引論：我們?yōu)槟砹?3篇生物信息學(xué)的定義范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

《商務(wù)定量分析》是將《管理統(tǒng)計(jì)學(xué)》與《運(yùn)籌學(xué)》兩門管理類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課內(nèi)容按照企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)的需要整合而成的課程，課程內(nèi)容涵蓋描述統(tǒng)計(jì)、推斷統(tǒng)計(jì)、預(yù)測(cè)分析、規(guī)劃分析、決策分析等基本定量分析知識(shí)，注重培養(yǎng)學(xué)生理性思維發(fā)展，鍛煉學(xué)生深入研究問題的素養(yǎng)和撰寫分析報(bào)告的能力，為其今后在管理崗位的進(jìn)一步發(fā)展打下基礎(chǔ)。但是，《商務(wù)定量分析》通常在學(xué)生學(xué)習(xí)了高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論及數(shù)理統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論課程后開設(shè)，學(xué)習(xí)過程中需要學(xué)生具備一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，這就造成了部分?jǐn)?shù)學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感到課程有一定的難度，以致于產(chǎn)生厭學(xué)態(tài)度，而同時(shí)學(xué)有余力的學(xué)生又希望深入學(xué)習(xí)，因此在傳統(tǒng)的“以教師為中心”教學(xué)理念下的教學(xué)活動(dòng)使得課程的教學(xué)效果大打折扣。

“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念提倡“讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造知識(shí)”，由傳統(tǒng)的“課堂、教師、教材”向“學(xué)生、學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)過程”的轉(zhuǎn)變。承認(rèn)學(xué)生的個(gè)體差異，教師通過多種教學(xué)手段引導(dǎo)學(xué)生自主構(gòu)建學(xué)習(xí)體系，在教學(xué)過程中不斷通過教學(xué)評(píng)價(jià)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，不斷改進(jìn)教學(xué)，提高教學(xué)教學(xué)效果。

基于以上兩點(diǎn)，在《商務(wù)定量分析》課程從課程內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)方法和手段、教學(xué)評(píng)價(jià)等三個(gè)方面進(jìn)行了一系列的探索。

一、以實(shí)用性為原則構(gòu)建課程內(nèi)容主體框架

《商務(wù)定量分析》課程教學(xué)目的在于從實(shí)用性角度培養(yǎng)學(xué)生從事管理類崗位的基本職業(yè)素養(yǎng)和能力，因此課程內(nèi)容也主要圍繞企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理活動(dòng)相關(guān)內(nèi)容而展開，內(nèi)容涉及面較廣，注重知識(shí)的應(yīng)用，理論夠用即可。因此課程多與實(shí)際經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中的案例相結(jié)合，通過實(shí)景式學(xué)習(xí)背景激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，打破傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)只注重理論忽視應(yīng)用的模式，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中能夠切實(shí)感受到知識(shí)的實(shí)用性，從而產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

但是少部分學(xué)生也有繼續(xù)深造研究的需要，因此對(duì)于這部分學(xué)生，可以在教師的指導(dǎo)下完成課程延伸知識(shí)的學(xué)習(xí)，完成下一步深造的知識(shí)儲(chǔ)備。

二、多種教學(xué)手段相結(jié)合促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、構(gòu)建學(xué)習(xí)體系是“以學(xué)生為中心”的教學(xué)目的，因此教學(xué)目標(biāo)設(shè)置、教學(xué)材料組織以及教學(xué)方法運(yùn)用方面都應(yīng)圍繞該目的展開。

1.明確教學(xué)目標(biāo)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)

根據(jù)學(xué)生的個(gè)體水平在每個(gè)知識(shí)模塊中設(shè)置基本目標(biāo)、提升目標(biāo)以及晉級(jí)目標(biāo)等三個(gè)等級(jí)的教學(xué)目標(biāo)，三個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)難度是逐漸增加的。教師在學(xué)生開始學(xué)習(xí)每個(gè)模塊之前都會(huì)對(duì)該模塊的三級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)做出提示，以便于學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中參照三級(jí)學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行有針對(duì)性地學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，在模塊的總結(jié)和復(fù)習(xí)中有目的的對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行回顧，滿足不同基礎(chǔ)的學(xué)生的學(xué)習(xí)要求。

2.基于基礎(chǔ)理論應(yīng)服務(wù)于知識(shí)的運(yùn)用的原則設(shè)置教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容弱化傳統(tǒng)教學(xué)中對(duì)于統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)中定理、公式的推導(dǎo)過程而注重于數(shù)據(jù)分析方法的應(yīng)用，相關(guān)理論做到夠用即可。與此同時(shí)，通過教師對(duì)知識(shí)的進(jìn)一步梳理，在傳授知識(shí)的同時(shí)側(cè)重于學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，各模塊的課后思考題和作業(yè)的設(shè)置既能夠讓學(xué)生牢固掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)同時(shí)又能夠通過較為復(fù)雜的案例分析完成對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)應(yīng)用能力的提升鍛煉，這就要求教師在教育教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)各模塊的知識(shí)體系做出詳盡的分解，合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)。

3.豐富多樣的教學(xué)材料拓展學(xué)生的專業(yè)知識(shí)

圍繞學(xué)生的興趣，從經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)、質(zhì)量、物流、人力資源、財(cái)務(wù)等多方面豐富教學(xué)材料，讓學(xué)生在閱讀教學(xué)材料的同時(shí)對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理有宏觀的認(rèn)識(shí)，從學(xué)生個(gè)人的興趣角度出發(fā)，有針對(duì)性地選擇他們所感興趣的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行深入的思考和探討，告別傳統(tǒng)教學(xué)中由一本教材貫穿整個(gè)課程的教學(xué)模式。這對(duì)教師的課程準(zhǔn)備工作帶來了新的挑戰(zhàn)。

4.多種教學(xué)手段輔助教學(xué)過程

傳統(tǒng)的教學(xué)往往是教師講，學(xué)生聽的模式。以學(xué)生為中心的教學(xué)中則可以采用小組討論、辯論、案例討論、角色扮演等多種以W生為主的教學(xué)手段，在教師的組織下完成學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)就能夠完成的內(nèi)容，而教師在課堂上的講授將主要圍繞學(xué)生自主學(xué)習(xí)過程中遇到的難點(diǎn)問題給予及時(shí)的指導(dǎo)。其次，運(yùn)用信息化手段將教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)材料、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)可以滿足學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的愿望，是實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)的必要支持手段。

5.重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)軟件的使用技能

當(dāng)今社會(huì)，計(jì)算機(jī)已成為人們工作中不可缺少的工具，在數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)的作用更是重要。學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間如果能掌握一到兩種計(jì)算機(jī)分析軟件，將會(huì)為他們未來的職業(yè)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。因此在課程的教學(xué)過程中，避免了讓學(xué)生進(jìn)行長(zhǎng)篇累牘的手工計(jì)算，取而代之的是常用的計(jì)算機(jī)軟件完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和分析功能，如Microsoft Excel、SPSS等軟件的學(xué)習(xí)都能夠起到讓學(xué)生開闊視野的作用。而且當(dāng)今的學(xué)生具備很強(qiáng)的自學(xué)能力，他們完全可以在教師的指引下，通過教學(xué)材料的自學(xué)、網(wǎng)絡(luò)搜索、討論學(xué)習(xí)等手段初步掌握這些軟件的使用。

三、合理的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)及時(shí)反饋教學(xué)效果

根據(jù)各個(gè)學(xué)習(xí)模塊的不同特點(diǎn)設(shè)定合理的學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)體系，一方面為學(xué)生自測(cè)學(xué)習(xí)效果提供了依據(jù)，另一方面為教師進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法提供了依據(jù)，是學(xué)生學(xué)習(xí)過程的重要組成部分。在教學(xué)組織過程中要注意學(xué)習(xí)效果的及時(shí)反饋才能起到應(yīng)有的效果。學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)機(jī)制可以采用學(xué)生自主測(cè)評(píng)、師生互評(píng)、生生互評(píng)等多種渠道展開，通過學(xué)習(xí)過程中的反饋、案例討論報(bào)告、隨堂測(cè)試、學(xué)生自主學(xué)習(xí)匯報(bào)等多種手段實(shí)施，其目的都是掌握學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)態(tài)，及時(shí)地糾正偏差。

篇2

歷史――國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)信息學(xué)演變自醫(yī)學(xué)情報(bào)學(xué)

醫(yī)學(xué)信息學(xué)發(fā)展的標(biāo)志可追溯到國(guó)際信息處理聯(lián)合會(huì)（Internationl Federation for Information Processing，IFTP）在1967年成立的與衛(wèi)生有關(guān)的技術(shù)委員會(huì)。經(jīng)過不斷發(fā)展，于1978年成立了國(guó)際醫(yī)學(xué)信息學(xué)會(huì)（Internationl Medical Informatics Assciation，IMIA）。IMIA是國(guó)際醫(yī)學(xué)信息學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的權(quán)威組織，為醫(yī)學(xué)信息學(xué)學(xué)科建設(shè)、醫(yī)療行業(yè)信息化做出了貢獻(xiàn)。

我國(guó)的醫(yī)學(xué)信息學(xué)教育與醫(yī)學(xué)圖書館學(xué)、情報(bào)學(xué)以及信息管理學(xué)密不可分，醫(yī)學(xué)信息教育的起源和孕育是在20世紀(jì)60年代以后，那時(shí)多所醫(yī)學(xué)院校根據(jù)醫(yī)院和社會(huì)需求設(shè)置了醫(yī)學(xué)圖書館專業(yè)的在職培訓(xùn)。到了80年代初，由于醫(yī)學(xué)圖書館對(duì)專業(yè)人才的實(shí)際需求已經(jīng)很大，在對(duì)前期醫(yī)學(xué)圖書館類教育實(shí)踐進(jìn)行充分論證后，經(jīng)衛(wèi)生部批準(zhǔn)，在原白求恩醫(yī)科大學(xué)、同濟(jì)醫(yī)科大學(xué)、中國(guó)醫(yī)科大學(xué)和湖南醫(yī)科大學(xué)設(shè)置“醫(yī)學(xué)圖書館情報(bào)專業(yè)”，四年制本科，畢業(yè)授予醫(yī)學(xué)學(xué)位。

醫(yī)學(xué)情報(bào)學(xué)發(fā)展到20世紀(jì)90年代，隨著信息手段不斷在各個(gè)行業(yè)中應(yīng)用發(fā)展，一些醫(yī)學(xué)高校便逐漸將圖書館學(xué)系更名為信息管理系，并開設(shè)了“醫(yī)學(xué)信息學(xué)”方向的專業(yè)，當(dāng)時(shí)也有些醫(yī)院建立了單機(jī)的醫(yī)療管理系統(tǒng)。根據(jù)1993年7月16日原國(guó)家教委頒布的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》，醫(yī)學(xué)圖書情報(bào)學(xué)專業(yè)也進(jìn)行了名稱上的調(diào)整，專業(yè)名稱由“醫(yī)學(xué)情報(bào)學(xué)（醫(yī)學(xué)、藥學(xué)）”改為“信息學(xué)（醫(yī)學(xué)、藥學(xué)）”，拓寬了專業(yè)口徑。這為我國(guó)醫(yī)學(xué)信息學(xué)教育走上正規(guī)化與專業(yè)化打下了基礎(chǔ)，其意義也是不言而喻的。

1998年7月，教育部重新頒布了《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》，對(duì)原專業(yè)目錄做出了新的調(diào)整，將若干相近專業(yè)進(jìn)行了合并和重組，將原來“經(jīng)濟(jì)信息管理”、“信息學(xué)”、“科技信息”和“管理信息系統(tǒng)”等5個(gè)專業(yè)合并為“信息管理和信息系統(tǒng)”，隸屬管理學(xué)門類。于是各醫(yī)學(xué)高校在此基礎(chǔ)上將“醫(yī)藥/衛(wèi)生信息管理專業(yè)方向”設(shè)在信息管理和信息系統(tǒng)專業(yè)之下，重新調(diào)整了培養(yǎng)方案和課程設(shè)置。

到了2002年底，經(jīng)教育部批準(zhǔn)，中南大學(xué)將“信息管理和信息系統(tǒng)（醫(yī)學(xué)方向）”專業(yè)更名為“醫(yī)學(xué)信息學(xué)”專業(yè)，專業(yè)代碼070408W。2003年秋開始首次以“醫(yī)學(xué)信息學(xué)”專業(yè)對(duì)外招生，這標(biāo)志著中國(guó)醫(yī)學(xué)信息學(xué)專業(yè)的正式起步。與此同時(shí)，南通大學(xué)與南通醫(yī)學(xué)院合并，開始正式招收“醫(yī)學(xué)信息學(xué)”專業(yè)本科生，醫(yī)學(xué)信息學(xué)教育在我國(guó)逐漸發(fā)展起來。

現(xiàn)狀――醫(yī)學(xué)信息學(xué)教育在我國(guó)的發(fā)展

專業(yè)調(diào)整以及培養(yǎng)方向多樣化后，醫(yī)學(xué)信息學(xué)教育已經(jīng)成為國(guó)家醫(yī)學(xué)教育和信息管理教育體系中的一部分。2000年以后，隨著醫(yī)藥科學(xué)的發(fā)展以及隨之而來的醫(yī)改大潮，對(duì)醫(yī)學(xué)信息學(xué)人才提出了更高更專業(yè)的要求，學(xué)科發(fā)展浪潮的強(qiáng)烈沖擊已經(jīng)開始了。

放眼國(guó)際，醫(yī)學(xué)信息學(xué)的學(xué)科發(fā)展和培養(yǎng)方向逐漸達(dá)成了相對(duì)的共識(shí)。“在國(guó)內(nèi)，雖然醫(yī)學(xué)信息學(xué)這個(gè)名詞相對(duì)還很新鮮，但我們的產(chǎn)業(yè)已經(jīng)發(fā)展在前了，各個(gè)醫(yī)院已經(jīng)使用了多種信息系統(tǒng)。但在學(xué)術(shù)領(lǐng)域上來講，還有很多人并不理解醫(yī)學(xué)信息學(xué)到底是什么，還帶有太多的醫(yī)學(xué)情報(bào)學(xué)的烙印。”北京大學(xué)醫(yī)學(xué)信息學(xué)中心常務(wù)副主任雷健波說。“現(xiàn)在，國(guó)際公認(rèn)的醫(yī)學(xué)信息學(xué)學(xué)科體系可分為如下幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域――生物信息學(xué)、圖像信息學(xué)、臨床信息學(xué)、公共衛(wèi)生信息學(xué)。這其中到底有什么區(qū)別，是我們?cè)谝院蟮娜瞬排囵B(yǎng)中必須要弄明確的。”

