發(fā)生發(fā)展的影響；為疾病的診斷、預(yù)防和治療、預(yù)后和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)提供依據(jù)。基因組醫(yī)學(xué)將大大提高我們對(duì)健康和疾病狀態(tài)的分子基礎(chǔ)的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)研制有效干預(yù)方法的能力。

后基因組(post-genome)的交叉學(xué)科研究是目前生命科學(xué)研究的前沿。交叉學(xué)科是一個(gè)新的研究領(lǐng)域，范圍非常廣闊，如基因組、蛋白質(zhì)組、轉(zhuǎn)錄組等等，從而出現(xiàn)許多新的交叉學(xué)科。

細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signal transduction)的研究是當(dāng)前細(xì)胞生命活動(dòng)研究的重要課題。細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白質(zhì)組學(xué)是功能蛋白質(zhì)組學(xué)的重要組成部分。系統(tǒng)地研究多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中蛋白質(zhì)及蛋白質(zhì)間相互關(guān)系及其作用規(guī)律，細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路網(wǎng)絡(luò)化，其作用模式、通路、功能機(jī)制、調(diào)控多樣化，細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu)、功能、途徑的異常在癌癥、心血管疾病、糖尿病和大多數(shù)疾病中起重要作用。對(duì)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的了解，已成為創(chuàng)新藥物、防病治病的關(guān)鍵。細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)不是一門(mén)單一學(xué)科，而是多種學(xué)科，如細(xì)胞學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)和藥理學(xué)等多學(xué)科的交叉學(xué)科。

5 現(xiàn)階段系統(tǒng)生物學(xué)存在的問(wèn)題

目前的系統(tǒng)生物學(xué)研究還只是初步使用動(dòng)力學(xué)建模方法來(lái)定量描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化行為，這種方法對(duì)簡(jiǎn)單巨系統(tǒng)是適用的，但是在運(yùn)用到復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出很多的局限性，有很多問(wèn)題就不能解決。生物體系統(tǒng)的復(fù)雜程度超乎我們的想象，現(xiàn)階段不宜研究整個(gè)生物體系統(tǒng)，可以從研究“小系統(tǒng)”(生物體中具有一定功能、相對(duì)獨(dú)立的部分，將其看成一個(gè)“系統(tǒng)”)開(kāi)始，當(dāng)然如何正確地分析這個(gè)小系統(tǒng)本身也不是件易事。

5.1現(xiàn)有技術(shù)水平的限制

著眼于整體的系統(tǒng)生物學(xué)對(duì)技術(shù)、儀器的依賴(lài)性大大超過(guò)傳統(tǒng)的分子生物學(xué)。高通量、大規(guī)模的基因組及蛋白質(zhì)組等的發(fā)展都是建立于新技術(shù)、新儀器出現(xiàn)基礎(chǔ)之上。就目前的技術(shù)水平來(lái)講，距系統(tǒng)生物學(xué)所要求達(dá)到的理想水平還相差很遠(yuǎn)。由于技術(shù)發(fā)展的不均衡造成了系統(tǒng)中各個(gè)水平上的研究不均衡。基因組和基因表達(dá)方面的研究已經(jīng)比較成熟，而在其他水平如蛋白質(zhì)、小分子代謝物等的研究仍處于起步階段。各種蛋白質(zhì)在數(shù)量上的巨大差異是全面分析低豐度蛋白質(zhì)的一大障礙。而低豐度蛋白往往是最重要的生物調(diào)節(jié)分子，如何加強(qiáng)對(duì)低豐度蛋白的高通量研究，將是對(duì)蛋白質(zhì)組應(yīng)用前景的重要保障。同樣，如何研究系統(tǒng)內(nèi)存在的非遺傳性分子即細(xì)胞中存在的成百上千的獨(dú)立的代謝底物及其他各種類(lèi)型的大小分子，它們?cè)诨虮磉_(dá)、酶的構(gòu)象形成等方面有著重要作用。建立適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)系統(tǒng)檢測(cè)這些分子的變化是系統(tǒng)生物學(xué)能否發(fā)展的關(guān)鍵。

5.2分析水平的限制

系統(tǒng)的復(fù)雜性決定了全面分析的復(fù)雜性。人類(lèi)基因組計(jì)劃的實(shí)施提供了龐大的信息資源，已讓人眼花繚亂，而對(duì)于較核苷酸復(fù)雜得多的蛋白質(zhì)及代謝物等的分析將是更大的挑戰(zhàn)。如何系統(tǒng)而詳盡地為公共數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息加上注解，對(duì)這些復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和分析將成為系統(tǒng)生物學(xué)發(fā)展的瓶頸。

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第4篇：系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)用范文

一、合成生物學(xué)：新千年的科學(xué)技術(shù)

新的研究格局在世紀(jì)之交已經(jīng)呈現(xiàn)，其中生物科學(xué)的地位日益凸顯，數(shù)十年前還不敢想象的技術(shù)現(xiàn)在似乎可以實(shí)現(xiàn)。但是，新世紀(jì)面臨著新挑戰(zhàn)。世界人口日益增加，氣候變化、糧食和能源需求增加、疾病傳播等一系列新的問(wèn)題隨之出現(xiàn)。許多科學(xué)家和工程師認(rèn)為，可以通過(guò)合成生物學(xué)這一新興而又具有變革潛力的學(xué)科應(yīng)對(duì)新世紀(jì)面臨的部分挑戰(zhàn)。

合成生物學(xué)是一門(mén)將科學(xué)和工程方法相結(jié)合進(jìn)行生物學(xué)研究和操控的新興學(xué)科。雖然合成生物學(xué)還處在“幼年期”――其核心研究?jī)?nèi)容主要局限于尋找和提煉可執(zhí)行具體基因功能或生物化學(xué)功能的生物元件，并改善DNA合成和構(gòu)建的方法――但目標(biāo)遠(yuǎn)大。合成生物學(xué)家們希望設(shè)計(jì)并構(gòu)建人工合成的生物系統(tǒng)，最終用于工業(yè)制造、糧食生產(chǎn)，并提高全球健康水平。

一般而言，合成生物學(xué)是指運(yùn)用工程學(xué)原理，設(shè)計(jì)和構(gòu)建新的生物元器件和系統(tǒng)，并重新設(shè)計(jì)現(xiàn)有的、天然的生物系統(tǒng)，用于有益目的。它源于生物學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域一個(gè)世紀(jì)的研究成果，但離不開(kāi)工程學(xué)、計(jì)算科學(xué)、信息技術(shù)等領(lǐng)域的重大突破。

合成生物學(xué)具有以下重要特點(diǎn)：（1）它是生物學(xué)研究的新穎方法。與傳統(tǒng)的生命機(jī)制探索方法完全相反，合成生物學(xué)注重生產(chǎn)定制化的細(xì)胞、有機(jī)體和生命體。（2）應(yīng)用工程學(xué)方法生產(chǎn)生命體。合成生物學(xué)通常應(yīng)用工程學(xué)原理設(shè)計(jì)執(zhí)行特定功能的簡(jiǎn)化的生物元素。（3）依賴(lài)于非等級(jí)化的科研和商業(yè)化網(wǎng)絡(luò)。合成生物學(xué)向著橫向的、全球化的研究方式發(fā)展，通過(guò)社交網(wǎng)絡(luò)，它吸引了世界各地的年輕科學(xué)家。（4）需要響應(yīng)社會(huì)關(guān)切。合成生物學(xué)是新興的學(xué)科和技術(shù)，需要充分考慮該技術(shù)的倫理、法律和社會(huì)影響，以及人們對(duì)其生物安全、監(jiān)管和知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題的關(guān)切。

二、合成生物學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略

1.中國(guó)。中國(guó)認(rèn)為合成生物學(xué)將帶來(lái)技術(shù)推動(dòng)的新一輪經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，因此努力成為該領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先者。目前，中國(guó)每年對(duì)合成生物學(xué)的研發(fā)投資達(dá)到2.6億元，每年發(fā)表合成生物學(xué)論文400余篇，約占世界總量的10%，論文被引次數(shù)居全球第7。中國(guó)已經(jīng)制訂了合成生物學(xué)戰(zhàn)略路線圖，規(guī)劃了技術(shù)、工業(yè)應(yīng)用、醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)等方面的中長(zhǎng)期目標(biāo)。未來(lái)5年，將建立標(biāo)準(zhǔn)元件數(shù)據(jù)庫(kù)，形成設(shè)計(jì)生物元器件的計(jì)算能力；形成化學(xué)品和生物材料的模塊化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力；對(duì)可增強(qiáng)植物耐旱性和耐堿性的生物元件進(jìn)行驗(yàn)證設(shè)計(jì)。未來(lái)10年，將擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)元器件數(shù)據(jù)庫(kù)，形成設(shè)計(jì)生物系統(tǒng)的計(jì)算能力；商業(yè)化生產(chǎn)某些化學(xué)品和生物材料；對(duì)合成固氮器件進(jìn)行驗(yàn)證設(shè)計(jì)。未來(lái)20年，將形成生物系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建模和驗(yàn)證一體化平臺(tái)；商業(yè)化生產(chǎn)眾多自然化合物、藥品、化學(xué)品和生物燃料；臨床應(yīng)用生物元件和系統(tǒng)，用于檢測(cè)、控制和治療主要疾??；創(chuàng)造人工微生物。

2.英國(guó)。英國(guó)政府把合成生物學(xué)視為非常有商業(yè)前景的革命性平臺(tái)，熱切期望在合成生物學(xué)領(lǐng)域占據(jù)世界領(lǐng)先地位。英國(guó)政府決定成立合成生物學(xué)領(lǐng)導(dǎo)委員會(huì)，促進(jìn)各領(lǐng)域的討論與公私合作，由部長(zhǎng)和資深業(yè)界人士擔(dān)任聯(lián)合主席。英國(guó)計(jì)劃開(kāi)展合成生物學(xué)投資如下：公共投資5000萬(wàn)英鎊，其中多達(dá)650萬(wàn)英鎊用于鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)投資；英國(guó)工程與自然科學(xué)研究理事會(huì)投資600萬(wàn)英鎊，鼓勵(lì)大學(xué)探索新產(chǎn)品商業(yè)化；將合成生物學(xué)研發(fā)和相關(guān)的倫理、法律及社會(huì)影響研究的資助整合起來(lái)；生物技術(shù)與生物科學(xué)研究理事會(huì)支持16個(gè)機(jī)構(gòu)從事5個(gè)跨國(guó)研究項(xiàng)目；撥款1億英鎊，用于未來(lái)3-5年對(duì)10萬(wàn)名患者進(jìn)行全基因組測(cè)序。

3.美國(guó)。美國(guó)很早就是合成生物學(xué)領(lǐng)跑者。美國(guó)政府每年向合成生物學(xué)研究投入約1.4億美元，其中美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)投入約7200萬(wàn)美元。2008年美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)投入1600萬(wàn)美元資助合成生物學(xué)工程研究中心。美國(guó)國(guó)防部力圖將合成生物學(xué)提升為一種制造平臺(tái)，美國(guó)能源部也圍繞合成生物學(xué)啟動(dòng)了一些行動(dòng)。不過(guò)，美國(guó)聯(lián)邦政府還沒(méi)有制訂合成生物學(xué)投資或管理的整體規(guī)劃。本屆政府的《國(guó)家生物經(jīng)濟(jì)藍(lán)圖》雖然提到了合成生物學(xué)，但沒(méi)有提出具體的行動(dòng)計(jì)劃。2010年，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬指示總統(tǒng)生物倫理問(wèn)題研究委員會(huì)對(duì)合成生物學(xué)進(jìn)行評(píng)估，并制定倫理指南，意在使風(fēng)險(xiǎn)最小化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)公共利益最大化。

三、合成生物學(xué)帶來(lái)的機(jī)遇

合成生物學(xué)會(huì)帶來(lái)新一輪產(chǎn)業(yè)發(fā)展浪潮。產(chǎn)業(yè)界大量投資合成生物學(xué)，認(rèn)為伴隨著基因組學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)的不斷進(jìn)步，合成生物學(xué)將通過(guò)生物制造給產(chǎn)品和物質(zhì)開(kāi)發(fā)帶來(lái)革命性影響。到21世紀(jì)頭十年的中葉，全球就約有3000家生物技術(shù)公司，其中基因合成公司遍及五大洲，每年生產(chǎn)約5萬(wàn)條基因。生物產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)上舉足輕重。2010年，美國(guó)的生物經(jīng)濟(jì)（包括轉(zhuǎn)基因作物、生物產(chǎn)品和工業(yè)生物技術(shù)）產(chǎn)值約為3000多億美元，超過(guò)美國(guó)GDP的2% 。據(jù)市場(chǎng)研究公司BBC Research估計(jì)，2011年合成生物學(xué)（包括支撐技術(shù)、生物元件及其組合產(chǎn)品）全球市場(chǎng)價(jià)值為16億美元，2016年將達(dá)到108億美元。