當(dāng)然，醫(yī)學(xué)信息學(xué)在國(guó)外發(fā)展了30年后，國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)信息教育事業(yè)也并沒有原地踏步。我們非常高興地看到，在2000～2009年期間，經(jīng)過教育部備案或批準(zhǔn)設(shè)置面向醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)和醫(yī)學(xué)信息學(xué)專業(yè)的高等院校已經(jīng)從20世紀(jì)80年代的4所增加到當(dāng)今的40多所，國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)信息學(xué)教育格局發(fā)生了根本性的變化，開始了前所未有的新局面。

研究――符合我國(guó)國(guó)情的學(xué)科研究?jī)?nèi)容

新醫(yī)改將醫(yī)學(xué)信息學(xué)的發(fā)展提上了一個(gè)新的日程，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)信息研究所所長(zhǎng)代濤認(rèn)為，我國(guó)醫(yī)學(xué)信息學(xué)的研究領(lǐng)域體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1. 醫(yī)學(xué)知識(shí)表達(dá)

即通過收集醫(yī)學(xué)相關(guān)知識(shí)，對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)和正式的定義；保證人和計(jì)算機(jī)對(duì)醫(yī)學(xué)知識(shí)的一致性理解。如醫(yī)學(xué)知識(shí)組織體系，分類表、主題表、醫(yī)學(xué)分類、醫(yī)學(xué)本體、一體化語言系統(tǒng)等。醫(yī)學(xué)知識(shí)組織體系的研究是我們開展醫(yī)學(xué)信息學(xué)研究的基礎(chǔ)。同時(shí)，還有醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)編碼與標(biāo)準(zhǔn)、醫(yī)學(xué)信息檢索、醫(yī)學(xué)決策支持。

2. 衛(wèi)生信息系統(tǒng)

在我國(guó)，利用衛(wèi)生信息系統(tǒng)來改善衛(wèi)生保健的質(zhì)量，降低醫(yī)療成本，成為醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)信息系統(tǒng)的一個(gè)主要內(nèi)容，從而建立一個(gè)像美國(guó)一樣的龐大的醫(yī)療體系。這個(gè)系統(tǒng)有醫(yī)院信息系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、電子病歷、健康檔案、區(qū)域衛(wèi)生信息系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。

3. 生物信息學(xué)

生物信息學(xué)（BioInformatics）是自人類基因組計(jì)劃以來，人類與模式生物基因組的測(cè)試工作產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，基于此情況而產(chǎn)生的，是研究、開發(fā)或應(yīng)用計(jì)算機(jī)工具和方法來擴(kuò)展對(duì)生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、行為科學(xué)和衛(wèi)生數(shù)據(jù)的使用，包括獲取、存儲(chǔ)、組織、分析和可視化這些數(shù)據(jù)。

篇3

1 云計(jì)算定義

“云”是一個(gè)通過虛擬技術(shù)把云端計(jì)算機(jī)或是服務(wù)器連接在一起的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。存儲(chǔ)和分析數(shù)據(jù)都由“云”端的服務(wù)器或是計(jì)算機(jī)完成。中國(guó)云計(jì)算專家劉鵬給出如下定義：“云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模型，它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使用戶能夠按需獲取計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和信息服務(wù)。”

按照資源的共享水平，云計(jì)算的服務(wù)模式分為三種，基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（Infrastructure as a service）， 平臺(tái)即服務(wù)（Platform as a service）和軟件即服務(wù)（Software as a service）。

IaaS（Infrastructure as a service） Service：基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)。它整合了基礎(chǔ)設(shè)施如虛擬主機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等資源成為一個(gè)服務(wù)平臺(tái)提供給用戶使用。IaaS位于網(wǎng)絡(luò)的底層，向用戶提供按需分配、按需付費(fèi)的計(jì)算設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備。

PaaS（Platform as a service）提供服務(wù)平臺(tái)，用戶掌控運(yùn)作應(yīng)用程序的環(huán)境，可以在平臺(tái)上應(yīng)用，測(cè)試和開發(fā)軟件。

SaaS（Software as a service）即在服務(wù)平臺(tái)上提供軟件供用戶使用，用戶只使用軟件，不掌握操作系統(tǒng)、硬件等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)。用戶不必自己安裝軟件，只需要瀏覽器連接到公共的服務(wù)平臺(tái)即可。供應(yīng)商會(huì)按照用戶的要求安裝所需的軟件，并負(fù)責(zé)軟件的升級(jí)和維護(hù)。

云計(jì)算的主要優(yōu)點(diǎn)：

（1）把用戶從安裝和測(cè)試軟件的工作中解脫出來。云計(jì)算平臺(tái)可以按照用戶的需求提供軟件及硬件的服務(wù)。用戶不需要考慮網(wǎng)絡(luò)下面復(fù)雜的硬件架構(gòu)，僅僅需要關(guān)注計(jì)算和分析就可以。

（2）按需租用計(jì)算資源可以讓用戶支付更少的費(fèi)用。在云計(jì)算平臺(tái)上，用戶在最初時(shí)可以租用少量的機(jī)器，以后隨著需求的增加或減少相應(yīng)的增加或減少租用的機(jī)器。用戶所付的費(fèi)用就是實(shí)際租用機(jī)器的費(fèi)用。

（3）云計(jì)算方便研究人員之間的數(shù)據(jù)共享和分析。不同研究者在本地服務(wù)器上安裝的軟件版本可能不同，所以共享數(shù)據(jù)和軟件很困難。云計(jì)算可以使登錄同一個(gè)平臺(tái)的用戶共享操作系統(tǒng)和所有的軟件數(shù)據(jù)，保證了軟件的版本同步更新。

2 云計(jì)算在生物信息中的應(yīng)用

我們把云計(jì)算在生物信息學(xué)中的應(yīng)用按IaaS， PaaS和SaaS三個(gè)方面分別介紹。

2.1 IaaS

用戶租用云計(jì)算上的虛擬主機(jī)可以自己控制計(jì)算、存儲(chǔ)等硬件設(shè)備，建立需要的計(jì)算環(huán)境。并且大量的生物信息學(xué)工具可以打包為虛擬鏡像用于租用的云計(jì)算的虛擬主機(jī)上，可以很方便的進(jìn)行多種數(shù)據(jù)分析。如CloVR提供的一個(gè)包含預(yù)配置和自動(dòng)的生物信息學(xué)流程的虛擬主機(jī)，可以運(yùn)行在本地的計(jì)算機(jī)上也可以運(yùn)行在云計(jì)算平臺(tái)上。這個(gè)虛擬機(jī)以Ubuntu和BioLinux為基礎(chǔ)，安裝了Grid Engine和Hadoop作為作業(yè)調(diào)度，Ergatis作為工作流系統(tǒng)，還有很多開源的生物信息學(xué)軟件，如BLAST、16S rRNA等。用戶也可以開發(fā)自己的軟件運(yùn)行在虛擬機(jī)上。Bioconductor是一個(gè)開源的關(guān)于R語言的生物信息學(xué)庫，提供了一系列的軟件包用于微陣列數(shù)據(jù)分析。用戶可以下載Bioconductor提供的鏡像安裝到租用的云計(jì)算平臺(tái)上。

2.2 PaaS

Galaxy Cloudman和Eoulsan可以看做PaaS。Galaxy整合了一系列的簡(jiǎn)單易用的工具，提供一個(gè)簡(jiǎn)易的網(wǎng)頁用來分析數(shù)據(jù)。Galaxy Cloudman把Galaxy的軟件工具打包成一個(gè)鏡像，可以在AWS（Amazon Web Service）上應(yīng)用。用戶可以將其他安裝在Galaxy平臺(tái)上的軟件安裝到自己的云計(jì)算平臺(tái)上，甚至可以在Galaxy Cloudman上定義插件。通過添加額外的工具，可以擴(kuò)展默認(rèn)函數(shù)并測(cè)試和使用。從這個(gè)意義上說，Galaxy Cloudman可以看做PaaS。

Eoulsan整合了很多下一代基因數(shù)據(jù)分析工具，如BWA，Bowtie，SOAP2，GSNAP，edgeR，和DEdeq于一個(gè)框架內(nèi)，同時(shí)，它也支持用戶自己開發(fā)的插件用于數(shù)據(jù)分析。

2.3 SaaS

很多傳統(tǒng)的生物信息學(xué)工具如BLAST、UCSC Genome Browser僅僅用一個(gè)瀏覽器就可以登錄到服務(wù)器使用相應(yīng)的服務(wù)，它們也可以稱為SaaS。這些服務(wù)一般由軟件工具的開發(fā)者提供，伸縮性很差。我們主要介紹應(yīng)用于云計(jì)算平臺(tái)上可以伸縮的生物信息學(xué)工具。

短序列（讀段）匹配是指將測(cè)序得到短序列匹配到參考基因組上，這是許多測(cè)序數(shù)據(jù)分析的第一步，如SNP識(shí)別和基因表達(dá)譜分析。CloudBurst，CloudAligner，SEAL和Crossbow都是應(yīng)用于云計(jì)算基于MapReduce的軟件，可以匹配數(shù)以百萬計(jì)的序列。Schatz用”seed-and-extend”算法開發(fā)的CloudBurst可以確定錯(cuò)誤匹配的數(shù)目。CloudBurst模仿了RMAP的算法，但速度提高了30倍。但是CloudBurst不支持fastq文件，并且不能處理重亞硫酸鹽測(cè)序和（雙）末端測(cè)序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。CloudAligner彌補(bǔ)了這個(gè)缺點(diǎn)，并且比CloudBurst快35%到80%。SEAL整合了BWA，在序列匹配時(shí)可以去除重復(fù)的序列，這對(duì)SNP識(shí)別和以后分析很有用。應(yīng)用MapReduce的Crossbow整合了Bowtie和SOAPsnp，可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)匹配數(shù)以十億計(jì)的序列。

差異表達(dá)分析可以用來尋找不同樣本中表達(dá)有明顯差別的基因，而RNA測(cè)序（RNA-seq）用來量化樣本中的基因表達(dá)水平。Myrna是一個(gè)云計(jì)算平臺(tái)上計(jì)算大規(guī)模RNA測(cè)序的軟件。它整合了序列匹配、歸一化、聚類分析和統(tǒng)計(jì)模型，直接輸出不同樣本的基因表達(dá)水平和不同表達(dá)水平的基因。然而，Myrna 最大的缺陷是不能正確地將短序列匹配到外顯子拼接位點(diǎn)上。但FX彌補(bǔ)了這個(gè)缺點(diǎn)。FX用改進(jìn)的匹配函數(shù)分析RNA數(shù)據(jù)，以RPKM或是BPKM的格式輸出不同基因的表達(dá)水平。

3 云計(jì)算面臨的問題

云計(jì)算提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力，但云計(jì)算自身的特點(diǎn)也使它的發(fā)展面臨了一些困難和制約。云計(jì)算在生物信息學(xué)上的應(yīng)用尚處于初期階段，盡管已經(jīng)出現(xiàn)了一定數(shù)量的生物信息學(xué)工具，但仍有很多的分析無法完成，很多的工具還需升級(jí)或者開發(fā)。云計(jì)算上數(shù)據(jù)的隱私性和安全性也是用戶需要考慮的方面。特別是一些生物數(shù)據(jù)涉及到病人的隱私，但很多國(guó)家還沒有保護(hù)這種數(shù)據(jù)隱私的法律。云計(jì)算服務(wù)提供商需要制定一些規(guī)則來保護(hù)用戶的數(shù)據(jù)。

4 對(duì)應(yīng)用云計(jì)算的建議

對(duì)于將要使用云計(jì)算的用戶，需要考慮以下三個(gè)方面：數(shù)據(jù)規(guī)模、安全隱私和費(fèi)用。

數(shù)據(jù)規(guī)模及安全隱私：首先要考慮你的數(shù)據(jù)規(guī)模是否超過了本地計(jì)算機(jī)的處理能力。現(xiàn)在本地的個(gè)人電腦可以處理數(shù)千兆的數(shù)據(jù)，服務(wù)器一次可以處理數(shù)百G的數(shù)據(jù)。如果用戶熟悉并行計(jì)算的技術(shù)，可以處理數(shù)TB的數(shù)據(jù)。但如果你的數(shù)據(jù)更大并且不精通并行計(jì)算，本地計(jì)算機(jī)和服務(wù)器就很難處理了，就可以考慮云計(jì)算。用戶如果要向云計(jì)算平臺(tái)上傳輸數(shù)據(jù)，需要考慮數(shù)據(jù)的安全性和隱私性。比如涉及病人的隱私是否會(huì)泄露，云計(jì)算服務(wù)提供商是否可以保證數(shù)據(jù)的安全等。

費(fèi)用：云計(jì)算的費(fèi)用一般是按照使用的計(jì)算資源的多少和使用時(shí)間的長(zhǎng)短計(jì)算的。使用云計(jì)算前應(yīng)該評(píng)估其使用費(fèi)用。用戶應(yīng)該考慮所有階段的費(fèi)用，如數(shù)據(jù)傳輸、保存、分析等。

目前，云計(jì)算和生物信息學(xué)都處在快速發(fā)展當(dāng)中，云計(jì)算在生物信息學(xué)中的應(yīng)用也越來越廣泛和深入。特別是生物數(shù)據(jù)的大規(guī)模增漲，生物學(xué)家必須從大量的數(shù)據(jù)當(dāng)中分辨出有用的信息。這就需要強(qiáng)大的存儲(chǔ)能力和計(jì)算分析能力，云計(jì)算可以很好的解決這個(gè)問題。 云計(jì)算和生物信息學(xué)的結(jié)合將極大的促進(jìn)生物學(xué)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]劉鵬主編.云計(jì)算（第二版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011（05）.

[2]Schatz MC，CloudBurst：Highly sensitive read mapping with MapReduce，Bioinformatics

25（11）：1363-1369，2009.

[3]Nguyen T，ShiW，Ruden D，CloudAligner：A fast and full-featured mapreduce based tool.for sequence mapping， BMC Res Notes 4：171，2011.

[4]Hong D，Rhie A，Park SS，Lee J，Ju YS，Kim S，Yu SB，Bleazard T，Park HS，Rhee H，Chong H，Yang KS，Lee YS，Kim IH，Lee JS，Kim JI，Seo JS，F(xiàn)X：An RNA-seq analysis tool on the cloud， Bioinformatics 28（5）：721-723，2012.

作者簡(jiǎn)介

篇4

Key wordscomputational biology;teaching status;experience

計(jì)算生物學(xué)是指開發(fā)和應(yīng)用數(shù)據(jù)分析及理論的方法、數(shù)學(xué)建模和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，用于生物學(xué)研究的一門學(xué)科。計(jì)算生物學(xué)正在成為現(xiàn)代生物學(xué)研究的核心方法之一，它們的重要性和復(fù)雜性在當(dāng)前生物學(xué)數(shù)據(jù)量的不斷增長(zhǎng)中日益彰顯，要回答的問題越復(fù)雜就越顯得突出，使得計(jì)算生物學(xué)成為當(dāng)今生命科學(xué)最具活力的新興前沿學(xué)科之一。計(jì)算生物學(xué)是一門概念性學(xué)科，以生物信息學(xué)為基礎(chǔ)，以計(jì)算為工具，解決生物學(xué)問題。與生物信息學(xué)的定義類似，只是側(cè)重點(diǎn)有所不同。計(jì)算生物學(xué)側(cè)重于計(jì)算，通過計(jì)算來解決問題，并使用計(jì)算技術(shù)對(duì)生物學(xué)問題進(jìn)行研究。生物信息學(xué)主要側(cè)重于對(duì)生物學(xué)中所得信息的采集、存貯、分析處理與可視化方面[1-2]。

運(yùn)用計(jì)算生物學(xué)，科學(xué)家有望直接破譯在核酸序列中的遺傳語言規(guī)律，模擬生命體內(nèi)的信息流過程，從而認(rèn)識(shí)代謝、發(fā)育、進(jìn)化等一系列規(guī)律，最終為人類造福。目前，計(jì)算生物學(xué)在國(guó)內(nèi)外受到高度重視。在國(guó)內(nèi)，我國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)將計(jì)算生物學(xué)作為重點(diǎn)資助的研究方向之一。許多科學(xué)家敏銳地意識(shí)到生物信息學(xué)必將會(huì)在生物學(xué)中發(fā)揮重要的作用，而計(jì)算生物學(xué)作為生物信息學(xué)專業(yè)的主干課目前處于創(chuàng)立階段。

自從湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)2005年開設(shè)生物信息專業(yè)以來，計(jì)算生物學(xué)一直是該專業(yè)學(xué)生的專業(yè)主干課程，經(jīng)過3年的理論與實(shí)踐教學(xué)，筆者將發(fā)現(xiàn)的問題及獲得的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行初步總結(jié)，以供商榷。

1教學(xué)現(xiàn)狀

(1)缺乏合格的生物信息學(xué)師資。教師隊(duì)伍的整體數(shù)量和質(zhì)量與我國(guó)生物信息學(xué)教育快速發(fā)展的規(guī)模極不相稱。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)由生物安全與科學(xué)技術(shù)學(xué)院的生物信息系專業(yè)開設(shè)了計(jì)算生物學(xué)這門課程，盡管從開設(shè)這門課程至今，一直由生物信息學(xué)教研室教學(xué)經(jīng)驗(yàn)最豐富、學(xué)術(shù)造詣高的教師主講，但目前教研組中只有一位生物信息學(xué)專業(yè)畢業(yè)的博士，大部分教師為理學(xué)或農(nóng)學(xué)專業(yè)的碩士或博士，不具備計(jì)算機(jī)及算法的良好基礎(chǔ)知識(shí)，使該專業(yè)仍缺乏良好的學(xué)緣結(jié)構(gòu)。

(2)計(jì)算生物學(xué)教育與其他專業(yè)的合作還有待加強(qiáng)。盡管計(jì)算生物學(xué)是一門新興學(xué)科，但與其他專業(yè)之間存在不少聯(lián)系。現(xiàn)階段的問題是不同專業(yè)學(xué)科的教師之間缺乏交流與合作，難以滿足計(jì)算生物學(xué)教學(xué)的需求。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)超過30個(gè)高校或科研機(jī)構(gòu)開設(shè)生物信息學(xué)專業(yè)課程。不同學(xué)校根據(jù)自身的情況，在開設(shè)計(jì)算生物學(xué)這門課時(shí)，側(cè)重點(diǎn)都不一樣。如果由醫(yī)學(xué)院的教師授課，則側(cè)重點(diǎn)可能在致病基因的研究方面，計(jì)算機(jī)專業(yè)教師授課則可能側(cè)重于數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建、查詢等方面，理學(xué)院的教師授課則可能側(cè)重于生物信息學(xué)中的數(shù)學(xué)問題。計(jì)算生物學(xué)側(cè)重于算法，從而利用計(jì)算技術(shù)對(duì)生物學(xué)問題進(jìn)行研究。因此，各相關(guān)專業(yè)的教師需要加強(qiáng)這方面交流與學(xué)習(xí)[3]。

(3)在教學(xué)方法上，重視系統(tǒng)知識(shí)的傳授和授課計(jì)劃的完成，忽視學(xué)生能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。此外，缺乏理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)整合，實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是以驗(yàn)證理論為目的，內(nèi)容單一，無創(chuàng)新點(diǎn)，忽視對(duì)學(xué)生實(shí)際操作能力的培養(yǎng)。

(4)教學(xué)中還缺乏適合的理論和實(shí)驗(yàn)教材。授權(quán)影印國(guó)外原版教科和翻譯書籍仍占主導(dǎo)地位，而國(guó)人自編的教材寥寥無幾。此外，系統(tǒng)性不強(qiáng)也是目前計(jì)算生物學(xué)教材中普遍存在的一個(gè)問題。

2教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及心得體會(huì)

(1)規(guī)范計(jì)算生物學(xué)教學(xué)大綱和計(jì)劃是開好本課程的前提。根據(jù)前2年的實(shí)驗(yàn)開展情況和該專業(yè)人才培養(yǎng)定位，制定了詳細(xì)的理論和實(shí)驗(yàn)大綱，組織老師編寫實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和教材。緊跟專業(yè)發(fā)展前沿，改革教學(xué)內(nèi)容，大綱中概括了理論課每個(gè)章節(jié)的基本內(nèi)容、教學(xué)基本要求、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)以及教學(xué)建議。實(shí)驗(yàn)教材中明確了實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)、分組人數(shù)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵蟆?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法與步驟、結(jié)果記錄及分析、思考題等內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和教學(xué)大綱的制定把握以下幾個(gè)原則:減少重復(fù)性，體現(xiàn)連貫性，實(shí)現(xiàn)整體性。

(2)針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)需要，采取不同的教學(xué)方法。計(jì)算生物學(xué)是一門多學(xué)科交叉的科學(xué)，涉及的知識(shí)面既深又廣，學(xué)生難以獨(dú)立自學(xué)。尤其是計(jì)算生物學(xué)涉及到的數(shù)學(xué)知識(shí)，諸如窮舉搜索、貪婪算法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法、分而治之算法、圖算法、組合模式匹配、聚類和樹、隱馬氏模型、隨機(jī)化算法等。

對(duì)于理論課，在教學(xué)過程中主要采用教師主導(dǎo)的傳統(tǒng)講授方法。課堂上，運(yùn)用多媒體授課并結(jié)合當(dāng)前科學(xué)研究中的最新進(jìn)展。利用多媒體課件以彌補(bǔ)書本教材呆板、抽象的缺點(diǎn)。在計(jì)算生物學(xué)教學(xué)課件中可以利用大量圖片生動(dòng)地展示當(dāng)前計(jì)算生物學(xué)研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展。收集或制作動(dòng)畫、視頻教程在課堂上進(jìn)行演示。由于理學(xué)學(xué)科的學(xué)生，未系統(tǒng)且詳細(xì)地學(xué)習(xí)代數(shù)、概率論等數(shù)學(xué)知識(shí)，要很好地理解計(jì)算生物學(xué)中的各種算法存在一定的困難，因此，每堂課要采取以簡(jiǎn)單有趣的故事或數(shù)學(xué)游戲?yàn)殚_端，引導(dǎo)學(xué)生理解每種算法的基本原理，再結(jié)合生物學(xué)問題，將算法與生物學(xué)問題結(jié)合起來，探討如何利用不同的算法解決生物學(xué)問題，深入淺出地闡明各章節(jié)的重點(diǎn)難點(diǎn)。最后，定期布置一定的思考題，引導(dǎo)學(xué)生在課堂外積極探索問題，鼓勵(lì)學(xué)生通過各種途徑自覺的關(guān)注學(xué)科發(fā)展動(dòng)態(tài)，拓寬知識(shí)面，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新意識(shí)。采用這種授課方法，一方面大大提高了學(xué)生的積極性，另一方面使學(xué)生脫離了枯燥的數(shù)學(xué)公式學(xué)習(xí)，加強(qiáng)了對(duì)算法和生物學(xué)問題的理解，從而達(dá)到使學(xué)生學(xué)有所獲、學(xué)有所用的目的。

(3)優(yōu)化計(jì)算生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢(shì)。計(jì)算生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是生物信息學(xué)專業(yè)一門重要的實(shí)驗(yàn)技能課，通過實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生計(jì)算生物學(xué)的研究方法，能夠運(yùn)用相關(guān)軟件如Perl、Matlab等進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程，解讀包含在生物信息序列的信息，推測(cè)基因的功能，具體包括EST序列聚類、構(gòu)建進(jìn)化樹、識(shí)別轉(zhuǎn)錄銀子結(jié)合位點(diǎn)、RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等[3]。該系研究室以適應(yīng)學(xué)科發(fā)展要求與培養(yǎng)創(chuàng)新性復(fù)合型新世紀(jì)人才為目標(biāo)，建設(shè)優(yōu)質(zhì)的計(jì)算生物學(xué)本科教學(xué)和計(jì)算生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程。在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，課堂教學(xué)精益求精，實(shí)驗(yàn)教學(xué)突出學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量更上一個(gè)臺(tái)階。該系現(xiàn)已建立了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，所有實(shí)驗(yàn)課程可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源共享。計(jì)算生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以互聯(lián)網(wǎng)為媒介、計(jì)算機(jī)為工具，全部在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成。在教學(xué)中，充分利用網(wǎng)絡(luò)的交互特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與課程的結(jié)合[4]。教師將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)序列、工具等上傳到服務(wù)器，再由學(xué)生將資料下載到本地機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)。學(xué)生同樣通過上傳服務(wù)器，將實(shí)驗(yàn)報(bào)告、作業(yè)、問題和意見等反饋給教師，教師在網(wǎng)上批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告后將成績(jī)和評(píng)語發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)情況。

總之，計(jì)算生物學(xué)教學(xué)是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下生物教學(xué)的全新內(nèi)容。通過上述教學(xué)措施，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、實(shí)踐操作能力、解決實(shí)際問題的綜合應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力，收到了良好的教學(xué)效果，受到學(xué)生的普遍歡迎，具有較強(qiáng)的可操作性和實(shí)踐性。在今后的教學(xué)實(shí)踐中，隨著教師自身素質(zhì)的提高和進(jìn)一步的教學(xué)改革，將會(huì)不斷完善計(jì)算生物學(xué)教學(xué)，培養(yǎng)具有跨越生命科學(xué)、信息科學(xué)、數(shù)理科學(xué)等不同領(lǐng)域的“大科學(xué)”素質(zhì)和意識(shí)的生物信息學(xué)人才。

3參考文獻(xiàn)

[1] 程妍，劉仲林.計(jì)算生物學(xué)——一門充滿活力的新興交叉學(xué)科[J].科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理，2006(3):11-15.