企業(yè)紛紛投資頗具前景的人工改造的生物產(chǎn)品，包括微生物、植物橡膠、生物基丙烯酸樹(shù)脂、產(chǎn)于生物廢料的綠色化學(xué)品、維生素以及用可再生碳水化合物生產(chǎn)的生物柴油。美國(guó)安倫捷科技公司副總裁達(dá)琳?所羅門(mén)認(rèn)為，合成生物學(xué)是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新一輪浪潮，生物制造將以可持續(xù)原料取代傳統(tǒng)原料，從而改變所有產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，使全球經(jīng)濟(jì)更為可持續(xù)。

合成生物學(xué)的大規(guī)模應(yīng)用及市場(chǎng)推廣要耗費(fèi)數(shù)十年時(shí)間，不過(guò)DNA測(cè)序、計(jì)算技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的齊頭并進(jìn)會(huì)縮短這一進(jìn)程。專(zhuān)家們預(yù)計(jì)：未來(lái)5年，將會(huì)形成數(shù)個(gè)全球性的合成生物學(xué)研究平臺(tái)；未來(lái)10年，合成生物產(chǎn)品產(chǎn)值將達(dá)200億美元，生產(chǎn)細(xì)胞以制造大宗化學(xué)品和精細(xì)化學(xué)品將成為常態(tài)；未來(lái)20-30年，將理性地合成多細(xì)胞組織或器官，細(xì)胞計(jì)算系統(tǒng)將得到廣泛應(yīng)用，新穎的生物制造工藝將被應(yīng)用于生產(chǎn)非生物產(chǎn)品。

四、合成生物學(xué)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

要充分釋放合成生物學(xué)的潛力，需要克服技術(shù)、監(jiān)管、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等諸多挑戰(zhàn)。

1.技術(shù)挑戰(zhàn)。發(fā)展合成生物學(xué)在元件及應(yīng)用、互操作、度量、量產(chǎn)成本控制、工具及軟件等方面面臨挑戰(zhàn)。在元件及應(yīng)用方面，開(kāi)發(fā)一大批標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、行為可預(yù)測(cè)、可廣泛應(yīng)用的生物元器件是近在眼前的挑戰(zhàn)。盡管有數(shù)以千計(jì)的生物元件已編目，但可重復(fù)且可靠的生物元件并非廣泛可用。在互操作方面，合成生物學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵之一是開(kāi)發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)化的生物元件，像模塊一樣可靠地組裝，視情調(diào)整。為了得到普遍認(rèn)可和應(yīng)用，生物器件和系統(tǒng)的每個(gè)元件以及數(shù)據(jù)庫(kù)、度量單位和可擴(kuò)充系統(tǒng)在不同尺度和水平上都要兼容。在度量方面，準(zhǔn)確度量系統(tǒng)性能是合成生物學(xué)面臨的迫切挑戰(zhàn)，有必要形成能支持多種度量類(lèi)型的基礎(chǔ)設(shè)施，而且未來(lái)全球統(tǒng)一的度量單位與度量本身一樣重要。在量產(chǎn)成本控制方面，經(jīng)濟(jì)合算地生產(chǎn)工業(yè)化學(xué)品需要工程化生產(chǎn)高效微生物株，然而，現(xiàn)在開(kāi)發(fā)含有合成生物元件的可行產(chǎn)品仍是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。在工具和軟件方面，改進(jìn)數(shù)據(jù)收集工具、軟件和硬件對(duì)于合成生物學(xué)發(fā)展也很重要。除了可降低合成生物元件成本的自動(dòng)化工藝外，專(zhuān)業(yè)化計(jì)算工具（如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和建模工具）的缺乏也阻礙了合成生物學(xué)的發(fā)展。

2.監(jiān)管問(wèn)題?？茖W(xué)進(jìn)展往往快于政策制定，同時(shí)合成生物學(xué)的界限也在不斷變化，因此在早期就應(yīng)關(guān)注與合成生物學(xué)治理和監(jiān)管相關(guān)的問(wèn)題。

3.知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題。構(gòu)建新的生物元件帶來(lái)了一系列問(wèn)題：對(duì)生物元件的權(quán)利是否應(yīng)私有？如何進(jìn)行生物元件登記？是否應(yīng)對(duì)其申請(qǐng)專(zhuān)利？不同的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和分享安排如何影響合成生物學(xué)的進(jìn)步與創(chuàng)新？目前各國(guó)專(zhuān)利法規(guī)定不一。合成生物學(xué)在現(xiàn)有或新的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系下能否蓬勃發(fā)展是研究人員關(guān)注的一個(gè)重大問(wèn)題。鑒于已經(jīng)開(kāi)發(fā)的合成生物元件數(shù)量巨大，并且企業(yè)對(duì)商業(yè)化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)有濃厚的興趣，解決知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題異常重要。

4.包容問(wèn)題。合成生物學(xué)是交叉性學(xué)科，既產(chǎn)生于多個(gè)學(xué)科，又回饋于這些學(xué)科。持續(xù)包容對(duì)于合成生物學(xué)的持續(xù)發(fā)展十分重要。一方面，要與產(chǎn)業(yè)界、監(jiān)管和政策制定機(jī)構(gòu)交流合作，使技術(shù)推動(dòng)與市場(chǎng)拉動(dòng)相結(jié)合。另一方面，還要使更多的公眾參與合成生物學(xué)對(duì)話，了解其可能存在的內(nèi)在風(fēng)險(xiǎn)，討論有關(guān)的生物安全和倫理問(wèn)題。

（作者：賈 偉，中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所副研究員，主要研究方向?yàn)閲?guó)外科技政策與發(fā)展戰(zhàn)略。

劉潤(rùn)生，中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所助理研究員，科技參考研究室負(fù)責(zé)人，主要從事科技戰(zhàn)略與政策研究。）

鏈接：

合成生物學(xué)（synthetic biology），最初由Hobom B.于1980年提出來(lái)表述基因重組技術(shù)，隨著分子系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展，2000年E. Kool在美國(guó)化學(xué)年會(huì)上重新提出來(lái)，2003年國(guó)際上定義為基于系統(tǒng)生物學(xué)的遺傳工程和工程方法的人工生物系統(tǒng)研究。

“合成生物學(xué)”更早可追蹤到波蘭科學(xué)家Waclaw Szybalski采用“合成生物學(xué)”術(shù)語(yǔ)，以及目睹分子生物學(xué)進(jìn)展、限制性?xún)?nèi)切酶發(fā)現(xiàn)等可能導(dǎo)致合成生物體的預(yù)測(cè)?！跋到y(tǒng)生物學(xué)”則可追蹤到貝塔朗菲的“有機(jī)生物學(xué)”及定義“有機(jī)”為“整體或系統(tǒng)”概念，以及闡述采用開(kāi)放系統(tǒng)論、數(shù)學(xué)模型與計(jì)算機(jī)方法研究生物學(xué)。

第5篇：系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)用范文

Statistical and Machine

Learning Approaches for

Network Analysis

2012，344p

Hardcover

ISBN9783527331833

M·德默等編

圖形結(jié)構(gòu)被用于計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的結(jié)構(gòu)信息時(shí)，對(duì)圖形信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析就成為可能。生物信息學(xué)、分子與系統(tǒng)生物學(xué)、理論物理、計(jì)算機(jī)科學(xué)、化學(xué)、工程等多個(gè)領(lǐng)域都在利用這一特點(diǎn)充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)在分析和統(tǒng)計(jì)方面的優(yōu)勢(shì)。本書(shū)的一個(gè)重要特點(diǎn)就是將諸如圖論、機(jī)器學(xué)習(xí)及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析之類(lèi)的理論相互結(jié)合，形成一個(gè)新領(lǐng)域，以交叉學(xué)科的方式探索復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)?；蚪M、蛋白質(zhì)，信號(hào)以及代謝組學(xué)數(shù)據(jù)的大規(guī)模生成使得復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建成為可能，它為理解生理學(xué)以及病理學(xué)狀態(tài)的分子基礎(chǔ)提供了一個(gè)嶄新的框架。網(wǎng)絡(luò)和基于網(wǎng)絡(luò)的方法用于生物學(xué)中以便表征基因組、遺傳機(jī)理以及蛋白質(zhì)信號(hào)。疾病被看作關(guān)鍵細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)的異常干擾。如今，在對(duì)諸如癌癥、糖尿病等的復(fù)雜疾病的干預(yù)中，就使用網(wǎng)絡(luò)理論來(lái)分析。

本書(shū)共有11章：1.重構(gòu)及劃分生物網(wǎng)絡(luò)計(jì)算方法概論； 2.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)入門(mén)：度量、統(tǒng)計(jì)性質(zhì)及模型； 3.進(jìn)化中的生物網(wǎng)絡(luò)建模； 4.內(nèi)含動(dòng)力學(xué)的生物網(wǎng)絡(luò)的模塊性配置； 5.統(tǒng)計(jì)概算機(jī)對(duì)管理網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模因果推理的影響； 6.加權(quán)頻譜分布：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析的度量； 7.進(jìn)化中的隨機(jī)二部圖的結(jié)構(gòu)； 8.圖形內(nèi)核； 9.用于早老性癡呆病的基于網(wǎng)絡(luò)的信息協(xié)同分析； 10.結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中基于密度的集合枚舉； 11.采用加權(quán)圖形內(nèi)核的下位詞析取。

本書(shū)第1主編是奧地利健康與生命大學(xué)生物信息學(xué)和轉(zhuǎn)化研究所所長(zhǎng)，他在生物信息學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)和應(yīng)用離散數(shù)學(xué)領(lǐng)域130篇。他是Wiley出版的《復(fù)雜疾病醫(yī)學(xué)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》《復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析》和《微陣列數(shù)據(jù)分析》等書(shū)的合作編者。

本書(shū)可用作應(yīng)用離散數(shù)學(xué)、生物信息學(xué)、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)科學(xué)專(zhuān)業(yè)跨學(xué)科研究生課程的補(bǔ)充讀物，對(duì)于這些領(lǐng)域的研究人員和專(zhuān)業(yè)人員，也是一本有價(jià)值的參考書(shū)。

胡光華，退休高工

（原中國(guó)科學(xué)院物理學(xué)研究所）

第6篇：系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：高中生物課程；“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊；知識(shí)結(jié)構(gòu)；科學(xué)方法

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為《標(biāo)準(zhǔn)》）在課程結(jié)構(gòu)上發(fā)生了比較大的變化，其中包括設(shè)置了“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”這個(gè)必修模塊。對(duì)這種新穎的設(shè)計(jì)，有許多教師不理解，也有一些教師從科學(xué)性和合理性方面提出了質(zhì)疑。本文就此談一下個(gè)人的看法。

一、生物課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)體系的建構(gòu)

1959年，布魯納（Jerome S.Bruner）在《教育過(guò)程》中提出了他的結(jié)構(gòu)主義課程的思想，他主張：“不論我們選教什么學(xué)科，務(wù)必使學(xué)生理解該學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)就是學(xué)習(xí)事物是怎樣相互關(guān)聯(lián)的?！弊源艘院?，課程內(nèi)容要結(jié)構(gòu)化，成為課程專(zhuān)家的普遍追求。

（一）生物課程內(nèi)容體系改革的必要性

傳統(tǒng)的高中生物課程以生命的基本特征來(lái)組織內(nèi)容，這也是傳統(tǒng)的普通生物學(xué)的學(xué)科結(jié)構(gòu)。但是，我們現(xiàn)在必須考慮兩個(gè)問(wèn)題。一是現(xiàn)代課程論認(rèn)為課程體系要反映學(xué)科體系，但不等同于學(xué)科體系。它除了考慮學(xué)科體系，還要考慮學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展和社會(huì)需求。生物學(xué)科的內(nèi)容包括由事實(shí)、概念、原理和規(guī)律組成的理論體系，及其隱含的學(xué)科思想和方法。因此，生物課程的內(nèi)容既可以根據(jù)知識(shí)理論體系建構(gòu)，也可以根據(jù)學(xué)科思想和方法建構(gòu)，兩者各有其合理性。二是20世紀(jì)后半期發(fā)生的“生物學(xué)革命”，使生物學(xué)的“范式”發(fā)生了改變。庫(kù)恩（T.S.Kuhn）在《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》一書(shū)中說(shuō)：“科學(xué)革命以后，教科書(shū)和它們提出的歷史傳統(tǒng)必須重寫(xiě)?！崩?，已故陳閱增先生主編的《普通生物學(xué)》，就打破了傳統(tǒng)的普通生物學(xué)學(xué)科體系，根據(jù)當(dāng)代生命科學(xué)從微觀到宏觀的發(fā)展，“按生命的主要結(jié)構(gòu)層次，從低層到高層安排。”[1]

（二）構(gòu)建生物課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)體系的思路

課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建的依據(jù)，是課程內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系和心理學(xué)方面的關(guān)系。邏輯關(guān)系指學(xué)科知識(shí)之間內(nèi)在的聯(lián)系，心理學(xué)方面的關(guān)系指按照編者所理解的學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展，把課程內(nèi)容加以組織的關(guān)系。對(duì)科學(xué)課程而言，一般的傾向是在高年級(jí)采取邏輯結(jié)構(gòu)的體系，在低年級(jí)以心理學(xué)結(jié)構(gòu)的體系為主。我國(guó)的課程向來(lái)關(guān)注知識(shí)體系，構(gòu)建高中生物課程的思路，按我國(guó)的國(guó)情只能取前者。

按邏輯關(guān)系構(gòu)建課程體系，又可以有不同的方法。例如，1.可以按形式邏輯的方法，將若干科學(xué)事實(shí)或概念作為邏輯起點(diǎn)，通過(guò)演繹推理構(gòu)建一個(gè)公理化的體系。這種方法在物理、化學(xué)中用得較多，對(duì)生物課程，《標(biāo)準(zhǔn)》首次將概念列入了課程目標(biāo)，《標(biāo)準(zhǔn)》中“遺傳與進(jìn)化”模塊的內(nèi)容，也主要以類(lèi)似的方法構(gòu)建；但由于生命系統(tǒng)的復(fù)雜性和生命現(xiàn)象的不確定性，以形式邏輯構(gòu)建知識(shí)體系只能適用于生物科學(xué)的少數(shù)領(lǐng)域。2.進(jìn)化論無(wú)疑是生命科學(xué)中最大的一個(gè)統(tǒng)一理論，研究生物進(jìn)化的機(jī)制不僅要追溯漫長(zhǎng)的生命歷史，覆蓋各種生物進(jìn)化現(xiàn)象，并與生命起源承接，還要能對(duì)現(xiàn)今全部的生命現(xiàn)象給出說(shuō)明。我國(guó)在20世紀(jì)50年代，曾在普通高中開(kāi)設(shè)“達(dá)爾文主義基礎(chǔ)”課程，希望以進(jìn)化論為框架構(gòu)建生物課程體系；但由于進(jìn)化論遠(yuǎn)未成熟，結(jié)果使生物課程受哲學(xué)的支配而走上非科學(xué)的道路。3.當(dāng)代生物學(xué)的發(fā)展，形成了系統(tǒng)生物學(xué)（Systems Biology）。對(duì)生命的本質(zhì)，生物學(xué)界長(zhǎng)期存在活力論和還原論之爭(zhēng)。20世紀(jì)30年代后，科學(xué)界對(duì)生命的本質(zhì)提出了新的認(rèn)識(shí)，就是機(jī)體系統(tǒng)論。1952年，美籍奧地利生物學(xué)家、系統(tǒng)論創(chuàng)始人貝塔朗菲（L.V.Bartalanffy）出版了英文版的《生命問(wèn)題──現(xiàn)代生物學(xué)思想評(píng)價(jià)》，提出了機(jī)體系統(tǒng)論的基本原理：整體原理（組織原理）、動(dòng)態(tài)原理、自主原理。這些原理表明：生物有機(jī)體是一個(gè)獨(dú)特的組織系統(tǒng)，其個(gè)別部分和個(gè)別事件受整體條件的制約，遵循系統(tǒng)規(guī)律；生命有機(jī)體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生于連續(xù)流動(dòng)的過(guò)程，具有調(diào)整和適應(yīng)能力；生命有機(jī)體是一個(gè)具有自主活動(dòng)能力的系統(tǒng)。[2]1968年，貝塔朗菲又在此書(shū)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步寫(xiě)成《一般系統(tǒng)論──基礎(chǔ)、發(fā)展、應(yīng)用》，創(chuàng)立了系統(tǒng)論，生物學(xué)也由此發(fā)展出“系統(tǒng)生物學(xué)”。系統(tǒng)生物學(xué)的一個(gè)重要方面，就是利用系統(tǒng)概念、系統(tǒng)思想和系統(tǒng)方法來(lái)理解生物學(xué)知識(shí)，重新整合原有的生物科學(xué)知識(shí)體系。這已成為“生物學(xué)革命”的內(nèi)容之一，國(guó)際上稱(chēng)為“利用系統(tǒng)方法進(jìn)行生物學(xué)革命”?！胺€(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊的知識(shí)結(jié)構(gòu)就是以系統(tǒng)生物學(xué)的思想構(gòu)建的。

二、“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊的知識(shí)結(jié)構(gòu)

（一）關(guān)于穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)和環(huán)境

穩(wěn)態(tài)的概念最初來(lái)自生理學(xué)。生理學(xué)把維持內(nèi)環(huán)境理化性質(zhì)相對(duì)恒定的狀態(tài)叫做穩(wěn)態(tài)。穩(wěn)態(tài)是一種復(fù)雜的、由體內(nèi)各種調(diào)節(jié)機(jī)制所維持的動(dòng)態(tài)平衡，一方面是代謝過(guò)程使內(nèi)環(huán)境理化性質(zhì)的相對(duì)恒定遭到破壞，另一方面是通過(guò)調(diào)節(jié)使平衡恢復(fù)。整個(gè)機(jī)體的生命活動(dòng)正是在穩(wěn)態(tài)不斷受到破壞而又同時(shí)得到恢復(fù)的過(guò)程中得以維持和進(jìn)行。后來(lái)，穩(wěn)態(tài)的概念逐步擴(kuò)展，它不僅被用來(lái)說(shuō)明內(nèi)環(huán)境理化特性的動(dòng)態(tài)平衡，而且人們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞、群落和生態(tài)系統(tǒng)在沒(méi)有受到激烈的外界環(huán)境因素影響時(shí)，也都處于類(lèi)似的狀態(tài)，都可以用穩(wěn)態(tài)這個(gè)概念來(lái)說(shuō)明它們相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的維持和調(diào)節(jié)。

穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的概念原來(lái)也來(lái)自個(gè)體水平的生理學(xué)，例如，哺乳動(dòng)物體內(nèi)的溫度、滲透壓、pH以及各種電解質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物的濃度都保持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，這是在其自身神經(jīng)體液系統(tǒng)調(diào)節(jié)下，隨時(shí)進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。生態(tài)系統(tǒng)雖然沒(méi)有與此類(lèi)似的調(diào)節(jié)機(jī)制，但也具有一定的抵御環(huán)境壓力、保持平衡狀態(tài)的能力。特別是成熟的生態(tài)系統(tǒng)，每年的能量收支大致相等，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)近于“封閉式”，流失極少，系統(tǒng)能相當(dāng)長(zhǎng)久地保持一定的外觀和結(jié)構(gòu)，這些都是穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的結(jié)果。

（二）“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊概念體系的建立

任何一門(mén)科學(xué)，都是一個(gè)相對(duì)完整的理論體系，都是一個(gè)知識(shí)系統(tǒng)。從一般形式上看，都是由科學(xué)事實(shí)、基本概念、特定方法、相應(yīng)理論以及應(yīng)用范例等構(gòu)成的。以生命的基本特征為框架來(lái)整理和概括生物科學(xué)事實(shí)，雖然容易被理解，而且從科學(xué)發(fā)展過(guò)程來(lái)看，分門(mén)別類(lèi)地劃分和組織材料，確實(shí)是一切科學(xué)的一項(xiàng)必不可少的任務(wù)，但是科學(xué)事實(shí)本身和若干科學(xué)事實(shí)的簡(jiǎn)單堆砌畢竟還不等于科學(xué)。事實(shí)只有以系統(tǒng)的概括的形式表現(xiàn)出來(lái)，并且成為概念和規(guī)律的根據(jù)和驗(yàn)證時(shí)，才能夠變成科學(xué)知識(shí)的組成部分。

以這樣的觀點(diǎn)來(lái)看《標(biāo)準(zhǔn)》中“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊的內(nèi)容，“3.1植物的激素調(diào)節(jié)”和“3.2動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”兩個(gè)單元，提供的是經(jīng)過(guò)整理的科學(xué)事實(shí)，它們是建立科學(xué)理論的基礎(chǔ)和前提。在后續(xù)單元中，“說(shuō)明穩(wěn)態(tài)的生理意義”和“闡明生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”等知識(shí)點(diǎn)，提出了“穩(wěn)態(tài)”的概念；“舉例說(shuō)明神經(jīng)、體液調(diào)節(jié)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用”“概述人體免疫系統(tǒng)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用”“舉例說(shuō)出生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞”等知識(shí)點(diǎn)，提出了“調(diào)節(jié)”和“環(huán)境”的概念?？茖W(xué)概念是由大量科學(xué)事實(shí)和經(jīng)驗(yàn)材料經(jīng)過(guò)理性加工和提煉而形成的，科學(xué)概念一旦獲得，就會(huì)使人們的認(rèn)識(shí)發(fā)生飛躍，使已有的知識(shí)系統(tǒng)化、理論化。然而，概念雖然重要，但僅有概念還不能形成科學(xué)理論，概念只是理論的邏輯起點(diǎn)。在穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)和環(huán)境概念的后面，還有一個(gè)更核心的概念，就是“系統(tǒng)”。因?yàn)榉€(wěn)態(tài)是系統(tǒng)的狀態(tài)，調(diào)節(jié)是系統(tǒng)的行為，環(huán)境是系統(tǒng)的存在。這樣，“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊就以“系統(tǒng)”這個(gè)本體論概念作為核心概念，以“穩(wěn)態(tài)”“環(huán)境”和“調(diào)節(jié)”三個(gè)科學(xué)通用概念把生物個(gè)體水平和生態(tài)系統(tǒng)水平的要素、行為、穩(wěn)定和發(fā)展等問(wèn)題統(tǒng)一起來(lái)，并以“描述體溫調(diào)節(jié)、水鹽調(diào)節(jié)、血糖調(diào)節(jié)”“描述群落的結(jié)構(gòu)特征”“闡明群落的演替”“討論某一生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”等作為這個(gè)理論體系的應(yīng)用范例。

需要明確的是，這個(gè)概念體系是隱性而不是顯性的，是運(yùn)用系統(tǒng)生物學(xué)的思想建立的。教材如何編寫(xiě)，教學(xué)如何進(jìn)行，則需按具體情況而定。

三、“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊的科學(xué)方法

一個(gè)科學(xué)的理論體系，除了科學(xué)事實(shí)、基本概念、相應(yīng)理論和應(yīng)用范例，還有一個(gè)重要的方面是特定方法?！胺€(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊的科學(xué)方法，主要是系統(tǒng)分析方法以及以模型和數(shù)學(xué)方法為主的邏輯方法。

（一）系統(tǒng)分析的思想和方法

《標(biāo)準(zhǔn)》在“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊的前言中指出：“本模塊選取有關(guān)生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)與穩(wěn)態(tài)的知識(shí)、生物與環(huán)境的知識(shí)，有助于學(xué)生理解生命運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)，了解系統(tǒng)分析的思想和方法，提高對(duì)生命系統(tǒng)與環(huán)境關(guān)系的認(rèn)識(shí)?！盵3]這就明確提出了“系統(tǒng)分析的思想和方法”?，F(xiàn)代生物學(xué)的分析性研究已深入到分子、量子水平，但為了揭示生命運(yùn)動(dòng)的奧秘，還必須從生命系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的聯(lián)系和相互作用中，從它們和外界環(huán)境的相互聯(lián)系和相互作用中來(lái)了解整體，這就需要進(jìn)行系統(tǒng)分析。系統(tǒng)分析能力是一種非常重要的綜合實(shí)踐能力。例如，植樹(shù)造林是中央的號(hào)召，但西北一些地區(qū)年降水量很小，蒸發(fā)量很大，其地下水主要靠地表下的滲透作用（如熔化的雪水）。在這些地區(qū)植樹(shù)，地下水會(huì)因樹(shù)木的蒸騰作用而過(guò)量散失，導(dǎo)致水位下降甚至枯竭。于是近年來(lái)中央指示這樣的地區(qū)要多種草。然而，在我國(guó)的中、東部地區(qū)，卻出現(xiàn)了砍樹(shù)種草的熱潮。殊不知在高溫多雨地區(qū)，樹(shù)的生態(tài)效益要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)草。結(jié)果，一些城市政府部門(mén)又不得不規(guī)定綠化至少要有多少比例的喬木和灌木。導(dǎo)致這些失誤的原因就在于缺乏系統(tǒng)分析的思想。