篇5

伴隨著信息時(shí)代的來臨，特別是生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的迅猛發(fā)展，尤其是生物信息學(xué)這門科學(xué)的出現(xiàn)使得原來的生物醫(yī)學(xué)研究向低通量的臨床數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向高通量分子生物學(xué)數(shù)據(jù)。組合數(shù)學(xué)作為一門應(yīng)用性較強(qiáng)的數(shù)學(xué)分支，在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用廣泛，面對(duì)多因素高通量的生物醫(yī)學(xué)問題，增加高等學(xué)校，特別是生物信息學(xué)專業(yè)學(xué)生的組合數(shù)學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)他們運(yùn)用組合數(shù)學(xué)方法分析和解決生物醫(yī)藥科學(xué)問題的能力已經(jīng)成為必要。如何在教學(xué)過程中提高學(xué)生學(xué)習(xí)組合數(shù)學(xué)的興趣，建立組合數(shù)學(xué)的邏輯思維用于解決醫(yī)學(xué)問題是我們教育工作者需要思考的問題。

一、高等學(xué)校組合數(shù)學(xué)的特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

組合數(shù)學(xué)是一門研究離散對(duì)象的科學(xué)，在計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)中具有重要的地位，是理科及工科院校的一門必修課，隨著現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)的日益發(fā)展，組合數(shù)學(xué)的重要性也日漸凸顯。組合數(shù)學(xué)對(duì)于生物醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課有著直接的衍射作用。目前，部分開設(shè)組合數(shù)學(xué)課程的生物高等學(xué)校的主要面向生物信息學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等等專業(yè)開設(shè)，講授學(xué)時(shí)30到60學(xué)時(shí)。在大部分生物高等學(xué)校并沒有該類課程的設(shè)置，也是導(dǎo)致高等學(xué)校組合數(shù)學(xué)教師隊(duì)伍的匱乏的主要原因。而且目前組合數(shù)學(xué)授課考核形式也比較單一。組合數(shù)學(xué)主要是以理論授課形式為主的教學(xué)方式，考試成績(jī)是考核學(xué)生的唯一標(biāo)準(zhǔn)，忽視了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的考核。信息時(shí)代學(xué)科的交叉發(fā)展體現(xiàn)在組合數(shù)學(xué)在各個(gè)學(xué)科中不可替代的作用，因此提高生物高等學(xué)校學(xué)生的組合數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們運(yùn)用組合數(shù)學(xué)的能力是目前迫切需要解決的問題。

二、改進(jìn)組合數(shù)學(xué)教學(xué)措施，提高學(xué)生興趣

（一）更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法

目前的組合數(shù)學(xué)內(nèi)容主要有： 鴿巢原理、排列與組合、容斥原理、遞推關(guān)系、生成函數(shù)等基本的組合數(shù)學(xué)知識(shí)及其在數(shù)學(xué)中的應(yīng)用。為了讓學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)學(xué)完必要的知識(shí)，更新和精選教學(xué)內(nèi)容顯得尤為必要，將以組合數(shù)學(xué)內(nèi)容為主導(dǎo)的教學(xué)模式改進(jìn)成以生物醫(yī)學(xué)問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式。由于面向醫(yī)學(xué)專業(yè)的特殊性，從內(nèi)容上應(yīng)著重選擇與醫(yī)學(xué)知識(shí)聯(lián)系緊密的內(nèi)容，采取精講和略講相結(jié)合的方式。根據(jù)不同專業(yè)背景更新組合數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容往往能夠起到事半功倍的效果。以下是我們?cè)谥v解排列與組合一章時(shí)的一個(gè)教學(xué)實(shí)例：“生物遺傳信息是由DNA分子中4個(gè)堿基核苷酸就像電報(bào)密碼似的以不同的排列順序記錄下來，它載著人類的全部基因或全部遺傳信息，人的DNA約有30億（3×109） 堿基對(duì)，按照排列的思想可知人類基因組可能的排列方式有N=4■=（4■）■≈（1.52）■種，然而人類僅從這無窮多的方式中選了一種作為全人類共同的遺傳密碼，可見我們的基因組是祖先們留給人類的最寶貴的財(cái)富！”。這樣的實(shí)例教學(xué)不僅可以讓學(xué)生熟悉課堂知識(shí)，還能讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行綜合的運(yùn)用，更重要的與生物醫(yī)學(xué)問題的結(jié)合提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過興趣小組討論學(xué)習(xí)提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)組合數(shù)學(xué)的興趣，從而充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

（二）加強(qiáng)多媒體輔助教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

組合數(shù)學(xué)傳統(tǒng)的授課方式是在黑板上將定義、定理的內(nèi)容進(jìn)行逐步嚴(yán)密的推導(dǎo)證明，這在一定程度上讓學(xué)生緊跟授課教師的思維和建立學(xué)生的邏輯思考能力。然而隨著多媒體技術(shù)的不斷進(jìn)步，利用多媒體和板書相結(jié)合的策略成為下一階段組合數(shù)學(xué)教學(xué)模式的主要教學(xué)手段。對(duì)于繁瑣的定理公式例如容斥原理避免推導(dǎo)證明，結(jié)合多媒體的幾何圖形使學(xué)生更加直觀的理解和應(yīng)用。以我們?cè)诮淌谌莩庠頃r(shí)的一個(gè)實(shí)例，容斥原理的根本思想是將難的問題分解成若干簡(jiǎn)單問題，通過間接計(jì)數(shù)來解決直接計(jì)數(shù)不容易解決的問題，我們用多媒體幻燈片分別展示兩集合和三集合的容斥原理（圖1A和B），并按照容斥原理的邏輯順序利用多媒體動(dòng)畫技術(shù)控制每一部分的出現(xiàn)順序，不僅避免了大量繁重枯燥的板書推導(dǎo)，最重要的是圖形式教學(xué)可以幫助學(xué)生對(duì)容斥原理建立更直觀的理解。可見在組合數(shù)學(xué)的教學(xué)過程多媒體的充分利用可以起到事半功倍的效果。

圖1 多媒體在組合數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用――容斥原理實(shí)例

（三）增設(shè)組合數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性思維

組合數(shù)學(xué)除了基本理論課之外還應(yīng)該開設(shè)適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)課，在實(shí)驗(yàn)課上讓學(xué)生自己動(dòng)手解決一些與生物醫(yī)學(xué)有關(guān)的實(shí)際問題。通過讓學(xué)生自己編程實(shí)現(xiàn)排列組合的算法，不僅可以增進(jìn)學(xué)生對(duì)排列與組合的深入認(rèn)識(shí)，也能夠培養(yǎng)學(xué)生利用排列組合思想解決實(shí)際問題的能力。以下是我們的一個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例：“任選一種排列生成算法，編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成n個(gè)（如n=6）不同元素中取r個(gè)元素的排列，并輸出指定任意n和r的所有排列。”，不僅讓學(xué)生掌握了課堂上講解的排列原理，還鍛煉了編程能力，初步體驗(yàn)了科研的樂趣，由消極的被動(dòng)學(xué)習(xí)升級(jí)為積極的主動(dòng)學(xué)習(xí)。可見通過組合數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課更能培養(yǎng)學(xué)生自己動(dòng)手自己學(xué)習(xí)的能力，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

（四）精挑細(xì)選課后練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力

組合數(shù)學(xué)作為一門應(yīng)用性較強(qiáng)的數(shù)學(xué)課，需要學(xué)生掌握其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，這就必須加強(qiáng)組合數(shù)學(xué)課堂后練習(xí)。因此習(xí)題是組合數(shù)學(xué)課程重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，也是理論教學(xué)必不可少的補(bǔ)充。然而習(xí)題課并不意味著單純地大量做題，教師應(yīng)根據(jù)課堂內(nèi)容，精挑細(xì)選出質(zhì)量比較高的少量題目，供學(xué)生課余時(shí)間認(rèn)真研究，要在習(xí)題中體現(xiàn)組合數(shù)學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生獨(dú)立給出解決問題的新觀點(diǎn)和新方法。設(shè)置習(xí)題時(shí)，應(yīng)以問題為導(dǎo)向，即給定一個(gè)實(shí)際的有興趣的問題，讓學(xué)生利用所學(xué)的組合數(shù)學(xué)理論進(jìn)行解決，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)細(xì)節(jié)的理解和掌握，并讓學(xué)生舉一反三熟練掌握所學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生的理解更加深刻。如我們?cè)诮虒W(xué)過程中的一個(gè)課后習(xí)題實(shí)例：“一位國(guó)際象棋大師有11周的時(shí)間備戰(zhàn)一場(chǎng)錦標(biāo)賽，他決定每天至少下一盤棋，但是為了使自己不過分疲勞他還決定在每周不能下棋超過12盤。證明存在連續(xù)若干天，期間這位大師恰好下了21盤棋。”，該實(shí)例引起了學(xué)生在課余時(shí)間學(xué)習(xí)組合數(shù)學(xué)的一個(gè)熱潮。

總之，面對(duì)高等學(xué)校生物信息學(xué)學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)，傳統(tǒng)的單一的純理論的組合數(shù)學(xué)教學(xué)方法已經(jīng)不再適用。應(yīng)該考慮改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容和方法，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生在快樂進(jìn)取的氛圍里學(xué)習(xí)組合數(shù)學(xué)，具體的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改進(jìn)仍有待教學(xué)工作者進(jìn)一步探討和研究。

參考文獻(xiàn)：

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[2]蘇建忠，張巖，劉洪波，王芳，崔穎.組合數(shù)學(xué)在生物信息學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012，6，142-143.

作者簡(jiǎn)介：

劉洪波（1983-），男，漢族，山東德州人，博士，講師，主要研究方向：生物信息學(xué)，計(jì)算表觀遺傳學(xué)。

篇6

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，加快了人類信息社會(huì)的建設(shè)步伐，信息化、數(shù)字化已經(jīng)逐漸進(jìn)入到醫(yī)學(xué)的各領(lǐng)域中，成為醫(yī)學(xué)界不可或缺的重要工具與手段。信息技術(shù)的高速發(fā)展正改變著醫(yī)學(xué)的教學(xué)、研究、醫(yī)療服務(wù)等的諸多傳統(tǒng)方式，并隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展而不斷推陳出新。但是，我們不能否認(rèn)，現(xiàn)代信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用不僅為醫(yī)學(xué)的認(rèn)知帶來了新的渠道，轉(zhuǎn)變了醫(yī)學(xué)的思想觀念與工作方式，同時(shí)也為醫(yī)學(xué)界帶來了一些問題，例如：新的倫理問題等。因此，在醫(yī)學(xué)信息化建設(shè)迅速發(fā)展的今天，如何才能更好的將信息技術(shù)運(yùn)用到醫(yī)學(xué)中，醫(yī)學(xué)信息化的發(fā)展前景如何？對(duì)醫(yī)學(xué)界具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義與長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

不可否認(rèn)，醫(yī)學(xué)信息化的建設(shè)是長(zhǎng)期的，只有符合醫(yī)學(xué)發(fā)展的信息化才具有生命力。在醫(yī)院中，我們隨處可見的CT、彩超等大型的數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各種醫(yī)療收費(fèi)系統(tǒng)、醫(yī)療信息處理系統(tǒng)等，還有在醫(yī)學(xué)教學(xué)、科研領(lǐng)域，都逐漸開始使用現(xiàn)代信息技術(shù)的輔助來提升教學(xué)與科研的水平。信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用與改造與創(chuàng)新，使得醫(yī)學(xué)的教學(xué)、科研、臨床、管理、藥品、醫(yī)學(xué)器械的研制等都在借助信息技術(shù)來加快自身的發(fā)展，很難想象沒有現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的醫(yī)學(xué)院校或者醫(yī)院將會(huì)使什么模樣。

2.信息時(shí)代醫(yī)學(xué)信息化所面臨的新挑戰(zhàn)

2.1 數(shù)據(jù)的共享問題

美國(guó)在醫(yī)學(xué)信息化數(shù)據(jù)的共享方面比較開放，美國(guó)的國(guó)立生物技術(shù)信息中心中存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息對(duì)科學(xué)家是無償提供研究的。但是，在我國(guó)的生物醫(yī)學(xué)研究部門或者是醫(yī)療機(jī)構(gòu)中，已經(jīng)積累了大量的科研與臨床數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)目前大多數(shù)仍處于獨(dú)立使用的狀態(tài)中，各機(jī)構(gòu)之間缺乏數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象嚴(yán)重制約著我國(guó)生物醫(yī)學(xué)的研究與發(fā)展，同時(shí)也為我國(guó)社會(huì)醫(yī)療健康保障體系的建立帶來了困難。在實(shí)際中，這些醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間由于存在各種利益關(guān)系，一般都對(duì)自己所持有的醫(yī)學(xué)科研數(shù)據(jù)及診療數(shù)據(jù)資料保密，不愿意向同行與社會(huì)提供數(shù)據(jù)共享的服務(wù)。

2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的問題

美國(guó)的著名勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)基因租的科學(xué)部主任表示，最理想的狀態(tài)就是能夠建立統(tǒng)一的電子醫(yī)療系統(tǒng)，這些醫(yī)療病歷系統(tǒng)應(yīng)該具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。但是，在我國(guó)的醫(yī)學(xué)現(xiàn)實(shí)中并非如此。各醫(yī)院存儲(chǔ)的各種數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不同，不同的系統(tǒng)在存儲(chǔ)的信息方面也不一樣，目前，醫(yī)療系統(tǒng)與醫(yī)療科研機(jī)構(gòu)之間的信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)很難實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。究其原因主要是由于各種醫(yī)療設(shè)備的生產(chǎn)廠家、醫(yī)療系統(tǒng)的軟件開發(fā)商之間的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各不相同造成的。例如：不同的醫(yī)院對(duì)信息管理系統(tǒng)中的電子病例數(shù)據(jù)信息的記錄格式、標(biāo)準(zhǔn)不同，而信息中心的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備在構(gòu)架上也不相同，這就造成各醫(yī)院之間的醫(yī)療數(shù)據(jù)信息無法實(shí)現(xiàn)交流溝通、共享。如果同一個(gè)病人想在不同的醫(yī)院進(jìn)行治療，就必須在不同的醫(yī)院分別再做一次相應(yīng)的檢查，這不僅增加了病人的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重的更影響了病人的最佳治療時(shí)期。因此，要想在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)信息化就必須先打破各醫(yī)院之間的技術(shù)壁壘，解決信息化的標(biāo)準(zhǔn)化問題。

2.3 醫(yī)學(xué)信息化綜合應(yīng)用型人才嚴(yán)重匱乏

目前，醫(yī)學(xué)信息學(xué)是建立在生物醫(yī)學(xué)、信息技術(shù)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、管理學(xué)等多學(xué)科基礎(chǔ)上的一門交叉性的學(xué)科，在實(shí)際中，真正了解并掌握、精通信息科學(xué)知識(shí)的專業(yè)人才非常少。為了真正實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)信息化并促進(jìn)多學(xué)科的研究與教學(xué)，于2009年美國(guó)的特拉華大學(xué)創(chuàng)立了生物信息學(xué)與計(jì)算機(jī)生物學(xué)中心，這一中心集中了來自美國(guó)的5個(gè)學(xué)院的60多名知名教師，并創(chuàng)立了負(fù)責(zé)多個(gè)生物信息學(xué)教育的研究項(xiàng)目。縱觀我國(guó)高校的現(xiàn)狀，還尚未成立專門的醫(yī)學(xué)信息專業(yè)，或者是生物醫(yī)學(xué)與信息學(xué)相交叉的學(xué)科專業(yè)。在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中的一些復(fù)合型研究人才大部分是由學(xué)生自己自學(xué)而成的，或者是由不同學(xué)科的導(dǎo)師共同培養(yǎng)而成的。這種狀況就造成我國(guó)醫(yī)療信息化應(yīng)用人才的嚴(yán)重匱乏，并為我國(guó)醫(yī)療信息化人才的培養(yǎng)帶來了阻礙。不過我們堅(jiān)信，在不久的將來，我國(guó)的醫(yī)學(xué)教育界一定會(huì)認(rèn)識(shí)到這一問題。