轉(zhuǎn)貼于 現(xiàn)代系統(tǒng)分析包括定性分析和定量分析，定量分析是基于數(shù)學(xué)工具進(jìn)行的，高中生物學(xué)教育一般只能做定性分析。如同美國(guó)《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》所要求的“學(xué)會(huì)從系統(tǒng)的角度思考和分析問(wèn)題”，具體說(shuō)，就是運(yùn)用系統(tǒng)的概念和系統(tǒng)分析的思想，一方面對(duì)生命系統(tǒng)的要素、結(jié)構(gòu)、邊界、環(huán)境、性能等系統(tǒng)的基本特征做分析，另一方面對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)及其調(diào)控做分析。以生態(tài)系統(tǒng)為例，其要素指組成成分，即生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者等生物成分和非生物的物質(zhì)和能量；結(jié)構(gòu)包括時(shí)空結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)（食物鏈和食物網(wǎng)）；邊界指系統(tǒng)的范圍，生態(tài)系統(tǒng)是模糊集合，其邊界是一個(gè)模糊概念，根據(jù)研究的需要?jiǎng)澏ǎ画h(huán)境指一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的外部環(huán)境條件，系統(tǒng)與環(huán)境之間具有物質(zhì)、能量和信息的交流，兩者相互聯(lián)系、相互影響，并共同組成一個(gè)更大的系統(tǒng)；性能指系統(tǒng)整體的特性和功能，系統(tǒng)的整體特性表現(xiàn)為該系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的區(qū)別，系統(tǒng)的功能則反映了系統(tǒng)與外部環(huán)境相互作用的程度，或系統(tǒng)獲取輸入、予以變換而產(chǎn)生輸出的能力。以上這些方面構(gòu)成了一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的基本特征。至于系統(tǒng)的狀態(tài)，生態(tài)系統(tǒng)都是開(kāi)放系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)就是生態(tài)平衡狀態(tài)。每個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都具有一定的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，在不斷變化的環(huán)境條件下，依靠自我調(diào)節(jié)機(jī)制維持其穩(wěn)態(tài)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的相對(duì)穩(wěn)定。生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的另一個(gè)重要指標(biāo)是它的生產(chǎn)量，包括輸入、輸出、凈生產(chǎn)量和效率。類(lèi)似的分析在個(gè)體水平和群體水平均可進(jìn)行。“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中的“描述群落的結(jié)構(gòu)特征”“討論某一生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)”“闡明群落的演替”“分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基本規(guī)律及其應(yīng)用”“闡明生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性”“探討人口增長(zhǎng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響”“關(guān)注全球性環(huán)境問(wèn)題”等知識(shí)點(diǎn)，以及“利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件模擬人體某方面穩(wěn)態(tài)的維持”“調(diào)查當(dāng)?shù)刈匀蝗郝渲腥舾煞N生物的生態(tài)位”“調(diào)查或探討一個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)”“調(diào)查當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境中的主要問(wèn)題，提出保護(hù)建議或行動(dòng)計(jì)劃”等活動(dòng)建議，都需要滲透和利用系統(tǒng)分析的思想和方法進(jìn)行教學(xué)。

（二）數(shù)學(xué)和模型方法的運(yùn)用

20世紀(jì)30年代，貝塔朗菲在提出機(jī)體系統(tǒng)論概念的同時(shí)，主張用數(shù)學(xué)和模型方法研究生命現(xiàn)象。

1.模型方法

《標(biāo)準(zhǔn)》依據(jù)國(guó)際科學(xué)教育的發(fā)展，將模型和模型方法列入了課程目標(biāo)。所謂“模型”，是指模擬原型（所要研究的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)或運(yùn)動(dòng)形態(tài)）的形式。它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本質(zhì)特征。[4]模型方法是以研究模型來(lái)揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是邏輯方法的一種特有形式。模型一般可分為物理模型和數(shù)學(xué)模型兩大類(lèi)，通常說(shuō)的模型即指物理模型。物理模型可以模擬客觀事物的某些功能和性質(zhì)，它包括物質(zhì)模型和思想模型兩類(lèi)。在高中生物課程中經(jīng)常使用的物質(zhì)模型有實(shí)物模型如生物體結(jié)構(gòu)的模式標(biāo)本，模擬模型如細(xì)胞結(jié)構(gòu)模型、各種組織器官的立體結(jié)構(gòu)模型等。思想模型是物質(zhì)模型在思維中的引申，根據(jù)構(gòu)建模型的思想方法的不同，又可以分為兩類(lèi)。一類(lèi)是以形象化方法（或稱(chēng)為意象思維方法）構(gòu)建的具象模型，它是人們?cè)谒季S中通過(guò)對(duì)生物原型的簡(jiǎn)化和純化而構(gòu)思出來(lái)的。具象模型具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，如DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、生物膜液態(tài)鑲嵌模型等。它能使研究對(duì)象直觀化，既可以促進(jìn)研究，又可以簡(jiǎn)略描述研究成果，使之便于理解和傳播。另一類(lèi)是以理想化方法（或稱(chēng)抽象思維方法）構(gòu)建的模型，是人們抽象出生物原型某些方面的本質(zhì)屬性而構(gòu)思出來(lái)的，例如呼吸作用過(guò)程圖解、光合作用過(guò)程圖解等過(guò)程理想模型，食物鏈和食物網(wǎng)等系統(tǒng)理想模型。這類(lèi)模型使研究對(duì)象簡(jiǎn)化，在科學(xué)研究中用于計(jì)算推導(dǎo)，引申觀察和實(shí)驗(yàn)的結(jié)論等方面。

在現(xiàn)代生物科學(xué)研究中，模型方法被廣泛運(yùn)用，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的成功就是一個(gè)范例。在生物科學(xué)學(xué)習(xí)中，模型提供觀念和印象。認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，人的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)既包括概念系統(tǒng)，又包括表象。前者有概念、原理、規(guī)律、理論，后者的成分包含觀念和印象。當(dāng)代不少學(xué)者都主張把表象看做一種符號(hào)要素，與語(yǔ)言等其他符號(hào)要素一樣具有抽象、概括、組合和再組合的功能，因而能構(gòu)成思維的操作。所以模型提供的觀念和印象，不僅是學(xué)生進(jìn)一步獲取系統(tǒng)知識(shí)的條件，而且是學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重要組成部分。正因?yàn)槿绱?，美?guó)《國(guó)家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》把模型和科學(xué)事實(shí)、概念、原理、理論并列為科學(xué)主題的重點(diǎn)，并將構(gòu)建、修改、分析、評(píng)價(jià)模型作為高中學(xué)生的基本科學(xué)探究能力。

“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中有兩個(gè)活動(dòng)建議：“探究水族箱（或魚(yú)缸）中群落的演替”和“設(shè)計(jì)并制作生態(tài)瓶”，都是運(yùn)用模型的探究。例如，“設(shè)計(jì)并制作生態(tài)瓶”制作的是一個(gè)活體實(shí)物模型，運(yùn)用這個(gè)模型進(jìn)行的是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的模擬實(shí)驗(yàn)。在科學(xué)研究中，有時(shí)受客觀條件的限制，不能對(duì)某些自然現(xiàn)象進(jìn)行直接實(shí)驗(yàn)，這時(shí)就要人為地創(chuàng)造一定的條件和因素，在模擬的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。利用活體實(shí)物模型進(jìn)行的模擬實(shí)驗(yàn)，在生命科學(xué)研究中被廣泛應(yīng)用，但具有一定的復(fù)雜性。因?yàn)樽兞枯^多，而且變量之間的關(guān)系，除因果決定性因素，還存在許多非因果決定性的因素，所以需要做系統(tǒng)分析。就本案例來(lái)說(shuō)，一方面需要對(duì)生態(tài)瓶的組成成分、結(jié)構(gòu)、環(huán)境、性能等做分析，另一方面需要對(duì)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)及其調(diào)控做分析。這對(duì)學(xué)生深入理解生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基本規(guī)律及其應(yīng)用、生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等，無(wú)疑具有重要的教育價(jià)值。但也正因?yàn)樯到y(tǒng)的復(fù)雜，所以活體生物模型與實(shí)際事物相比，存在較大差異。這是需要講清楚的。

2.數(shù)學(xué)方法

數(shù)學(xué)方法指運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言表述事物的狀態(tài)、關(guān)系和過(guò)程，并加以推導(dǎo)、演算和分析，以形成對(duì)問(wèn)題的解釋、判斷和預(yù)測(cè)的方法。目前，數(shù)學(xué)在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域正起著越來(lái)越重要的作用，甚至醫(yī)生做手術(shù)之前都可以先進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬以預(yù)知各種方案可能出現(xiàn)的后果，再依據(jù)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇手術(shù)方案。數(shù)學(xué)方法在科學(xué)教育中的價(jià)值更是不言而喻，《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)數(shù)學(xué)方法的使用，包括以下4個(gè)方面。

（1）定義概念。概念有具體概念和抽象概念之分，具體概念指能通過(guò)直接觀察獲得的概念，即實(shí)物概念，例如細(xì)胞、組織等結(jié)構(gòu)概念，呼吸、遺傳等生理活動(dòng)概念；抽象概念不能通過(guò)觀察習(xí)得，只能通過(guò)下定義才能習(xí)得，例如呼吸作用、新陳代謝等概念。在抽象概念中，有一類(lèi)是用數(shù)學(xué)式來(lái)定義的。這類(lèi)定量的概念以數(shù)學(xué)方法揭示事物的本質(zhì)及其發(fā)展變化規(guī)律，為研究工作提供一種簡(jiǎn)明精確的形式語(yǔ)言，具有重要的科學(xué)認(rèn)識(shí)論價(jià)值和方法論價(jià)值?！胺€(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊沒(méi)有明確要求用數(shù)學(xué)式定義概念，但“列舉種群的特征”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，如果涉及種群密度，年齡結(jié)構(gòu)和性別結(jié)構(gòu)，出生率和死亡率等，那就是用數(shù)學(xué)式定義的概念。

（2）對(duì)生命現(xiàn)象的空間關(guān)系和數(shù)量關(guān)系進(jìn)行描述、分析和計(jì)算。例如，以條形圖、曲線圖、統(tǒng)計(jì)圖等來(lái)表現(xiàn)某一生命現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)數(shù)字大小及其變化，這在生物課程中已廣泛應(yīng)用。

（3）統(tǒng)計(jì)方法的運(yùn)用。統(tǒng)計(jì)是研究隨機(jī)現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性的方法。統(tǒng)計(jì)性規(guī)律在生物界廣泛存在，主要包括兩類(lèi)。一類(lèi)是大數(shù)過(guò)程的規(guī)律性，即大量隨機(jī)事件所組成的系統(tǒng)的規(guī)律性，如遺傳性狀傳遞過(guò)程中的規(guī)律。這類(lèi)問(wèn)題可用描述統(tǒng)計(jì)方法解決。另一類(lèi)是某些生命系統(tǒng)行為的規(guī)律性，例如，生態(tài)系統(tǒng)中某種群數(shù)量的變化及其生滅過(guò)程、生物個(gè)體生態(tài)壽命的預(yù)期分析等，它們是不同條件下生命系統(tǒng)某種行為潛在可能性的數(shù)量估計(jì)，而不是實(shí)際存在的狀況。這類(lèi)問(wèn)題可用選取統(tǒng)計(jì)方法解決。描述統(tǒng)計(jì)方法和選取統(tǒng)計(jì)方法，《標(biāo)準(zhǔn)》都已引入。描述統(tǒng)計(jì)方法主要是對(duì)觀察、實(shí)驗(yàn)的原始材料進(jìn)行整理、分類(lèi)、分析等統(tǒng)計(jì)加工，得到統(tǒng)計(jì)事實(shí)。孟德?tīng)栒鞘褂妹枋鼋y(tǒng)計(jì)方法對(duì)豌豆雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行定量觀察和數(shù)據(jù)分析，才發(fā)現(xiàn)了遺傳性狀的分離現(xiàn)象和自由組合現(xiàn)象。選取統(tǒng)計(jì)方法又稱(chēng)統(tǒng)計(jì)推理，是從樣本到總體的推理。例如，對(duì)種群數(shù)量、密度的研究，要完全獲得某自然種群總體的狀態(tài)、特性和變化規(guī)律的信息是困難的，甚至是不可能的，實(shí)際上也無(wú)必要，所以往往根據(jù)由樣本（樣方）所獲得的統(tǒng)計(jì)事實(shí)來(lái)推斷總體?！胺€(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中有兩個(gè)活動(dòng)建議：“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”和“土壤中動(dòng)物類(lèi)群豐富度的研究”。前者是用描述統(tǒng)計(jì)方法表達(dá)大數(shù)過(guò)程的規(guī)律性，后者是用選取統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行從樣本到總體的推理。