3.信息時(shí)代醫(yī)學(xué)信息化的發(fā)展前景

3.1 醫(yī)學(xué)信息化正朝著遠(yuǎn)程醫(yī)療與區(qū)域醫(yī)療的信息化發(fā)展

早在上世紀(jì)90年代，我國(guó)就曾經(jīng)提出過實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展，很多偏遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)院與大城市中具有實(shí)力的綜合醫(yī)院之間建立了遠(yuǎn)程醫(yī)療咨詢會(huì)與會(huì)診聯(lián)系，但是由于當(dāng)時(shí)采取的是調(diào)制解調(diào)器的電話網(wǎng)絡(luò)或較高成本的衛(wèi)星傳輸信息，在實(shí)際應(yīng)用中很難得以實(shí)現(xiàn)，因此也就未在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行推廣。進(jìn)入信息時(shí)代，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)、視頻會(huì)議技術(shù)等在醫(yī)學(xué)界得到廣泛的推廣，并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程醫(yī)療教育，從而推動(dòng)了我國(guó)醫(yī)學(xué)影像信息的異地遠(yuǎn)程傳輸，進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)的遠(yuǎn)程醫(yī)療發(fā)展。隨著醫(yī)學(xué)界對(duì)信息共享、電子病歷等問題的探討與研究，我國(guó)醫(yī)學(xué)信息化逐漸向著區(qū)域醫(yī)療衛(wèi)生信息化的方向發(fā)展。

3.2 數(shù)字化醫(yī)院是醫(yī)學(xué)信息化發(fā)展的必然趨勢(shì)

目前對(duì)于數(shù)字化醫(yī)院的定義至今還尚無定論，從一般意義上來看，它與醫(yī)學(xué)信息化所寓意的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容并不存在本質(zhì)上的區(qū)別。目前，我國(guó)以病人為中心的HIS建設(shè)還處于初級(jí)階段，雖然已經(jīng)在很多方面發(fā)揮了重大作用，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足病人、醫(yī)護(hù)人員、管理者實(shí)現(xiàn)方便、低廉、高效、安全的就診環(huán)境與模式，因此，數(shù)字化醫(yī)院的發(fā)展還需要建立信息化條件下合理的診療流程與復(fù)合業(yè)務(wù)的需求。總之，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化醫(yī)院在研究、開發(fā)、應(yīng)用方面還存在很大的發(fā)展空間。

總之，目前我國(guó)醫(yī)療領(lǐng)域信息化應(yīng)用還屬于起步階段，還存在一些問題。但是我們堅(jiān)信，在不遠(yuǎn)的將來，在我國(guó)政策的推動(dòng)下、在信息科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展下，信息時(shí)代醫(yī)療信息化的發(fā)展將不斷深入，將在我國(guó)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到不斷地發(fā)展與進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

篇7

ChinaGrid從2002年8月開始籌備,2003年1月正式進(jìn)入建設(shè)階段,連通了國(guó)內(nèi)13個(gè)省市的20多所著名學(xué)校,其中12所高校作為最初參建者,都建立基于高性能計(jì)算系統(tǒng)的ChinaGrid主節(jié)點(diǎn),并協(xié)辦開發(fā)了核心的ChinaGrid公共支撐平臺(tái)軟件(CGSP)。不過,由于各節(jié)點(diǎn)的建設(shè)全部由參與建設(shè)的高校自籌資金,資金相對(duì)缺乏,而且各節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源主要是各高校自用,從某種程度上說,使得ChinaGrid資源的全面共享和應(yīng)用的深入發(fā)展受到了一定限制。

2009年,ChinaGrid將啟動(dòng)二期建設(shè),目標(biāo)是建立6個(gè)大型的數(shù)據(jù)中心,同時(shí)建立涉及材料、能源、氣候環(huán)境、媒體計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)行為等領(lǐng)域的8個(gè)重點(diǎn)學(xué)科網(wǎng)格,并且要開發(fā)一些用于網(wǎng)格的公共軟件,更有效地實(shí)現(xiàn)集群的調(diào)度。

“由于資金有限,ChinaGrid二期只能先建立8個(gè)學(xué)科網(wǎng)格。在ChinaGrid二期建設(shè)過程中,我們將把與各學(xué)科相關(guān)的資料、開源工具等都放到網(wǎng)格中去,為老師、學(xué)生提供一個(gè)資源庫。另外,我們要充分利用ChinaGrid網(wǎng)格計(jì)算平臺(tái)的優(yōu)勢(shì),為那些計(jì)算資源缺乏的學(xué)校提供網(wǎng)格計(jì)算資源。”鄭緯民介紹說,“目前,ChinaGrid主要是為教育系統(tǒng)內(nèi)部的用戶提供教育和科研方面的服務(wù)。”

在學(xué)術(shù)年會(huì)上,來自墨爾本大學(xué)的拉庫馬爾•巴亞博士介紹了云計(jì)算技術(shù)的最新發(fā)展情況,并闡述了建立以市場(chǎng)為導(dǎo)向的云計(jì)算架構(gòu)的理論。今天,關(guān)于云計(jì)算的定義眾說紛紜。拉庫馬爾認(rèn)為云計(jì)算具有以下特征:云是一種并行、分布式系統(tǒng),云是通過內(nèi)部連接和虛擬化組成的計(jì)算系統(tǒng),云可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配置,云表現(xiàn)為一個(gè)或更多統(tǒng)一的計(jì)算資源,云的最終落腳點(diǎn)是服務(wù)。雖然云計(jì)算還要解決很多問題,如安全、可用性、風(fēng)險(xiǎn)管理、可靠性、可擴(kuò)展性等,但是拉庫馬爾認(rèn)為,建立以滿足客戶需求和市場(chǎng)為導(dǎo)向的云計(jì)算架構(gòu)已經(jīng)變成了現(xiàn)實(shí)。

“未來,人們還可以建立一個(gè)云的網(wǎng)格,跨越云及其他IT資源,對(duì)時(shí)間和成本進(jìn)行優(yōu)化,找到資源與價(jià)格的平衡點(diǎn)。”拉庫馬爾表示。“從技術(shù)實(shí)現(xiàn)上看,云與網(wǎng)格的差別不大,都是并行的、分布式的系統(tǒng)。”談到網(wǎng)格與云計(jì)算的關(guān)系,鄭緯民表示,“網(wǎng)格是將所有的計(jì)算中心連接起來做事,強(qiáng)調(diào)的是資源共享,而云計(jì)算強(qiáng)調(diào)的是服務(wù);網(wǎng)格的特點(diǎn)是利用多個(gè)地方的資源,強(qiáng)調(diào)通用性,而云計(jì)算大多表現(xiàn)為專用服務(wù),以一個(gè)地方或一種服務(wù)為主,比如谷歌就是一朵搜索云,ChinaGrid二期要建設(shè)的8個(gè)學(xué)科網(wǎng)格也可以看作是8朵云。”

高性能計(jì)算超越摩爾定律

ChinaGrid的建設(shè)目標(biāo)是將網(wǎng)格計(jì)算與高性能計(jì)算技術(shù)融合起來,為國(guó)內(nèi)高校的教學(xué)和科研工作提供先進(jìn)的技術(shù)服務(wù)平臺(tái)。從以前只有少數(shù)科研機(jī)構(gòu)采用高性能計(jì)算機(jī)到現(xiàn)在高性能計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為許多院校必備的基礎(chǔ)設(shè)施,高性能計(jì)算機(jī)大規(guī)模進(jìn)入中國(guó)高校正是高性能計(jì)算走向商業(yè)化、普及化的必然結(jié)果,也為英特爾在高性能計(jì)算領(lǐng)域的快速發(fā)展提供了契機(jī)。在2008年中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)性能TOP100排行榜中,上榜的國(guó)內(nèi)高校的高性能計(jì)算機(jī)多數(shù)采用了英特爾架構(gòu)。

“目前,全球1/5的CPU都是用于高性能計(jì)算。”英特爾公司服務(wù)器平臺(tái)事業(yè)部高性能計(jì)算業(yè)務(wù)總經(jīng)理理查德•戴考特表示,“高性能計(jì)算領(lǐng)域是IT新技術(shù)的試驗(yàn)田,比如Linux、集群、InfiniBand等新技術(shù)的應(yīng)用都是從高性能計(jì)算開始的。人們對(duì)于性能的追求是永無止境的。高性能計(jì)算的發(fā)展已經(jīng)超越了摩爾定律,它將引領(lǐng)著未來IT技術(shù)的發(fā)展。”

ChinaGrid一期部署的5種應(yīng)用網(wǎng)格對(duì)計(jì)算性能的要求十分苛刻,比如海量信息處理網(wǎng)格、計(jì)算流體力學(xué)網(wǎng)格上運(yùn)行的應(yīng)用本身就是傳統(tǒng)的高性能計(jì)算應(yīng)用。隨著二期8個(gè)學(xué)科網(wǎng)格的加入,用戶必然對(duì)ChinaGrid各節(jié)點(diǎn)的高性能計(jì)算系統(tǒng)提出更高的性能要求,以獲得更佳的服務(wù)響應(yīng)速度。以高性能計(jì)算機(jī)的核心CPU為例,英特爾在產(chǎn)品上不斷推陳出新,剛不久的至強(qiáng)5500的計(jì)算性能是上一代至強(qiáng)5400的兩倍,而且通過引入英特爾快速通道互聯(lián)技術(shù)及集成DDR3內(nèi)存控制器,使其服務(wù)器平臺(tái)上內(nèi)存及芯片組之間的帶寬比至強(qiáng)5400提高了數(shù)倍。這些新特性使得至強(qiáng)5500無論在面對(duì)運(yùn)算敏感型還是帶寬敏感型的計(jì)算時(shí)都能游刃有余。在今年6月公布的TOP500排行榜上,33臺(tái)基于英特爾Nehalem的高性能計(jì)算機(jī)上榜,其中有兩臺(tái)還進(jìn)入了TOP20,而這一成績(jī)是在Nehalem僅三個(gè)月后取得的。據(jù)了解,南京大學(xué)已經(jīng)準(zhǔn)備采用至強(qiáng)5500構(gòu)建計(jì)算能力為35萬億次的高性能計(jì)算系統(tǒng)。

據(jù)理查得透露,2010年,英特爾將推出Nehalem EX,其性能、內(nèi)存比上一代至強(qiáng)7400都有大幅度提高,不僅可以應(yīng)用于高性能計(jì)算,也可以用于普通的商業(yè)應(yīng)用。理查得表示:“Nehalem EX的推出將開創(chuàng)高性能計(jì)算領(lǐng)域的新格局。以前,胖節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用于并不多,而Nehalem EX最突出的特點(diǎn)在于,不需要節(jié)點(diǎn)連接器即可輕松構(gòu)建8路系統(tǒng),這必將促進(jìn)胖節(jié)點(diǎn)的部署。在高性能計(jì)算系統(tǒng)中,單節(jié)點(diǎn)一定要保證最高的性能。胖節(jié)點(diǎn)的好處很多,比如減少節(jié)點(diǎn)總數(shù),從而減少連接和進(jìn)程,系統(tǒng)更穩(wěn)定,而且可以有效節(jié)省能耗。”

高性能計(jì)算機(jī)是一種工具

在中國(guó),教育科研領(lǐng)域一直是高性能計(jì)算發(fā)展的源動(dòng)力。但是近兩年,在全球范圍內(nèi),高性能計(jì)算的應(yīng)用發(fā)生了很大變化,高性能計(jì)算與金融、制造、動(dòng)漫等商業(yè)應(yīng)用的結(jié)合越來越緊密,其增長(zhǎng)速度也超過了教育科研領(lǐng)域。在中國(guó),這種趨勢(shì)也越來越明顯。理查德認(rèn)為,由于傳統(tǒng)制造業(yè)融入了更多設(shè)計(jì)的部分,未來制造業(yè)將成為中國(guó)高性能計(jì)算領(lǐng)域一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

ChinaGrid的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是建成全國(guó)乃至全球最大、最先進(jìn)和最實(shí)用的網(wǎng)格系統(tǒng)之一,不僅覆蓋高等院校,還將包括全國(guó)中、小學(xué)校和其他教育科研機(jī)構(gòu)。ChinaGrid建設(shè)和應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大,必將引發(fā)更復(fù)雜和多樣化的需求,用戶也將面臨更多挑戰(zhàn),比如更高的計(jì)算性能,在性能提升與節(jié)能減排之間尋找平衡點(diǎn),應(yīng)對(duì)處理器多核架構(gòu)普及可能帶來的軟件開發(fā)及優(yōu)化方面的壓力等。

篇8

數(shù)據(jù)挖掘是在信息的海洋中從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度分析發(fā)現(xiàn)有用的知識(shí)，并且能夠充分利用這些信息，發(fā)揮其巨大的作用，從而創(chuàng)造價(jià)值，為社會(huì)生產(chǎn)服務(wù)。數(shù)據(jù)挖掘工具能夠掃描整個(gè)數(shù)據(jù)庫，并且識(shí)別潛在的以往未知的模式。

1 數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘是與計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)，包括人工智能、數(shù)據(jù)庫知識(shí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析等多學(xué)科領(lǐng)域和方法的交叉學(xué)科，是從大量信息中提取人們還不清楚的但具有對(duì)于潛在決策過程有用的信息和知識(shí)的過程[1]。數(shù)據(jù)挖掘能夠自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并歸納總結(jié)，推理，分析數(shù)據(jù)，從而幫助決策者對(duì)信息預(yù)測(cè)和決策其作用[2]。

對(duì)比數(shù)據(jù)挖掘及傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析（例如查詢、報(bào)表），其本質(zhì)區(qū)別在于：前者在沒有明確假設(shè)的前提下通過挖掘信息，提取有用的資料，并提升到知識(shí)層面，從而幫助提供決策支持。所以數(shù)據(jù)挖掘又稱為知識(shí)挖掘或者知識(shí)發(fā)現(xiàn)。數(shù)據(jù)挖掘通過統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)據(jù)庫、可視化技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)和模式識(shí)別等諸多方法來實(shí)現(xiàn)叢大量數(shù)據(jù)中自動(dòng)搜索隱藏在其中的有著特殊關(guān)聯(lián)性的信息[3]。

2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)挖掘有許多挖掘分析工具，可以在大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)模型和數(shù)據(jù)間關(guān)系，常用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)包括：聚類分析和分類分析，偏差分析等。

分類分析和聚類分析的主要區(qū)別在于前者是已知要處理的數(shù)據(jù)對(duì)象的類，后者不清楚處理的數(shù)據(jù)對(duì)象的類。聚類是對(duì)記錄分組，把相似的記錄在一個(gè)聚集里，聚集不依賴于預(yù)先定義好的類，不需要訓(xùn)練集。分類分析是預(yù)先假定有給定的類，并假定數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)對(duì)象歸屬于這個(gè)類，并把數(shù)據(jù)分配到這個(gè)給定類中。通過分析訓(xùn)練集中的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確描述每個(gè)類別，并進(jìn)行建模、挖掘分類規(guī)則，并依據(jù)該分類規(guī)則，劃分其他數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)類別。聚類分析是非監(jiān)督學(xué)習(xí)，不依靠預(yù)先定義的類和帶類標(biāo)號(hào)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，實(shí)體對(duì)象集合依照某種相似性度量原則，歸納為若干個(gè)類似實(shí)體對(duì)象組成的多個(gè)類或簇的過程，不同類中的數(shù)據(jù)盡可能存在差異，同類中的數(shù)據(jù)之間各個(gè)數(shù)據(jù)盡可能相似。

存在大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)中存在著偏差，而在偏差中也包括了大量的知識(shí)。偏差分析是當(dāng)數(shù)據(jù)庫中存在異常行為，就顯示出要采取預(yù)防措施；否則，正常的變化，則需要更新數(shù)據(jù)庫中的記錄[4]。

3 數(shù)據(jù)挖掘方法

要的數(shù)據(jù)挖掘方法包括決策樹、遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、近鄰算法和規(guī)則推導(dǎo)等。通過描述和可視化來對(duì)數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果進(jìn)行表示。

決策樹是以實(shí)例為基礎(chǔ)的歸納學(xué)習(xí)算法。著決策集的樹形結(jié)構(gòu)代表決策樹，樹型結(jié)構(gòu)表示分類或決策集合。決策樹是采用自頂向下的遞歸方式，樹的非終端節(jié)點(diǎn)表示屬性，葉節(jié)點(diǎn)表示所屬的不同類別。

遺傳算法是基于種群“多樣性”和“優(yōu)勝劣汰”原則等進(jìn)化理論，模擬生物進(jìn)化過程的全局優(yōu)化方法，將群體中將較劣的初始解通過復(fù)制、交叉和變異3個(gè)基本算子優(yōu)化求解的技術(shù)，在求解空間隨機(jī)和定向搜索特征的多次迭代過程，直到求得問題的最優(yōu)解[5]。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)人腦神經(jīng)元進(jìn)行模擬，依據(jù)其非線形預(yù)測(cè)模型，通過模式識(shí)別的方式展開，獲取的知識(shí)需要存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)各單元之間的連接權(quán)中。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠完成分類和聚類等挖掘[5]。

關(guān)聯(lián)規(guī)則是進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的重要的可悲發(fā)現(xiàn)的知識(shí)，對(duì)于兩個(gè)或多個(gè)變量的取值之間存在某種規(guī)律性，并對(duì)其進(jìn)行可信度的分析，挖掘其中的關(guān)聯(lián)關(guān)系。這對(duì)于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中存在的各種有用的信息，發(fā)現(xiàn)其數(shù)據(jù)模式和特征，然后發(fā)現(xiàn)目標(biāo)行為具有重要意義。

4 數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家從異構(gòu)和分布式基因數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的基因序列的識(shí)別、發(fā)現(xiàn)基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)中的差異表達(dá)基因，疾病不同階段的致病基因等，運(yùn)用各種數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)了解各種疾病之間的相互關(guān)系、發(fā)展規(guī)律，總結(jié)治療效果這對(duì)疾病的診斷、治療和醫(yī)學(xué)研究都是很有價(jià)值的。在零售業(yè)/市場(chǎng)營(yíng)銷，通過對(duì)顧客購物籃的分析，把顧客經(jīng)常同時(shí)買的商品放在一起，幫助如何擺放貨架上的商品，挖掘購買商品的關(guān)聯(lián)關(guān)系，規(guī)劃如何相互搭配進(jìn)貨，促銷產(chǎn)品組合等商業(yè)活動(dòng)[6]。

數(shù)據(jù)挖掘在生物信息學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。生物信息學(xué)就是通過對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類、處理、分析和存儲(chǔ)，達(dá)到深入理解生命科學(xué)中基于分子水平的生物信息的生物學(xué)意義。如差異基因表達(dá)檢測(cè)的基因芯片，就是具有高通量的特點(diǎn)，并同時(shí)能夠產(chǎn)生許多生物學(xué)數(shù)據(jù)，在其中蘊(yùn)含著豐富的生物學(xué)意義。分析和挖掘基因芯片數(shù)據(jù)，檢測(cè)差異表達(dá)基因在不同環(huán)境條件的異常表達(dá)值，能夠生層次的了解生物學(xué)知識(shí)，提高對(duì)生命科學(xué)研究的科學(xué)性和效率。對(duì)癌癥差異基因的分析結(jié)果分析，能夠更好的檢測(cè)有關(guān)疾病，并根據(jù)相關(guān)疾病的基因特性，就能有針對(duì)性的進(jìn)行個(gè)體化治療，開發(fā)個(gè)體化的新藥。

進(jìn)入2013年，有許多媒體都在稱之為“大數(shù)據(jù)元年”。大數(shù)據(jù)也就是擁有龐大的數(shù)據(jù)信息，事務(wù)數(shù)據(jù)量大規(guī)模增長(zhǎng)，而且大數(shù)據(jù)是要處理大量的非規(guī)范化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)挖掘和分析是必不可少的。爆炸性的大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，可能會(huì)改變?nèi)藗兊乃伎挤绞剑仓厮芰巳祟惤涣鞯姆绞絒7]。

5 結(jié)語

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能自動(dòng)分析數(shù)據(jù)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)企事業(yè)單位，分析調(diào)查大量數(shù)據(jù)，分析企業(yè)經(jīng)營(yíng)對(duì)社會(huì)，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的綜合影響，并預(yù)測(cè)企業(yè)未來的發(fā)展趨勢(shì)，從數(shù)據(jù)倉庫中揭示出數(shù)據(jù)之間的潛在價(jià)值的規(guī)律性，形成知識(shí)發(fā)現(xiàn)，為決策管理提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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篇9

1宏基因組學(xué)研究方法

宏基因組學(xué)的研究方法主要有：環(huán)境樣本的采集、宏基因組DNA的提取，高通量測(cè)序、所得序列的比對(duì)檢索分析，以及進(jìn)一步進(jìn)行微生物物種結(jié)構(gòu)和功能分析。其中，提取DNA要盡可能地提取出樣品中所以微生物的基因且保持基因片段的完整，目前的提取方法主要有直接裂解法和細(xì)胞提取法。隨著第二代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，宏基因組數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出序列短小、通量巨大的特點(diǎn)，一方面蘊(yùn)含更為豐富的環(huán)境微生物遺傳物質(zhì)信息，極大拓展了微生物學(xué)研究與應(yīng)用領(lǐng)域，另一方面也為分析處理帶來前所未有的挑戰(zhàn)。

2宏基因組學(xué)的應(yīng)用

在短短幾年內(nèi)，高通量宏基因組數(shù)據(jù)研究已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，包括基礎(chǔ)微生物學(xué)、海洋學(xué)、土壤學(xué)、醫(yī)學(xué)等，并在醫(yī)藥、替代能源、環(huán)境修復(fù)、生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)、生物防御及倫理學(xué)等各方面顯示了重要的價(jià)值[2]。

2.1基礎(chǔ)微生物學(xué)研究

宏基因組為基礎(chǔ)微生物學(xué)研究打開了新局面，得以快速準(zhǔn)確地探測(cè)新基因、發(fā)現(xiàn)新物種（如未知病原體等）以及準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)微生物群落的物種構(gòu)成及其功能結(jié)構(gòu)。由于自然界中大多數(shù)微生物物種及其生物量是未知的，其中大量微生物采樣困難、培養(yǎng)效率低下，這極大限制了傳統(tǒng)微生物學(xué)的研究與發(fā)展，而高通量宏基因組數(shù)據(jù)的產(chǎn)生則突破了這一束縛。通過分析高通量宏基因組數(shù)據(jù)，包括序列比對(duì)、De Novo組裝、GO分析等等技術(shù)，無需經(jīng)過提純培養(yǎng)，就能探測(cè)新基因、新物種，為微生物環(huán)境工程、疾病診斷治療奠定基礎(chǔ)。

2.2海洋學(xué)和土壤學(xué)研究

海洋和土壤中包含大量微生物，它們與生態(tài)環(huán)境關(guān)系密切。目前通過采用土壤、海水等環(huán)境樣品，獲取高通量宏基因組數(shù)據(jù)，探測(cè)其中微生物的組成及功能分布，能夠?qū)?dǎo)致生態(tài)環(huán)境變化的因素有更深入的認(rèn)識(shí)。如利用來自海洋石油污染區(qū)的微生物高通量宏基因組數(shù)據(jù)，分析其微生物相對(duì)豐度，可以有效探測(cè)石油降解細(xì)菌及其生態(tài)關(guān)系網(wǎng)，為污染治理提供新思路。利用來自豆類植物附近土壤測(cè)取的宏基因組數(shù)據(jù)，分析其中固氮菌含量及其關(guān)聯(lián)因素，有助于設(shè)計(jì)提高豆類產(chǎn)量種植模式。高通量宏基因組數(shù)據(jù)為認(rèn)識(shí)復(fù)雜的微生物群落構(gòu)成及其功能提供了可能，且必將在研究生物多樣性和微生物環(huán)境工程中發(fā)揮重要作用[3]。

2.3醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域

高通量宏基因組數(shù)據(jù)在現(xiàn)代醫(yī)藥學(xué)中扮演著極其重要的角色，一方面通過疾病樣本的宏基因組分析，可以確定病原體或致病基因及其與其他因素之間的關(guān)聯(lián)，為疾病治療提供可能；另一方面利用宏基因組數(shù)據(jù)篩選在醫(yī)藥業(yè)中具有重要應(yīng)用價(jià)值的基因及其產(chǎn)物，促進(jìn)醫(yī)藥發(fā)展。如利用取自不同牙周炎病況病人口腔高通量宏基因組數(shù)據(jù)，分析處理得到各樣本微生物相對(duì)豐度數(shù)據(jù)，比較不同牙周炎病況下的微生物整體分布情況，揭示出牙周炎與口腔微生物群落的生物多樣性和關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間有顯著聯(lián)系。

3結(jié)語

隨著高通量測(cè)序技術(shù)的迅猛發(fā)展，宏基因組分析已經(jīng)成為探索自然環(huán)境中微生物物種和功能組成的重要手段之一，是研究微生物群落的利器。宏基因組分析手段無需經(jīng)過復(fù)雜嚴(yán)苛的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)過程，直接利用第二代高通量測(cè)序技術(shù)，快速產(chǎn)生成千上萬的自然微生物DNA序列的短讀片。但是高通量宏基因組數(shù)據(jù)也給研究帶來挑戰(zhàn)。它呈現(xiàn)出序列短小、通量巨大的特點(diǎn)。此外，高通量測(cè)序技術(shù)的準(zhǔn)確率低于傳統(tǒng)測(cè)序技術(shù)，亟需完善的概率統(tǒng)計(jì)模型和有效的算法實(shí)現(xiàn)[4]。

在應(yīng)用前景方面，隨著組合生物合成技術(shù)和納米技術(shù)迅速發(fā)展，可以考慮將宏基因組學(xué)技術(shù)與之結(jié)合，利用納米技術(shù)人工合成由宏基因組學(xué)的方法探測(cè)所得新興基因，促進(jìn)天然活性產(chǎn)物的開發(fā)及挖掘，進(jìn)一步促進(jìn)微生物工程的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]許忠能著.生物信息學(xué)[M].北京： 清華大學(xué)出版社，2009.

篇10

SU Shao

（School of Materials Science and Engineering， Nanjing University of Posts & Telecommunications， Nanjing Jiangsu 210023， China）

【Abstract】“Bioelectronics” is a newly elective course， which has opened for different postgraduates. Bioelectronic is an emerging and fascinating interdisciplinary， covering many areas of research， has become a research hotspot. This elective course aims to broaden graduate research horizons， learn about the latest frontior research and develop students' innovative spirit and overall quality. In this paper， we discuss the experiences of the research fields of bioelectronics， reference books， teaching object， course content and teaching methods and prospect the future development of the electives course.