（4）用數(shù)學(xué)模型來(lái)表現(xiàn)生物學(xué)現(xiàn)象、特征和狀況。生物數(shù)學(xué)模型有兩類(lèi)：一類(lèi)為確定性模型，它用數(shù)學(xué)方法描述和研究必然性現(xiàn)象，例如某生物個(gè)體的生長(zhǎng)曲線、細(xì)胞分裂過(guò)程中DNA數(shù)量變化曲線等；另一類(lèi)為隨機(jī)模型，它用概率論和統(tǒng)計(jì)方法描述和研究隨機(jī)現(xiàn)象。例如，種群基因頻率的變化沒(méi)有確定性，有多種可能的結(jié)果，究竟出現(xiàn)什么結(jié)果是偶然的、隨機(jī)的，但當(dāng)種群由大量個(gè)體組成，并能隨機(jī)繁殖傳代時(shí)，基因頻率和基因型頻率的變化又表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。1908年，哈迪和溫伯格用遺傳平衡定律（Hardy.Weinberg定律）對(duì)此進(jìn)行了描述，這個(gè)隨機(jī)性的數(shù)學(xué)模型為種群遺傳學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。對(duì)數(shù)學(xué)模型，“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中安排了一個(gè)要求：“嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動(dòng)”。

根據(jù)以上對(duì)“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊知識(shí)結(jié)構(gòu)和科學(xué)方法的分析，其科學(xué)性和合理性應(yīng)該是沒(méi)有問(wèn)題的。當(dāng)然，隨之而來(lái)的教材編寫(xiě)和教學(xué)實(shí)施的問(wèn)題，仍需要我們認(rèn)真研究。

參考文獻(xiàn)

［1］陳閱增，等.普通生物學(xué)──生命科學(xué)通論［M］.北京：高等教育出版社，1997.8.

［2］路德維?！ゑT·貝塔朗菲.生命問(wèn)題──現(xiàn)代生物學(xué)思想評(píng)價(jià)［M］.吳曉江，譯.北京：商務(wù)印書(shū)館，1999.

第7篇：系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：中西醫(yī)結(jié)合療法;腎臟疾病; 體會(huì)

【中圖分類(lèi)號(hào)】R692.505 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-3783(2012)05-0086-01

1 中西醫(yī)結(jié)合治療慢性腎臟病的優(yōu)勢(shì)

1.1 “中西醫(yī)結(jié)合要源于中醫(yī)，而高于中醫(yī);源于西醫(yī)，而高于西醫(yī)”。這才是中西醫(yī)結(jié)合的目標(biāo)，也是中西醫(yī)結(jié)合的優(yōu)勢(shì)所在。如難治性腎病綜合征在使用潑尼松、細(xì)胞毒劑、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑、血管緊張素Ⅱ受體阻滯劑等治療的同時(shí)，再結(jié)合雷公藤多苷、火把花根片或中藥湯劑等中西醫(yī)結(jié)合療法，其療效較單純中醫(yī)或西醫(yī)療法顯著提高。中藥還可明顯減輕大劑量激素引起的醫(yī)源性柯興綜合征副反應(yīng)，減輕環(huán)磷酰胺引起的消化道反應(yīng)及骨髓和性腺功能的抑制。中西醫(yī)對(duì)疾病不同階段的治療，各有優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，中西醫(yī)結(jié)合能取長(zhǎng)補(bǔ)短，使病人得到一體化的治療。如IgA型腎病表現(xiàn)為單純性血尿時(shí)，西醫(yī)無(wú)特異性療法，中醫(yī)湯劑加火把花根或雷公藤多苷有比較好的療效;在表現(xiàn)為中等蛋白尿和血尿時(shí)，以小劑量激素、ACEI加中藥湯劑或雷公藤多苷有比較好的療效;在大量蛋白尿時(shí)，則以大劑量激素、ACEI加中藥湯劑、雷公藤多苷或火把花根治療;出現(xiàn)細(xì)胞性新月體時(shí)，則以大劑量激素沖擊治療;出現(xiàn)慢性腎衰竭(CRF)1、2期時(shí)，以中藥湯劑口服、中藥保留灌腸及中藥熏洗，同時(shí)配合減輕腎臟“高灌注、高濾過(guò)、高壓”的ACEI和ARB等治療;到尿毒癥期以替代治療為主，中藥配合改善營(yíng)養(yǎng)等中西醫(yī)結(jié)合治療為輔。中西醫(yī)結(jié)合在疾病各個(gè)不同階段切入，各施所長(zhǎng)才能得到最佳的一體化治療。

1.2 判斷疾病預(yù)后，提高治療敏感性。例如，腎病綜合征不同的病理類(lèi)型都可以表現(xiàn)脾腎陽(yáng)虛證型，而微小病變的脾腎陽(yáng)虛證對(duì)治療反應(yīng)好，預(yù)后好，局灶節(jié)段硬化的脾腎陽(yáng)虛證對(duì)治療反應(yīng)差，預(yù)后差。西醫(yī)診斷下的中醫(yī)辨證，提高了中醫(yī)對(duì)腎病預(yù)后的認(rèn)識(shí)。中西醫(yī)結(jié)合治療慢性腎臟病同時(shí)也存在的問(wèn)題和困惑：中藥的成分復(fù)雜，經(jīng)過(guò)炮制、配伍、煎煮和體內(nèi)代謝后，成分的變化更是不得而知。因此，中藥很難用單一指標(biāo)去考察其療效，作用機(jī)制不明。中醫(yī)學(xué)的特點(diǎn)是辨證論治，其“證”的研究是中醫(yī)基礎(chǔ)理論的核心，是中醫(yī)現(xiàn)代化的瓶頸。

2 中西醫(yī)結(jié)合治療慢性腎臟病的前景

2.1 中西醫(yī)結(jié)合治療腎病的報(bào)道很多，療效也比較好，但現(xiàn)在還沒(méi)有中西醫(yī)結(jié)合治療CKD的優(yōu)化方案出臺(tái)。國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃已經(jīng)開(kāi)始資助中醫(yī)腎病臨床優(yōu)化方案的研究，另外，建議政府衛(wèi)生行政部門(mén)、科技部門(mén)以及企業(yè)以各種形式支持中西醫(yī)結(jié)合腎病優(yōu)化方案的研究，為編寫(xiě)中西醫(yī)結(jié)合防治腎病指南提供證據(jù)，為政府和衛(wèi)生行政部門(mén)的決策提供依據(jù)，為行業(yè)診治CKD提供最有效的方法，提高腎病的診療水平。研究?jī)?yōu)化方案時(shí)，需注意以下問(wèn)題。為使臨床試驗(yàn)信息透明化，提高研究的社會(huì)公信度，請(qǐng)?jiān)谂R床試驗(yàn)開(kāi)始前，在世界衛(wèi)生組織的國(guó)際臨床試驗(yàn)注冊(cè)平臺(tái)認(rèn)證的臨床試驗(yàn)注冊(cè)中心注冊(cè);為優(yōu)化出最佳的方案，請(qǐng)?jiān)谧鰞?yōu)化方案時(shí)，先將專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)在協(xié)作組內(nèi)討論，并在協(xié)作組外征求中醫(yī)腎病專(zhuān)家、西醫(yī)腎病專(zhuān)家、腎臟病理專(zhuān)家、免疫學(xué)專(zhuān)家、藥理學(xué)專(zhuān)家、統(tǒng)計(jì)學(xué)專(zhuān)家、醫(yī)學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)專(zhuān)家、倫理委員會(huì)以及護(hù)理學(xué)專(zhuān)家的意見(jiàn)。

2.2 優(yōu)化方案制定后，進(jìn)行多中心、大樣本、隨機(jī)盲法對(duì)照臨床試驗(yàn)，客觀評(píng)價(jià)其方案的療效和安全性。第一次臨床試驗(yàn)結(jié)果出來(lái)后，針對(duì)臨床試驗(yàn)存在的問(wèn)題，將方案再優(yōu)化再試驗(yàn)直至優(yōu)化出滿(mǎn)意的方案;CRF應(yīng)按原發(fā)病進(jìn)行單病種優(yōu)化研究。CRF是多種病因引起的臨床綜合征，病因不同，其進(jìn)展的機(jī)制和速度不一樣，臨床療效和預(yù)后也存在差異。因此，CRF應(yīng)按其原發(fā)病分類(lèi)進(jìn)行優(yōu)化研究。另外，原發(fā)性腎病綜合征和慢性腎小球腎炎也要按病理類(lèi)型進(jìn)行單病種優(yōu)化方案的研究。利用系統(tǒng)生物學(xué)的方法，探索中醫(yī)腎本質(zhì)的研究 。

2.3 系統(tǒng)生物學(xué)是由基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、相互作用組學(xué)、表型組學(xué)及生物信息學(xué)等組成，通過(guò)生物信息學(xué)把基因、蛋白質(zhì)、代謝產(chǎn)物及表型等橫向的研究結(jié)果整合起來(lái)，采用系統(tǒng)綜合的思路和手段從整體水平上動(dòng)態(tài)地對(duì)一個(gè)集合體的存在特征、活動(dòng)規(guī)律和相互聯(lián)系加以描述。中醫(yī)傳統(tǒng)理論最具特色的就是整體觀和辨證觀，與現(xiàn)代的系統(tǒng)生物學(xué)思路不謀而合。以功能基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)為核心的系統(tǒng)生物學(xué)方法，將為中醫(yī)腎虛證本質(zhì)的研究提供科學(xué)的手段。

3 結(jié)論

中華醫(yī)學(xué)會(huì)腎臟病分會(huì)已經(jīng)在媒體開(kāi)展宣傳，舉行講座，組織普查，但還有待其他相關(guān)學(xué)會(huì)及政府部門(mén)積極行動(dòng)起來(lái)，加大宣傳，引起社會(huì)的廣泛重視，并組織專(zhuān)業(yè)人士參與大規(guī)模尿常規(guī)普查。建議及早建立我國(guó)在臨床廣泛應(yīng)用檢測(cè)腎小球?yàn)V過(guò)率的方法，對(duì)可能引起慢性腎臟病的住院病人和體檢者進(jìn)行GFR評(píng)價(jià);對(duì)高血壓病、糖尿病、痛風(fēng)等引起繼發(fā)性腎臟病的因素及早進(jìn)行預(yù)防;對(duì)已有腎臟病要積極干預(yù)治療，防止腎損害的進(jìn)展。