【Key words】Bioelectronics； Postgraduate elective course； Teaching explore

0 前沿

生物電子學(xué)（Bioelectronics）是以生物學(xué)和電子學(xué)為代表但又涉及化學(xué)、物理、材料及信息技術(shù)等許多學(xué)科和高新技術(shù)相結(jié)合的一門新興交叉學(xué)科。電子信息科學(xué)技術(shù)和生物科學(xué)（含醫(yī)學(xué)科學(xué)）是十分重要的兩個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，它們對(duì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，乃至于對(duì)人類的社會(huì)生活方式都將產(chǎn)生深刻而重要的影響。生物電子學(xué)的發(fā)展充分體現(xiàn)了上述兩個(gè)學(xué)科的相互依賴和和相互促進(jìn)的關(guān)系。生物電子學(xué)自20世紀(jì)50 年代誕生以來，發(fā)展迅速，領(lǐng)域不斷拓寬，地位日益重要，已經(jīng)展示了廣闊的發(fā)展前景[1-2]。子學(xué)的研究領(lǐng)域大致可以包括如下7個(gè)方面：（1）生物信息檢測(cè)；（2）生物醫(yī)學(xué)信息處理；（3）生物系統(tǒng)建模和仿真；（4）場(chǎng)與生物物質(zhì)的作用；（5）分子和生物分子電子學(xué)；（6）生物信息學(xué)；（7）生物醫(yī)學(xué)儀器。近20年來，隨著各種新原理、新技術(shù)和新方法不斷地應(yīng)用到生物電子學(xué)的研究中，生物電子學(xué)的發(fā)展日新月異，目前越來越的科研工作者聚集生物電子學(xué)方面的研究。

1 研究領(lǐng)域

生物電子學(xué)作為新興的交叉學(xué)科，發(fā)展迅猛，涉及多個(gè)研究領(lǐng)域。國(guó)外的大學(xué)很早就開展生物電子學(xué)的相關(guān)研究。如英國(guó)的克蘭菲爾德大學(xué)，其生物電子學(xué)方面的研究就包括生物信息學(xué)、生物傳感器與生物診斷、環(huán)境與健康、環(huán)境與自然、環(huán)境與安全、智能材料和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)等。我國(guó)在1985年，由韋鈺院士創(chuàng)立了分子與生物分子電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室，通過20年的發(fā)展，2002年，東南大學(xué)生物電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開始建設(shè)。目前，該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展目標(biāo)是瞄準(zhǔn)生物電子學(xué)的國(guó)際發(fā)展前沿，開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究，側(cè)重綜合應(yīng)用信息科學(xué)領(lǐng)域的最新成果，發(fā)展生物領(lǐng)域研究的新方法和新技術(shù)，并用于探究生命過程的本質(zhì)，揭示重大疾病的機(jī)制，為醫(yī)學(xué)發(fā)展開辟新途徑。該國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以生物信息材料與器件、生物信息獲取和傳感、生物信息系統(tǒng)和應(yīng)用為主要研究方向，研究?jī)?nèi)容涉及分子（納米）有序材料及其制備、分子有序結(jié)構(gòu)的組裝與表征、分子/納米器件、生物/納米材料及其應(yīng)用、植入式電子器件、單分子與單細(xì)胞檢測(cè)、生物傳感器、微陣列芯片技術(shù)、微流體生物芯片、生物信息學(xué)、仿生信息處理系統(tǒng)及應(yīng)用、腦信息系統(tǒng)的建模和應(yīng)用等。

2 教材選擇

本課程是專業(yè)選修課，開設(shè)對(duì)象是低年級(jí)的碩士研究生和博士研究生。相對(duì)于本科生，研究生具有良好的自學(xué)能力和獨(dú)立思考能力，因此，如何選擇實(shí)用、全面和專業(yè)的參考教材尤其重要。目前，國(guó)內(nèi)還沒有《生物電子學(xué)》課程的材，很多醫(yī)學(xué)專業(yè)的高等院校選用的是生物電子醫(yī)學(xué)方面的教材，并不能很好的滿足普通高校本科生或者研究生的課程需要。因此，在依據(jù)本學(xué)校和本學(xué)院的專業(yè)設(shè)置（材料物理、材料科學(xué)和信息顯示等專業(yè)），以及本學(xué)院教師的科研方向，選用了以色列著名科學(xué)家Itamar Willner為主編，匯集了眾多在生物電子學(xué)方面的專家編著的《Bioelectronics》[3]教材，從生物電子學(xué)的定義，生物電子學(xué)的發(fā)展和研究領(lǐng)域等方面，并結(jié)合當(dāng)前熱門生物電子學(xué)方面的科研資料和科研文獻(xiàn)，多方位、多角度的向研究生展示生物電子學(xué)的研究?jī)?nèi)容、研究方向、研究前沿和研究熱點(diǎn)。這樣的安排，讓研究生從一開始就接觸科學(xué)前沿，開闊了眼界，更好的領(lǐng)悟科學(xué)的真諦。

3 授課對(duì)象

《生物電子學(xué)》是碩士和博士研究生的專業(yè)選修課程，目前選修本門課程的學(xué)生的專業(yè)跨度很大，有材料化學(xué)、材料物理和高分子材料與工程等不同專業(yè)。我們開設(shè)本門課程的宗旨是讓不同學(xué)生都了解什么是生物電子學(xué)、當(dāng)前生物電子學(xué)發(fā)展到怎樣的階段和生物電子學(xué)涉及的研究領(lǐng)域。通過對(duì)這些方面的學(xué)習(xí)，結(jié)合各自的研究背景，將生物電子學(xué)領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容糅合到各自的科學(xué)研究中，實(shí)現(xiàn)科學(xué)創(chuàng)新，更好更快的進(jìn)行科學(xué)研究。

4 授課形式和課程內(nèi)容

本門課程為研究生專業(yè)選修課，在授課形式和課程內(nèi)容上有別于本科生的專業(yè)必修課。在充分考慮研究生具有良好的自學(xué)能力和理解能力的基礎(chǔ)上，我們決定將本門課程的課時(shí)設(shè)置為32學(xué)時(shí)，分8次課完成。課題上以授課和討論兩種主要形式進(jìn)行，設(shè)為8個(gè)不同的生物電子學(xué)版塊，以講座形式進(jìn)行教學(xué)，并同時(shí)讓研究生依據(jù)各自的研究背景，以每次課所要將的內(nèi)容為主線，做好課下準(zhǔn)備，帶著問題有針對(duì)性的進(jìn)行實(shí)時(shí)討論。本著“科學(xué)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性”的原則，我們確立了具體的授課內(nèi)容，主要包括以下內(nèi)容：概論部分、生物傳感器、生物芯片、活體生物發(fā)光和熒光成像技術(shù)、微流控芯片體外診斷、臨床即時(shí)檢測(cè)儀器和DNA納米技術(shù)等。在講授這些專題的同時(shí)，結(jié)合大量的最新科研的前沿和熱點(diǎn)文獻(xiàn)，循序漸進(jìn)，生動(dòng)直觀的介紹生物電子學(xué)方面的知識(shí)，使課堂教學(xué)更為生動(dòng)、豐富。

5 教學(xué)方法

為了使研究生能在有限的課時(shí)內(nèi)掌握老師所教授的內(nèi)容，并能學(xué)以致用，就必須要運(yùn)用靈活多樣的教學(xué)方式，如：多媒體教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)、理論聯(lián)系實(shí)際等方法。由于生物電子學(xué)涉及多個(gè)研究領(lǐng)域，書本上的基礎(chǔ)知識(shí)往往較為枯燥、抽象，不能很好的吸引研究生的求知欲望。因此，本門課程主要以多媒體教學(xué)為主，輔以互動(dòng)式教學(xué)。在講解科學(xué)前沿和熱點(diǎn)時(shí)，利用多媒體技術(shù)在功能上、空間上及時(shí)間上交互的便利性，直觀生動(dòng)的將各種原理示意圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果甚至影像資料展示給研究生，將抽象、枯燥的科研問題直觀、形象又深入淺出的解釋給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

為了提高研究生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，讓研究生參與到整（下轉(zhuǎn)第24頁）（上接第16頁）個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，此時(shí)教師與學(xué)生不再說簡(jiǎn)單的傳授與接受的關(guān)系，而是雙邊的互動(dòng)關(guān)系。在課堂上除了老師有針對(duì)性地向?qū)W生提問外，學(xué)生也可以隨時(shí)向老師發(fā)問，通過互動(dòng)式教學(xué)，使學(xué)生最大限度地參與教學(xué)活動(dòng)，積極思維，培養(yǎng)了主動(dòng)探索、勇于創(chuàng)新的意識(shí)。

6 結(jié)語

目前《生物電子學(xué)》這門研究生選修課程還處于不斷探索和改革階段，作為專業(yè)教師，責(zé)任任重而道遠(yuǎn)，今后除了要不斷提高自身的業(yè)務(wù)素質(zhì)，不斷實(shí)踐、不斷總結(jié)，還要依據(jù)不斷變化的科研環(huán)境和教學(xué)環(huán)境，及時(shí)與學(xué)生溝通，把《生物電子學(xué)》課程的教學(xué)工作開展的更有深度、更有效果、更受研究生喜愛，為研究生開拓眼界、提升創(chuàng)新思維作出貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

篇11

充分使用各種藥物大數(shù)據(jù)資源，將藥物化學(xué)研究的相關(guān)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用到藥物化學(xué)的教學(xué)中，其中包括scifind-er、chembl、drugbank等。SciFinder數(shù)據(jù)庫可以透過網(wǎng)絡(luò)直接查看《化學(xué)文摘》自1907年以來的所有期刊文獻(xiàn)和專利摘要，以及八千多萬的化學(xué)物質(zhì)記錄和CAS注冊(cè)號(hào)。Chembl數(shù)據(jù)庫是歐洲生物信息研究所（EBI）開發(fā)的免費(fèi)在線數(shù)據(jù)庫，從大量文獻(xiàn)中收集各種靶點(diǎn)及化合物的生物活性數(shù)據(jù)，為研究者提供了一個(gè)非常便利的查詢靶點(diǎn)或化合物的生物活性數(shù)據(jù)的平臺(tái)。Drugbank數(shù)據(jù)庫中包含了現(xiàn)在上市的或者正在做臨床研究的藥物的藥代、藥效、靶點(diǎn)等相關(guān)信息。通過該數(shù)據(jù)庫，學(xué)生可以快速了解藥物的合成方法、適應(yīng)證、作用靶點(diǎn)等信息，同時(shí)學(xué)生也可以通過查閱相關(guān)數(shù)據(jù)庫了解類似結(jié)構(gòu)骨架的化合物在藥物研發(fā)中的研究發(fā)展歷史和最新的研究前沿。在具體的教學(xué)實(shí)踐中，作者安排了1次討論糖尿病藥物的課程，將學(xué)生分成兩組，分別在數(shù)據(jù)庫中查找葡萄糖苷酶抑制劑和DPPIV抑制劑的臨床應(yīng)用情況、化合物的合成方法、目前的研究前沿。以項(xiàng)目討論的方式，分別介紹了這2類藥物的情況，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，取得了良好的效果。充分利用各種教學(xué)科研軟件，將現(xiàn)代化教學(xué)方法手段應(yīng)用到藥物化學(xué)教學(xué)中。從2009年開始，筆者所在的教研室編制標(biāo)準(zhǔn)化幻燈片（PPT）課件，并根據(jù)每年的科學(xué)前沿，更新PPT的內(nèi)容。此外，作者也在嘗試使用其他軟件來表現(xiàn)藥物化學(xué)教學(xué)中設(shè)計(jì)的藥物、蛋白結(jié)構(gòu)，包括Chem3D、PyMol等軟件。其中，Chemoffice中的Chem3D是一款三維立體分子結(jié)構(gòu)的演示軟件。Chemdraw可以從二維的角度觀察藥物逐步的優(yōu)化過程，展示藥物合成的方法，而Chem3D能夠更加直觀地從立體上來考察和展示藥物功能團(tuán)變化給立體構(gòu)型上帶來的改變。PyMol是一款顯示和分析分子三維結(jié)構(gòu)的軟件，應(yīng)用PyMol軟件可以圖形化地表達(dá)分子動(dòng)態(tài)過程，不僅可以用球棍、飄帶等多種方式顯示分子三維結(jié)構(gòu)，也可以對(duì)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行編輯、修改、顯示，更為重要的是還能夠清晰的展示顯示藥物與受體的結(jié)合原理，并能夠以三維圖形的方式展示分子相互作用的動(dòng)態(tài)過程，使得原本抽象的教學(xué)內(nèi)容直觀而又形象地呈現(xiàn)出來。在課程的各個(gè)章節(jié)的PPT課件中均使用PyMol軟件制作蛋白、小分子的三維結(jié)構(gòu)圖。通過各種軟件的輔助，負(fù)責(zé)的藥物結(jié)構(gòu)、特殊的構(gòu)效關(guān)系，許多語言難以描述的內(nèi)容，變得形象生動(dòng)，降低學(xué)習(xí)難度，突破教學(xué)難點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)藥物結(jié)構(gòu)有更直觀形象立體的了解，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。隨著大數(shù)據(jù)產(chǎn)生，云計(jì)算的概念和運(yùn)用越來越廣泛，將云計(jì)算的教學(xué)平臺(tái)用于現(xiàn)代化的教學(xué)中，能夠有效的整合利用計(jì)算資源，降低了基礎(chǔ)資源建設(shè)中巨大的軟、硬件成本。同時(shí)，云計(jì)算教學(xué)平臺(tái)能夠加速藥物設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)更新速度，追蹤科學(xué)前沿，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)的實(shí)際需求，將理論知識(shí)和科研實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來，能極大地提高學(xué)習(xí)效率。作者所在的教研室，搭建了藥物化學(xué)云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)課程，學(xué)生在登陸云計(jì)算服務(wù)器后，不僅能夠通過網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)上課課件，也能夠通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行課后練習(xí)并進(jìn)行在線作業(yè)提交、提問。教師能夠通過云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)回答學(xué)生問題、了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況。除了云計(jì)算平臺(tái)之外，云服務(wù)輔助教學(xué)平臺(tái)對(duì)于信息化教學(xué)尤為重要。云服務(wù)輔助教學(xué)的理念使得課后輔導(dǎo)工具變得多樣化，通過時(shí)下流行的交流工具如QQ、微信，不但可以保證教師和學(xué)生之間的暢通交流，也可以促使學(xué)生間的交流。教師可以通過截圖、群發(fā)輔助學(xué)習(xí)資料等方式，共享學(xué)習(xí)材料和經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，教師也可以通過學(xué)員的QQ、微信發(fā)言提問情況全方位的掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。此外，作者也將藥物設(shè)計(jì)相關(guān)的最新文獻(xiàn)通過群共享的方式分享給學(xué)生，同時(shí)也加上自己的對(duì)文章的創(chuàng)新點(diǎn)的點(diǎn)評(píng)意見，培養(yǎng)學(xué)生的追蹤科學(xué)前沿的習(xí)慣和科研創(chuàng)新的能力。

篇12

Discussion on Traditional Chinese Medicine Informatics

Yu Sanhong， Huang Huifen， Yi Zhaoxu， Gong Youlan

（Literature Information Research Institute of Hunan Academy of Traditional Chinese Medicine， Hunan Changsha 410006， China）

Abstract： The establishment of Traditional Chinese Medicine （TCM） informatics is an inevitable trend of TCM science development. This paper describes the basis of subject construction， definition， basic framework and major research direction of TCM informatics， and puts forward the prospect for the development of TCM informatics.