第8篇：系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)用范文

中醫(yī)認(rèn)為“證”是病的某一階段的主要矛盾的概括，它受病的基本矛盾的干擾，兩者之間存在不可分割的聯(lián)系。因此，證候診斷離不開(kāi)具體疾病的診斷，證候診斷的規(guī)范化研究應(yīng)采用病證結(jié)合的研究思路，這樣才能對(duì)疾病過(guò)程中各個(gè)發(fā)展階段的證候作出正確的診斷，才能將中醫(yī)的證候演變規(guī)律更清晰地凸現(xiàn)出來(lái)。由于相對(duì)于中醫(yī)學(xué)病名而言，西醫(yī)學(xué)病名往往診斷明確，機(jī)制比較清晰，所以應(yīng)選擇西醫(yī)診斷明確，而中醫(yī)治療有優(yōu)勢(shì)，又嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康的臨床常見(jiàn)病和多發(fā)病，采用西醫(yī)辨病，中醫(yī)辨證，以病為經(jīng)，以證為緯，病證結(jié)合的研究思路?！胺健迸c“證”密切相關(guān)，方由證立，證隨方名，方能測(cè)證，證能驗(yàn)方。很多有效的經(jīng)方、名方是結(jié)合了中醫(yī)理論精華和長(zhǎng)期臨床實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)配伍而成，與其特定的證候有較明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。而且，臨床療效是臨床醫(yī)學(xué)的核心和關(guān)鍵問(wèn)題，證候分類(lèi)在一定程度上應(yīng)建立在方劑療效觀察的基礎(chǔ)上，通過(guò)以方測(cè)證還可以對(duì)“證”進(jìn)行動(dòng)態(tài)的研究。所以，有課題組提出“以候?yàn)樽C，以象為素，病證結(jié)合，方證相應(yīng)，是建立辨證方法新體系的依據(jù)”［2］;也有學(xué)者提出“圍繞證候病機(jī)及其與疾病和方劑的相關(guān)性這一中醫(yī)證候研究的重要科學(xué)問(wèn)題，突出中醫(yī)學(xué)思維特征與現(xiàn)代科學(xué)設(shè)計(jì)融合的研究思路，以方劑干預(yù)治療效果作為比較參照系統(tǒng)，基于中醫(yī)以方測(cè)證的逆向思維的認(rèn)‘證''''方法，不斷積累、完善，由此構(gòu)建出具有堅(jiān)實(shí)臨床科學(xué)基礎(chǔ)的證候標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該是病證結(jié)合研究的重要發(fā)展方向之一”［3］。但是，近10多年來(lái)，由于對(duì)“方證相對(duì)”的理解存在歧見(jiàn)，故有學(xué)者提出“以方測(cè)證”作為一種證候研究的方法并不可行。有的認(rèn)為:每個(gè)湯方都有相對(duì)應(yīng)的證，只要有此證即可用此湯方，常稱(chēng)為“湯證”，湯證（方劑辨證）不同于八綱、病因和臟腑辨證，是指以湯辨證，相符即可應(yīng)用，其實(shí)質(zhì)是找出湯方的適應(yīng)證［4］。有的引用柯韻伯《傷寒來(lái)蘇集》的話說(shuō):“合是證便用是方”，即某證只能用某方，某方只能治某證，處方用藥必須與病證對(duì)應(yīng)，才能取得最佳的臨床效果［5］。這種觀點(diǎn)后來(lái)被研究《傷寒論》的學(xué)者們繼承下來(lái)，被概括為“有是證用是方”。持有這種觀點(diǎn)的學(xué)者們認(rèn)為“方證相對(duì)”及“以方測(cè)證”不能對(duì)“同證異方、同方異證”的現(xiàn)象作出合理的解釋?zhuān)瑧?yīng)改稱(chēng)為“方證相關(guān)”。還有學(xué)者認(rèn)為“方證相對(duì)”應(yīng)理解為“對(duì)癥治療”、“方病相對(duì)”等等。朱邦賢教授在分析上述觀點(diǎn)后則提出，中醫(yī)所講的“方證相對(duì)”是指方劑的藥物組成與配伍，與其主治病證所內(nèi)寓的基本病機(jī)具有高度的針對(duì)性或相關(guān)性［6］。應(yīng)當(dāng)明確的是，“方證相對(duì)”中的方證或湯證，是指某方與某一特定病證間所存在的直接對(duì)應(yīng)的主治關(guān)系，這一關(guān)系是建在該方內(nèi)涵的“理”（該組方所針對(duì)的基本病機(jī)）和“法”（根據(jù)基本病機(jī)所確立的治療大法或具體治則）之上的。筆者是這樣認(rèn)為的:“方”與“證”密切相關(guān)，如朱教授所述兩者是通過(guò)理與法相關(guān)聯(lián)，但由于關(guān)聯(lián)的程度不同，可以是多方對(duì)應(yīng)于一證，也可以是一方與多證對(duì)應(yīng)，其對(duì)應(yīng)的程度取決于臨床療效，所以，根據(jù)臨床療效可以求得最佳對(duì)應(yīng)的方證，以最佳對(duì)應(yīng)的“方”來(lái)測(cè)最佳對(duì)應(yīng)的“證”，這是目前證候診斷規(guī)范化研究的主要思路。

2在文獻(xiàn)調(diào)研、專(zhuān)家咨詢(xún)及病例回顧的基礎(chǔ)上，遵循臨床流行病學(xué)原則，進(jìn)行多中心、大樣本的臨床前瞻性研究，運(yùn)用循證醫(yī)學(xué)的研究方法對(duì)證候診斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)和完善，是證候診斷規(guī)范化研究的重要途徑

早期的中醫(yī)證候診斷規(guī)范化研究是以文獻(xiàn)調(diào)研與專(zhuān)家咨詢(xún)?yōu)橹饕緩健Ｋ?，由此而建立的證候診斷標(biāo)準(zhǔn)必然會(huì)受到醫(yī)者水平、學(xué)術(shù)流派等影響，出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)之間互不相同的現(xiàn)象。臨床流行病學(xué)的核心內(nèi)容是設(shè)計(jì)、衡量和評(píng)價(jià)（design，measurement，evaluation，DME）。它把群體作為研究對(duì)象，強(qiáng)調(diào)在臨床醫(yī)學(xué)研究中應(yīng)用科學(xué)的方法學(xué)，強(qiáng)化科研設(shè)計(jì)，排除各種偏倚和干擾因素的影響，確保研究結(jié)果的真實(shí)性和研究結(jié)論的可靠性。所以，為提高證候診斷規(guī)范化研究的科學(xué)性、客觀性和準(zhǔn)確性，應(yīng)在文獻(xiàn)調(diào)研、專(zhuān)家咨詢(xún)和病例回顧的基礎(chǔ)上，遵循臨床流行病學(xué)的原則，開(kāi)展多中心、大樣本、前瞻性的臨床研究。循證醫(yī)學(xué)（evidence-basedmedicine，EBM）則強(qiáng)調(diào)從系統(tǒng)研究中獲取證據(jù)，并重視臨床實(shí)踐中個(gè)人經(jīng)驗(yàn)與系統(tǒng)研究中獲得的科學(xué)證據(jù)相結(jié)合，對(duì)患者個(gè)體做出合理的臨床醫(yī)療決策，是臨床流行病學(xué)和現(xiàn)代信息學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)結(jié)合的典范。賴(lài)世隆教授［7］評(píng)價(jià)說(shuō):“臨床流行病學(xué)和循證醫(yī)學(xué)是當(dāng)今醫(yī)學(xué)界公認(rèn)的進(jìn)行臨床研究最為科學(xué)的方法學(xué)?！彼?，應(yīng)該運(yùn)用循證醫(yī)學(xué)的研究方法對(duì)證候診斷標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)和完善，包括對(duì)證候診斷標(biāo)準(zhǔn)建立方法和研究質(zhì)量、診斷標(biāo)準(zhǔn)的診斷效能和診斷標(biāo)準(zhǔn)在臨床應(yīng)用中的系統(tǒng)評(píng)價(jià)［8］。但運(yùn)用EBM與DME方法時(shí)需要克服樣本量大，時(shí)間周期長(zhǎng)等困難，解決出版偏倚（發(fā)表偏倚）、倫理和資金等問(wèn)題。

3加強(qiáng)四診客觀化研究，在系統(tǒng)生物學(xué)的引領(lǐng)下，開(kāi)展組學(xué)研究是證候診斷規(guī)范化研究的重要環(huán)節(jié)

由于受歷史條件的限制，以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的中醫(yī)學(xué)缺乏還原論的研究方法。所以，它無(wú)法解釋系統(tǒng)內(nèi)部的組成成分和相互作用的關(guān)系，不能對(duì)信息進(jìn)行量化。因此，必須將中醫(yī)思辨性的經(jīng)驗(yàn)描述和宏觀性概括過(guò)渡到高層次的分析與綜合相結(jié)合，這是中醫(yī)學(xué)現(xiàn)代化的必由之路，其實(shí)質(zhì)是解決客觀化與定量化問(wèn)題［9］。

3.1加強(qiáng)四診的客觀化研究中醫(yī)“證”是對(duì)臨床信息進(jìn)行全面分析后得出的概括性結(jié)論。這個(gè)結(jié)論能否反映疾病的本質(zhì)，關(guān)鍵在于通過(guò)四診所獲得的信息資料是否準(zhǔn)確、真實(shí)和科學(xué)，以及醫(yī)生分析、綜合的思維結(jié)果是否合乎疾病發(fā)展的實(shí)際。受古代條件的限制，醫(yī)生只能依據(jù)感覺(jué)器官，通過(guò)望、聞、問(wèn)、切來(lái)獲取臨床信息。所以，信息收集過(guò)程中主觀性很大，影響了研究結(jié)論的真實(shí)性和可靠性。為加強(qiáng)四診的客觀化，學(xué)者們做了大量的研究工作，如利用內(nèi)窺鏡、顯微鏡、現(xiàn)代影像技術(shù)等擴(kuò)展醫(yī)生望診的范圍和深度;研制了多種舌診、脈診儀器，使人們通過(guò)儀器“望舌”、“切脈”時(shí)能直接讀數(shù)，定性、定量地進(jìn)行分析;利用先進(jìn)的化學(xué)技術(shù)，對(duì)氣味進(jìn)行分離研究;嘗試制定問(wèn)診方案與步驟，使問(wèn)診科學(xué)化、程序化等等。但研究與臨床實(shí)際應(yīng)用還有很大的差距，如研制的舌診儀、脈診儀獲取的信息量不夠，欠靈敏;有些四診信息，如病人的感覺(jué)，本身就是病人的一種主觀體驗(yàn)，很難利用儀器設(shè)備來(lái)測(cè)定等等。所以，如何借助現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)來(lái)客觀地采集分析中醫(yī)臨床信息還需要進(jìn)一步探討。

3.2在系統(tǒng)生物學(xué)的引領(lǐng)下，開(kāi)展組學(xué)研究宏觀辨證是中醫(yī)的傳統(tǒng)辨證方法，它是根據(jù)“知內(nèi)揣外”、“有諸內(nèi)必形諸外”的觀點(diǎn)來(lái)認(rèn)識(shí)和診斷疾病的。從理論上說(shuō)在宏觀辨證的基礎(chǔ)上，慎重地選用一些現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的微觀指標(biāo)可以使中醫(yī)證候診斷由定性轉(zhuǎn)變?yōu)榘攵炕蚨?，從而提高其客觀性，并且，拓寬和加深傳統(tǒng)“四診”的視野，豐富辨證論治的內(nèi)涵，為中醫(yī)在“無(wú)癥可辨”的情況下提供一定的辨證依據(jù)。為此，現(xiàn)在及以往的中醫(yī)證候診斷規(guī)范化研究是采用西醫(yī)還原論的研究方法，從整體、細(xì)胞、分子水平，從理化、免疫、代謝、微量元素等方面來(lái)篩查與中醫(yī)證型相關(guān)的微觀指標(biāo)，分析其內(nèi)在的相關(guān)性;研究同一疾病不同證型的微觀指標(biāo)的異同，不同疾病同一證型的微觀指標(biāo)的異同，來(lái)尋求中醫(yī)“證”的共性與個(gè)性指征;對(duì)證型的主要癥狀的特征進(jìn)行現(xiàn)代醫(yī)學(xué)闡釋等等。但研究結(jié)果只發(fā)現(xiàn)某些指標(biāo)與某些病證有某種相關(guān)性或提示性，相關(guān)的程度及提示的準(zhǔn)確與否并不清楚。而且，隨著研究的廣泛深入，很多指標(biāo)的特異性逐漸被否定，許多觀察指標(biāo)隨著觀察者的不同而出現(xiàn)矛盾的結(jié)果。由此可見(jiàn)，采用西醫(yī)的還原論方法來(lái)研究中醫(yī)，則中醫(yī)的整體性和個(gè)體化診治的特點(diǎn)就會(huì)被破壞，反而阻礙了中醫(yī)的發(fā)展。因此，今后不宜再把尋求診斷某一證型的特異性指標(biāo)作為研究重點(diǎn)，而應(yīng)該從多層次、多角度來(lái)研究某證型的指標(biāo)群。有研究認(rèn)為參考現(xiàn)代心理學(xué)行為功能量化及生命質(zhì)量量化等評(píng)分方法，可以對(duì)癥狀、體征進(jìn)行等級(jí)積分，對(duì)證候辨證進(jìn)行半定量化的分析［10］;通過(guò)對(duì)中醫(yī)臨床癥狀、體征分級(jí)記分，采用相加計(jì)數(shù)法、累積記數(shù)法、分類(lèi)記數(shù)法等方法進(jìn)行指征積分的記數(shù)，然后根據(jù)指征的出現(xiàn)率和指征積分?jǐn)?shù)的高低，并適當(dāng)考慮臨床實(shí)際，對(duì)證候進(jìn)行計(jì)量診斷。還有學(xué)者在半定量的同時(shí)引入統(tǒng)計(jì)學(xué)權(quán)重的概念［10］，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，以不同權(quán)重來(lái)反映不同癥狀體征的主次，又以不同積分反映癥狀體征的輕重程度變化，對(duì)證候進(jìn)行定性與定量（等級(jí)）相結(jié)合的計(jì)量診斷。但目前的這些研究思路與方法都無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)證候的量化診斷。系統(tǒng)生物學(xué)由LeroyHood創(chuàng)立，是研究一個(gè)生物系統(tǒng)中所有組成成分（基因、mRNA、蛋白質(zhì)等）的構(gòu)成及在特定條件下這些組分之間的相互關(guān)系的新興學(xué)科。生命科學(xué)的研究重點(diǎn)已經(jīng)開(kāi)始從還原論研究轉(zhuǎn)向系統(tǒng)論研究，系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展將引領(lǐng)醫(yī)學(xué)進(jìn)入新的疾病診治模式，推動(dòng)醫(yī)學(xué)進(jìn)入預(yù)測(cè)醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)和個(gè)體化醫(yī)學(xué)的新時(shí)代［11］。中醫(yī)學(xué)的整體觀、治未病觀、辨證論治和方劑配伍等理論與系統(tǒng)生物學(xué)的意旨具有相通之處。錢(qián)學(xué)森曾說(shuō):“系統(tǒng)論是還原論和整體論的辯證統(tǒng)一?！彼?，系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展可以彌補(bǔ)中醫(yī)的缺陷，中醫(yī)證候研究應(yīng)在系統(tǒng)生物學(xué)的理論和方法的引領(lǐng)下，綜合數(shù)學(xué)、信息科學(xué)和生物學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，在基因組、mRNA組、蛋白質(zhì)組和代謝組等各個(gè)層面開(kāi)展組學(xué)研究，通過(guò)數(shù)據(jù)的整合，來(lái)建立證候的診斷模型，精確、量化地預(yù)測(cè)證候［12］。

4數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及計(jì)算機(jī)智能的發(fā)展為證候診斷規(guī)范化研究提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持

數(shù)據(jù)挖掘就是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)中提取出潛在的、有價(jià)值的知識(shí)（模型或規(guī)則）的過(guò)程，也稱(chēng)為數(shù)據(jù)庫(kù)中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)。中醫(yī)證候和證之間沒(méi)有明確的函數(shù)關(guān)系，只能在大量的文獻(xiàn)資料及臨床資料中進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。數(shù)據(jù)挖掘所涉及的學(xué)科領(lǐng)域和方法很多。

4.1引入復(fù)雜性科學(xué)理論對(duì)證候進(jìn)行降維升階處理，尋找證素應(yīng)證組合的演變規(guī)律中醫(yī)證候涉及復(fù)雜生命現(xiàn)象的功能、整體和動(dòng)態(tài)層面，它具有典型的開(kāi)放性、層次性、涌現(xiàn)性和高維性特征，所以，中醫(yī)證候診斷系統(tǒng)是一個(gè)非線性的、多維多階的、可以無(wú)限組合的復(fù)雜巨系統(tǒng)。引進(jìn)復(fù)雜性科學(xué)理論，通過(guò)證候的降維升階處理則能解決變量間的多重共線性和非線性關(guān)系。張志斌等［13］由此而提出建立辨證方法新體系的設(shè)想，即通過(guò)證候要素的提取，將復(fù)雜的證候系統(tǒng)分解為數(shù)量相對(duì)局限、內(nèi)容相對(duì)清晰的證候要素，然后通過(guò)各證候要素間的組合、證候要素與其他傳統(tǒng)辨證方法系統(tǒng)的組合等不同的應(yīng)證組合方式，使辨證方法體系不再是各種具體證候單純聯(lián)系組合的線性平面，而具有復(fù)雜的多維多階立體交叉的非線性特征。如1991年列入國(guó)家科委科技攻關(guān)項(xiàng)目的“中風(fēng)病證候?qū)W與臨床診斷的研究”課題組所建立的“中風(fēng)病證候診斷標(biāo)準(zhǔn)”，就是一個(gè)降維升階工作的較好范例［14］。目前這方面研究還僅僅局限于臨床具體病種，需要加強(qiáng)中醫(yī)證候臨床研究與基礎(chǔ)研究的合作。

4.2引入模糊數(shù)學(xué)與粗糙集理論模糊數(shù)學(xué)的創(chuàng)始人查德曾指出:當(dāng)系統(tǒng)的復(fù)雜性日益增長(zhǎng)時(shí)，找出系統(tǒng)特性的精密而有意義的描述的能力將相應(yīng)降低，直至達(dá)到這樣一個(gè)界限，即精密和有意義（或適當(dāng)性）變成兩個(gè)互相排斥的特性。中醫(yī)作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，其證候在某一特定時(shí)期或階段的表現(xiàn)可以是典型的，但在大多數(shù)情況下，證候表現(xiàn)卻是不典型的，具有一定的模糊性。亦有學(xué)者認(rèn)為“證”是一種模糊集合元，主要表現(xiàn)為:證的有些癥狀其性質(zhì)、狀態(tài)是不能精確斷定的，“證”所包含的內(nèi)容與各個(gè)癥狀所包含的內(nèi)容，不是一個(gè)簡(jiǎn)單的整體與部分之間的關(guān)系，而是一個(gè)統(tǒng)一體與個(gè)體之間的集元性關(guān)系［15］。所以，根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的原理，認(rèn)為“證”是一個(gè)模糊概念，可以使用模糊數(shù)學(xué)中的“隸屬度”來(lái)刻劃，進(jìn)行量化分析，確定“證”的模糊集合中某些癥狀隸屬于某證的程度，從而建立起“證”的數(shù)學(xué)模型［16］。粗糙集理論是繼模糊數(shù)學(xué)理論之后的又一種處理不精確和不確定問(wèn)題的數(shù)學(xué)方法。它是波蘭學(xué)者Z.Pawlak在20世紀(jì)80年代初提出來(lái)的。近年來(lái)，已有學(xué)者嘗試將粗糙集理論引入到中醫(yī)證候診斷的規(guī)范化研究中，如秦中廣等［17］利用粗糙集理論建立了中醫(yī)診斷類(lèi)風(fēng)濕的模型。他們還將該方法與模糊數(shù)學(xué)方法進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)前者的診斷正確率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者。隨著粗糙集理論的發(fā)展，它還可以與諸如模糊識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)相結(jié)合。

4.3多元統(tǒng)計(jì)分析方法多元分析，即多因素分析，它主要是探討高維數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律。在以往的研究中，研究者通常是通過(guò)臨床流行病學(xué)的方法收集患者的癥狀，并根據(jù)傳統(tǒng)的辨證理論對(duì)每個(gè)病人進(jìn)行辨證，確定為“某證”，然后采用判別分析和回歸分析（常用如Fisher判別方法和Bayes判別、逐步線性回歸分析、Logistic回歸分析等）建立函數(shù)方程，并進(jìn)行回代檢驗(yàn)。但這兩種方法都無(wú)法消除獲得應(yīng)變量（Y）值時(shí)的經(jīng)驗(yàn)性和主觀性;同時(shí)還必須基于各變量的作用與其他變量無(wú)關(guān)，各變量的作用可以疊加這不甚合理的假定前提下;所建立的證候和證之間的關(guān)系只是一種簡(jiǎn)單線性描述;二者的Y值都只是簡(jiǎn)單的A與非A的類(lèi)別區(qū)分，不可能進(jìn)行輕重程度的等級(jí)劃分等。之后有學(xué)者提出將聚類(lèi)分析、主成分分析及因子分析等多元統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用于證候診斷的規(guī)范化研究。聚類(lèi)分析又稱(chēng)集群分析，可以將隨機(jī)現(xiàn)象進(jìn)行歸類(lèi)。主成分分析法和因子分析法可通過(guò)尋求少數(shù)的幾個(gè)變量（或因子）來(lái)綜合反映全部變量（因子）的大部分信息。以上幾種統(tǒng)計(jì)方法都可以實(shí)現(xiàn)證候的降維，有利于疾病證候分類(lèi)中主、次癥（征）及特征性表現(xiàn)的提取，有利于發(fā)現(xiàn)疾病調(diào)查群體中各類(lèi)證候的癥狀、體征的組合及變化規(guī)律等等。在因子分析的基礎(chǔ)上，再通過(guò)方差最大化正交旋轉(zhuǎn)則能簡(jiǎn)化和明確對(duì)因子的解釋。但是聚類(lèi)分析在定義指標(biāo)間或樣品間相似性的度量時(shí)存在主觀性，根據(jù)空間上的“距離”或形狀上的相似性，對(duì)對(duì)象（指標(biāo)、樣本）進(jìn)行剛性分割，它不能把同一個(gè)對(duì)象在不同的類(lèi)別中體現(xiàn)出來(lái)，而且，它不能對(duì)多邊關(guān)聯(lián)同時(shí)進(jìn)行分析。主成分分析要求資料為計(jì)量資料，且各主成分之間互不相關(guān)，同樣也不可能有癥狀輕重程度的劃分。因子分析則要求“公因子或共性因子”和所有變量均有關(guān)系，且是一種線性關(guān)系。另外，如何看待舍去的其他成分及特殊因子還需要作進(jìn)一步探討。通過(guò)以上分析可以發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用上述幾種統(tǒng)計(jì)方法都會(huì)暴露出諸多不能克服的問(wèn)題。因此，需要將多種統(tǒng)計(jì)方法聯(lián)合運(yùn)用以取長(zhǎng)補(bǔ)短，提高結(jié)果的可靠性。但證候診斷規(guī)范化研究到底選用哪些多元統(tǒng)計(jì)方法，如何進(jìn)行聯(lián)合應(yīng)用，還在不斷探索之中。

4.4結(jié)構(gòu)方程模型結(jié)構(gòu)方程模型屬于隱變量分析方法，是近年來(lái)在統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域發(fā)展十分迅速的一個(gè)分支。它主要是運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的假設(shè)檢驗(yàn)對(duì)有關(guān)現(xiàn)象的內(nèi)在結(jié)構(gòu)理論進(jìn)行分析。即研究者可根據(jù)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)提供變量間存在的內(nèi)在關(guān)系即先驗(yàn)關(guān)系，應(yīng)用圖形來(lái)表示變量間存在的直接或間接作用，然后檢驗(yàn)所假設(shè)的模型與數(shù)據(jù)資料的擬合程度。如果擬合優(yōu)度好，則認(rèn)為變量間所假設(shè)的關(guān)系是成立的;反之，則拒絕原假設(shè)。利用結(jié)構(gòu)方程模型分析方法可以將隱變量和直接測(cè)變量一并考慮，并且，可以對(duì)變量的測(cè)量誤差及其方差作出估計(jì)。所以，設(shè)想通過(guò)結(jié)構(gòu)方程模型可以建立一種比較客觀的、定量的證候診斷標(biāo)準(zhǔn)，目前正處于試驗(yàn)階段。

4.5計(jì)算機(jī)智能從復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)角度來(lái)看，證候是建立在廣義癥狀集（包括以四診信息為代表的宏觀子集和以現(xiàn)代生物學(xué)特征為代表的微觀子集）上的映射，廣義癥狀之間交互作用，形成了一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)演化系統(tǒng)，這類(lèi)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)及其演化過(guò)程從理論上說(shuō)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)智能來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算智能（com-putationalintelligence，CI）是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)模仿人類(lèi)和其他生物對(duì)非線性、不完全、不精確和不確定的信息進(jìn)行智能處理的技術(shù)，具有良好的容錯(cuò)性、魯棒性和高精度等綜合技術(shù)優(yōu)勢(shì)。計(jì)算智能主要包括:（1）用于模仿生物種群進(jìn)化過(guò)程的演化計(jì)算，如遺傳算法、演化策略、演化規(guī)劃、遺傳程序設(shè)計(jì)等;（2）模仿大腦思維的高層次結(jié)構(gòu)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（artificialneuralnetwork，ANN），近年來(lái)在ANN基礎(chǔ)上還提出了用于中醫(yī)證候診斷的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)———徑向基函數(shù)（radialbasisfunction，RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及基于聚類(lèi)分析的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。已有學(xué)者通過(guò)對(duì)基于聚類(lèi)分析的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所建立的中醫(yī)證候診斷模型的檢驗(yàn)，驗(yàn)證了其用于中醫(yī)證候診斷的可行性和有效性［18］;（3）模仿低層次大腦結(jié)構(gòu)的模糊系統(tǒng)。以上這三者都是仿效生物信息處理模式以獲得智能信息處理功能的理論和技術(shù)，目標(biāo)相近而方法各異，將三者交叉組成新系統(tǒng)則能達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短、各顯優(yōu)勢(shì)的效果。如用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)構(gòu)造模糊系統(tǒng)，集中了模糊控制技術(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雙重優(yōu)點(diǎn)，擴(kuò)大了系統(tǒng)處理信息的范圍;又如引入遺傳算法構(gòu)造綜合性的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算智能系統(tǒng)（fuzzyneuralnetworkscomputationalintelligencesys-tem，F(xiàn)NNCIS），可以形成與實(shí)際問(wèn)題相吻合的中醫(yī)證候診斷決策樹(shù)等等。

5從定性到定量的綜合集成方法將是證候診斷規(guī)范化研究的發(fā)展趨勢(shì)

在20世紀(jì)80年代末，以錢(qián)學(xué)森教授為首的一批中國(guó)學(xué)者在系統(tǒng)科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，曾提出了“從定性到定量的綜合集成法”［19］。在復(fù)雜系統(tǒng)的研究中，通常是科學(xué)理論、經(jīng)驗(yàn)知識(shí)和專(zhuān)家判斷力相結(jié)合，形成和提煉出經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)，這些經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)往往難以用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方式證明，但需要經(jīng)驗(yàn)性數(shù)據(jù)對(duì)其確定性進(jìn)行檢驗(yàn)，從經(jīng)驗(yàn)性假設(shè)出發(fā)，通過(guò)定量方法得到結(jié)論，這一過(guò)程是一個(gè)人機(jī)結(jié)合綜合集成的過(guò)程。中醫(yī)學(xué)的模糊性、多變性、復(fù)雜性及隱匿性決定了中醫(yī)證候診斷必須通過(guò)多學(xué)科的交叉滲透來(lái)完成。所以，將綜合集成法運(yùn)用到中醫(yī)證候診斷規(guī)范化研究中則能實(shí)現(xiàn)把人的“心智”與計(jì)算機(jī)的高性能結(jié)合起來(lái);把人的定性認(rèn)識(shí)，上升到定量認(rèn)識(shí);把不同層次的知識(shí)（科學(xué)理論和經(jīng)驗(yàn)知識(shí)）綜合集成起來(lái);把各種學(xué)科結(jié)合起來(lái)進(jìn)行研究，把多種領(lǐng)域的科學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合集成;根據(jù)復(fù)雜巨系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，把宏觀研究和微觀研究統(tǒng)一起來(lái);充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能、信息技術(shù)等高新技術(shù)。綜上所述，證候診斷的規(guī)范化研究包括診斷的標(biāo)準(zhǔn)化、客觀化及定量化研究，它除了必須遵循科學(xué)性、實(shí)用性、繼承性等原則外，尚應(yīng)體現(xiàn)辨證的系統(tǒng)性和發(fā)展性，證候的特異性和穩(wěn)定性［20，21］。同時(shí)還要加強(qiáng)證候概念及專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)的規(guī)范化研究。所以，這是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，正如沈自尹教授［22］所總結(jié)的:“證”的研究難點(diǎn)在于:其一，證是一種功能態(tài)的，可以發(fā)展，可以轉(zhuǎn)化;其二，證的概念應(yīng)用亦較混亂，靈活性大，辨證可因人而異，只有憑醫(yī)生的分析概括水平;其三，難以定性、定量，更難以定位。因此，只有通過(guò)不斷的探索，完善現(xiàn)有的研究思路與方法，中醫(yī)證候診斷的規(guī)范化研究才有望取得實(shí)質(zhì)性的突破與進(jìn)展。

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第9篇：系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)用范文

1方法

1．1基于RA熱證的對(duì)證中藥定向文本挖掘文本挖掘分為文本數(shù)據(jù)收集、處理、結(jié)構(gòu)化分析、可視化以及評(píng)價(jià)5個(gè)步驟［6］。首先，登錄中國(guó)生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索關(guān)鍵詞“類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎OR類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎”。文獻(xiàn)14435篇(檢索日期:2011年9月15日)。將收集來(lái)的數(shù)據(jù)，以ANSI編碼格式保存。利用文本提取工具，對(duì)下載的非結(jié)構(gòu)化的TXT文本數(shù)據(jù)進(jìn)行信息提取，保存成格式化的、便于數(shù)據(jù)庫(kù)(Access)和大型數(shù)據(jù)庫(kù)(MicrosoftSQLServer，SQL)處理的格式。通過(guò)關(guān)鍵詞對(duì)構(gòu)造算法［7］進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗工作。然后結(jié)合專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行解析，繼續(xù)按關(guān)鍵詞對(duì)構(gòu)造算法進(jìn)行噪音清洗，直到噪音降到滿(mǎn)意為止。然后，結(jié)合中醫(yī)證候要素特點(diǎn)進(jìn)行定向文本挖掘，在RA數(shù)據(jù)集內(nèi)，按照“熱”為關(guān)鍵詞對(duì)文獻(xiàn)的主題詞進(jìn)行檢索，將數(shù)據(jù)集定義為“熱”子集。然后，針對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)子集，分別執(zhí)行后續(xù)的計(jì)算［7］。經(jīng)過(guò)計(jì)算，可以得到中醫(yī)治療RA熱證要素的中藥用藥規(guī)律。用可視化軟件Cytoscape2．8．2進(jìn)行可視化處理，并以網(wǎng)絡(luò)圖的形式展現(xiàn)出來(lái)。

1．2PubChem數(shù)據(jù)庫(kù)搜索藥物靶蛋白將定向文本挖掘出的對(duì)證治療RA熱證的中藥分別輸入PubChem數(shù)據(jù)庫(kù)［8］檢索，找到每種有效成分的人類(lèi)活性靶蛋白。

1．3基因芯片分析典型RA熱證與正常人外周血CD4+T細(xì)胞差異基因中日友好醫(yī)院門(mén)診病人中，隨機(jī)選取符合納入標(biāo)準(zhǔn)的早期RA女性患者，RA證候問(wèn)卷表采集患者各項(xiàng)證候信息，參照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行寒、熱證候判斷，篩選出符合納入標(biāo)準(zhǔn)的RA女性熱證患者12名。同時(shí)按照排除標(biāo)準(zhǔn)選取中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院12名健康志愿者(年齡在18歲至70歲之間)作為對(duì)照組。采集RA熱證患者及健康人空腹靜脈血，分離純化得到CD4+T淋巴細(xì)胞，用于基因表達(dá)譜芯片分析。比較RA熱證與正常人差異基因，選取1．4倍以上的上調(diào)及下調(diào)的差異基因分析，具體分析步驟見(jiàn)本課題組前期研究報(bào)道［9］。

1．4分別構(gòu)建RA熱證對(duì)證中藥靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)及RA熱證生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析利用IPA(IngenuityPathwayAnalysis)生物分析軟件，在線提交定向文本挖掘出的基于RA熱證對(duì)證藥物的靶蛋白列表及RA熱證與正常人差異基因列表。分別構(gòu)建基于RA熱證對(duì)證中藥靶標(biāo)蛋白的相互作用網(wǎng)絡(luò)以及基于RA熱證與正常人比較差異基因的相互作用網(wǎng)絡(luò)。利用軟件中的Network、CanonicalPathway、Functions及Comparison等功能模塊進(jìn)行分析，獲得藥物靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)功能及重要生物學(xué)通路。同時(shí)，比較藥物靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)和RA熱證分子網(wǎng)絡(luò)，尋找和分析二者的生物學(xué)通路的異同。

2結(jié)果

2．1RA熱證定向文本挖掘結(jié)果通過(guò)定向文本挖掘，篩選出治療RA熱證的4個(gè)常用中藥:黃柏、知母、蒼術(shù)及牛膝，將其作為研究的對(duì)象，見(jiàn)圖1。

2．2RA熱證對(duì)證中藥靶蛋白及靶標(biāo)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)檢索PubChem數(shù)據(jù)庫(kù)，分別找到RA熱證的對(duì)證中藥:黃柏、知母、蒼術(shù)及牛膝4味中藥共有靶蛋白123個(gè)(略)。通過(guò)IPA軟件將這些靶蛋白構(gòu)建RA熱證的對(duì)證中藥靶蛋白的相互作用網(wǎng)絡(luò)，見(jiàn)圖2A所示。經(jīng)IPA分析，該網(wǎng)絡(luò)排名前5位的生物學(xué)功能見(jiàn)表1。

2．3RA熱證與正常人差異基因生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)及功能RA熱證與正常人CD4+T淋巴細(xì)胞的差異基因中，上調(diào)基因15個(gè)，下調(diào)基因6個(gè)，詳見(jiàn)本課題組前期研究報(bào)道［9］?；谏鲜霾町惢蚝虸PA構(gòu)建的蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖2B。經(jīng)IPA分析，該網(wǎng)絡(luò)主要生物學(xué)功能見(jiàn)表2。

2．4RA熱證差異基因及其對(duì)證中藥靶蛋白的共同生物學(xué)通路在IPA系統(tǒng)的Comparison功能中，比較RA熱證差異基因及其對(duì)證中藥靶蛋白的共同生物學(xué)通路，發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞免疫反應(yīng)相關(guān)的信號(hào)通路中，二者都參與了共同的生物學(xué)通路:GM-CSF信號(hào)通路，CTLA4信號(hào)通路，T細(xì)胞受體信號(hào)通路及輔助T細(xì)胞中的CD28信號(hào)通路，如圖3～4所示。在圖4中，我們可以看到，這4條生物學(xué)通路中，RA熱證差異基因及其對(duì)證中藥靶蛋白都有參與，但作用的靶點(diǎn)并不盡相同。在GM-CSF信號(hào)通路中(圖4，A)，RA熱證與正常人比較，BCL2A1(Bfl-1)基因表達(dá)上調(diào)，而RA熱證對(duì)證藥靶點(diǎn)為GM-CSF信號(hào)通路中的AKT和Bcl-xL，這些分子最終共同干預(yù)細(xì)胞的存活及增殖。在細(xì)胞毒性的T淋巴細(xì)胞中CTLA4信號(hào)通路(圖4，B)、T細(xì)胞受體信號(hào)通路(圖4，C)及輔助T細(xì)胞中的CD28信號(hào)通路(圖4，D)中，RA熱證與正常人比較，上調(diào)了通路中的CTLA4基因，而對(duì)證中藥靶點(diǎn)為AKT和NF-κB，都通過(guò)信號(hào)通路的網(wǎng)絡(luò)影響到整個(gè)通路的生物學(xué)功能。

3討論

文本挖掘技術(shù)能以線性和非線性方式解析數(shù)據(jù)，且能進(jìn)行高層次的知識(shí)整合，又善于處理模糊和非量化數(shù)據(jù)［10］。大量的中醫(yī)藥臨床報(bào)道積累了豐富的文本數(shù)據(jù)，為文本挖掘提供了充分的數(shù)據(jù)條件［7，11］。蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)(Protein-proteinInteractionNetwork)是研究生物功能或病理變化分子基礎(chǔ)的新途徑和新方法，也是目前國(guó)際上生物信息學(xué)研究的熱點(diǎn)之一［12，13］。發(fā)現(xiàn)并建立與疾病相關(guān)的分子作用網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于認(rèn)識(shí)復(fù)雜疾病至關(guān)重要，也是現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究所面臨的重大挑戰(zhàn)［14］。網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)基本思路是理解疾病“表型-基因-靶點(diǎn)-藥物”相互作用網(wǎng)絡(luò)特征，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析，觀察藥物對(duì)疾病網(wǎng)絡(luò)的干預(yù)與影響，尋找可能的組合藥物靶標(biāo)，預(yù)測(cè)最優(yōu)化的組合藥物［15］。