Key words： TCM informatics； basic framework； research direction

信息科學(xué)已經(jīng)成為21世紀(jì)最具有生命力的科學(xué)，也是衡量各國(guó)科技發(fā)展水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。計(jì)算機(jī)的誕生及其飛速發(fā)展，為科學(xué)技術(shù)進(jìn)步提供了前所未有的強(qiáng)大的技術(shù)支持和運(yùn)算儲(chǔ)存功能[1]。因此，以計(jì)算機(jī)為主要工具的現(xiàn)代信息學(xué)在應(yīng)用復(fù)雜的數(shù)學(xué)方法分析大量數(shù)據(jù)方面具有先天的優(yōu)勢(shì)[2]。從20世紀(jì)70年代開始，信息科學(xué)與其他學(xué)科交匯融合形成了多個(gè)新興學(xué)科，如生物信息學(xué)、化學(xué)信息學(xué)、材料信息學(xué)、醫(yī)學(xué)信息學(xué)等，在多個(gè)領(lǐng)域中發(fā)揮了促進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展新學(xué)科的作用。隨著信息科學(xué)的迅速發(fā)展，中醫(yī)藥學(xué)也以前所未有的步伐邁向現(xiàn)代化，研究手段越來越豐富，獲取的信息數(shù)量與日俱增[3]。但是，在多數(shù)情形下，數(shù)據(jù)并不都是有價(jià)值的。因此，如何從錯(cuò)綜復(fù)雜、內(nèi)涵豐富的數(shù)據(jù)中提取出有用的信息，如何運(yùn)用信息處理技術(shù)和研究方法來處理和分析這些有效信息，如何發(fā)現(xiàn)和解析隱含在海量數(shù)據(jù)中的客觀規(guī)律，以及如何利用這些數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)化為有效信息最終來指導(dǎo)現(xiàn)代中醫(yī)藥的研究是學(xué)科發(fā)展中亟待解決的問題。我們現(xiàn)在碰到的許多中醫(yī)藥研究問題的復(fù)雜性已經(jīng)大大超出中醫(yī)藥學(xué)研究的能力范疇，依靠現(xiàn)有的研究思路和方法很難突破[4]。這就給所有中醫(yī)藥研究者提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)的同時(shí)，也給新學(xué)科的萌芽創(chuàng)造了歷史機(jī)遇。處于歷史性跨越發(fā)展時(shí)代的中醫(yī)藥研究

人員也希望擁有更為現(xiàn)代化的研究手段，并且期待這次變革能夠促進(jìn)解決中醫(yī)藥復(fù)雜體系辨識(shí)的難題[5]。

1 中醫(yī)藥信息學(xué)的建立基礎(chǔ)

現(xiàn)代科技發(fā)展離不開信息科學(xué)。伴隨著越來越多的學(xué)科與信息學(xué)交叉融合，孕育形成了新的學(xué)科[1]。如今的中醫(yī)藥學(xué)出現(xiàn)了大量難以解決的問題，需要依靠其他手段來突破其學(xué)科界限。將信息技術(shù)應(yīng)用到中醫(yī)藥學(xué)中能使許多難題迎刃而解。所以，中醫(yī)藥信息學(xué)的建立是中醫(yī)藥學(xué)科發(fā)展的必然發(fā)展方向[6]。

中醫(yī)藥學(xué)與信息學(xué)的共同理論基礎(chǔ)都是對(duì)動(dòng)態(tài)現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)。信息學(xué)的方法就是運(yùn)用信息，把系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過程看作信息傳遞和轉(zhuǎn)換的過程，通過對(duì)信息流程分析并處理，獲得對(duì)某種系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程的規(guī)律性認(rèn)識(shí)的一種研究方法。信息方法的特點(diǎn)是用信息概念作為分析和處理問題的基礎(chǔ)，它完全拋開研究對(duì)象的具體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形態(tài)，把系統(tǒng)的有目的性的運(yùn)動(dòng)抽象地轉(zhuǎn)換為一個(gè)信息的過程，即信息的輸入、存儲(chǔ)、處理、輸出和反饋過程。而中醫(yī)藥學(xué)的觀念是中醫(yī)藥學(xué)對(duì)于人體自身的完整性及人與自然、社會(huì)環(huán)境的統(tǒng)一性的認(rèn)識(shí)。中醫(yī)整體觀認(rèn)為，人體是一個(gè)由多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的有機(jī)整體，構(gòu)成人體的各個(gè)部分之間，各個(gè)臟腑形體官竅之間，結(jié)構(gòu)上不可分割，功能上相互協(xié)調(diào)、相互為用，病理上相互影響[7]。

信息學(xué)強(qiáng)調(diào)運(yùn)用信息方法對(duì)復(fù)雜事物進(jìn)行分析研究時(shí)，不必對(duì)事物的具體結(jié)構(gòu)加以具體分析，而是對(duì)其信息流程加以全面地考察，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)其在與環(huán)境交互作用過程中的動(dòng)態(tài)功能，從而獲得關(guān)于事物整體 的信息。但信息方法并不是切斷系統(tǒng)之間的聯(lián)系，也不是用孤立的、局部的、靜止的方法研究事物，更不是在剖析的基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)單機(jī)械地綜合，而是直接從整體出發(fā)，用聯(lián)系的、全面的、轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)去綜合分析系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程，這就是信息方法的整體準(zhǔn)則。因而，中醫(yī)藥學(xué)與信息學(xué)的結(jié)合點(diǎn)就在于此。信息方法是核心，整體準(zhǔn)則和功能準(zhǔn)則是保證信息方法能夠正確實(shí)施的法則，信息方法與兩個(gè)準(zhǔn)則交互作用，一起形成了完整的信息方法論體系[7]。

2 中醫(yī)藥信息學(xué)的定義

中醫(yī)藥信息學(xué)是中醫(yī)藥學(xué)與信息學(xué)交叉融合產(chǎn)生的一門新興學(xué)科，它是基于動(dòng)態(tài)現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)規(guī)律理論，遵循整體準(zhǔn)則和功能準(zhǔn)則，運(yùn)用計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，研究中醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域信息現(xiàn)象和規(guī)律，對(duì)中醫(yī)藥信息進(jìn)行表述、管理、分析、模擬和傳播，以實(shí)現(xiàn)中醫(yī)藥信息的獲取、轉(zhuǎn)化與共享，揭示中醫(yī)藥信息的實(shí)質(zhì)以及內(nèi)在聯(lián)系為目標(biāo)的一門交叉科學(xué)。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的普及，中醫(yī)藥學(xué)與信息科學(xué)不斷碰撞、交叉甚至融合。兩者都不是從具體結(jié)構(gòu)上對(duì)事物加以解剖的具體的分析，而是重視從整體上、動(dòng)態(tài)中去觀察和研究事物，從而獲得關(guān)于事物動(dòng)態(tài)現(xiàn)象的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和整體認(rèn)識(shí)。這既是信息方法的功能準(zhǔn)則和整體準(zhǔn)則，也是中醫(yī)學(xué)的整體觀。擁有共同的理論基礎(chǔ)，也有相似的方法學(xué)，促使兩個(gè)學(xué)科在交叉融合過程中逐漸形成了中醫(yī)藥信息學(xué)[8-9]。

3 中醫(yī)藥信息學(xué)的基本框架

中醫(yī)藥信息學(xué)主要由中醫(yī)藥信息技術(shù)的研究、信息標(biāo)準(zhǔn)化的研究、信息有序化的研究、信息獲取方法的研究、信息交流的研究、圖像分析與處理技術(shù)的研究、信息系統(tǒng)的研究等多方面研究構(gòu)成[5]。而學(xué)科的基礎(chǔ)研究具體包括以下三個(gè)方面：①對(duì)構(gòu)成中醫(yī)藥信息學(xué)的基礎(chǔ)理論和支撐條件各學(xué)科的研究；②中醫(yī)藥信息學(xué)理論基礎(chǔ)的研究；③中醫(yī)藥信息學(xué)方法論的研究[10]。

4 中醫(yī)藥信息學(xué)主要研究領(lǐng)域和方向

中醫(yī)藥信息學(xué)主要研究領(lǐng)域和方向有三個(gè)[3]：

4.1 基礎(chǔ)領(lǐng)域的研究方向

包括三個(gè)方面，研究中醫(yī)藥信息學(xué)的支撐科學(xué)，包括中醫(yī)藥學(xué)、信息學(xué)、管理學(xué)、信息管理等；研究中醫(yī)藥信息學(xué)理論，包括中醫(yī)藥信息論、中醫(yī)藥知識(shí)整合論和中醫(yī)藥信息學(xué)原理；研究中醫(yī)藥信息學(xué)方法論，包括信息學(xué)方法、整體準(zhǔn)則、功能準(zhǔn)則，研究中醫(yī)藥信息學(xué)學(xué)科框架[11]。

4.2 技術(shù)領(lǐng)域的研究方向

包括中醫(yī)藥信息收集技術(shù)、中醫(yī)藥信息存儲(chǔ)技術(shù)、中醫(yī)藥信息處理技術(shù)和中醫(yī)藥信息輸出技術(shù)。

4.3 應(yīng)用領(lǐng)域的研究方向

主要包括中醫(yī)藥信息標(biāo)準(zhǔn)化研究、中醫(yī)藥知識(shí)體系計(jì)算機(jī)表示與模擬研究、中醫(yī)藥數(shù)據(jù)分析與利用研究和中醫(yī)藥文獻(xiàn)信息資源研究等。

5 展望

將信息數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)引進(jìn)中醫(yī)藥學(xué)中能明顯提高中醫(yī)藥信息共享的能力，從而明顯改善中醫(yī)藥信息獲取、轉(zhuǎn)化與共享能力不足的問題，能極大地推動(dòng)中醫(yī)藥學(xué)的發(fā)展。中醫(yī)藥信息學(xué)的發(fā)展與成熟，開啟了中醫(yī)藥傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)管理轉(zhuǎn)向新型知識(shí)管理的新篇章，標(biāo)志著中醫(yī)藥學(xué)在傳統(tǒng)獲取信息及利用信息手段上即將開始一次革新，同時(shí)也成為中醫(yī)藥診療手段與經(jīng)驗(yàn)傳承進(jìn)入飛速發(fā)展時(shí)代的里程碑。

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篇13

可以利用簡(jiǎn)單的多步計(jì)算和小的組合問題的例子融入計(jì)算思維的培養(yǎng)過程。通過這些例子來傳遞計(jì)算機(jī)科學(xué)的一些基本概念和思想，計(jì)算是一個(gè)廣義的概念，它包括不同的任務(wù)、概念和技術(shù)。同樣，計(jì)算思維涉及廣泛的方法和技能。提出和理解不同種類的計(jì)算思維，并通過不同領(lǐng)域中的實(shí)例來識(shí)別計(jì)算思維的差別和相似性。在計(jì)算思維學(xué)習(xí)的過程中，還應(yīng)當(dāng)使用適合的計(jì)算思維語言。例1：介紹乘法，兩個(gè)常見的概念是“乘法重復(fù)加法”和“乘法滿換律”。利用乘法的定義，可以介紹兩個(gè)計(jì)算的概念：迭代和效率。我們或許可以解釋符號(hào)“+”的每一次應(yīng)用都是一次迭代，并且當(dāng)這種操作是交替的時(shí)候，乘法的兩種表示形式的效率可能是不同的。比如可以進(jìn)行下面的練習(xí)。①對(duì)于每一個(gè)乘法，把它寫成重復(fù)加法然后寫下答案。同時(shí)也記下迭代所需的數(shù)量。②寫乘法交換兩個(gè)數(shù)字，比如6*3和3*6，比較所需的迭代次數(shù)。哪一個(gè)是更有效率呢？例2：閱讀理解，在培養(yǎng)英語閱讀理解能力時(shí)，有一種將句子排序的訓(xùn)練，比如，a：Idon’twantpizzaagainforalongtime.b：Iatetenpiecesofpizza.c：Laterthatnight，Igotsick.d：Ifeltveryfull.下面哪個(gè)排序的選項(xiàng)是正確的?1）a，c，d，b2）d，c，b，a3）b，c，a，d4）c，a，d，b5）b，d，c，a這5個(gè)可能性的排序，每一個(gè)可以視為一個(gè)狀態(tài)，構(gòu)成了問題的搜索空間。為了解決這個(gè)問題，我們可以單獨(dú)檢驗(yàn)每個(gè)狀態(tài)，也可以使用分治的方法來刪除不正確的答案。可以對(duì)學(xué)生提出以下的啟發(fā)式問題：b和c的正確順序是什么；在搜索空間中出現(xiàn)錯(cuò)誤的b和c的順序的狀態(tài)有哪些；還有哪些可能的狀態(tài)沒有列出，等等？實(shí)際上，這些問題的引入和啟發(fā)都滲透著計(jì)算機(jī)科學(xué)中以啟發(fā)式搜索的方式求解問題的思想。例3：公式推理，學(xué)生在中學(xué)時(shí)代已經(jīng)熟練掌握了基本代數(shù)，也逐步在各種課程如物理、化學(xué)、天文學(xué)和生物學(xué)中引入方程的使用。我們應(yīng)該充分地利用這些學(xué)生熟知的簡(jiǎn)單的公式來講解計(jì)算思維的核心技能——功能抽象和程序性問題的解決。比如，物理中加速度的定義，即單位時(shí)間內(nèi)速度的變化。本質(zhì)上，加速度a可以表示為一些變量的輸出函數(shù)，a=v/t，加速度也可以作為子過程出現(xiàn)在一些基本的物理公式中，如牛頓第二定律F=ma。這種抽象推理功能，數(shù)據(jù)輸入，函數(shù)組合是直觀的、簡(jiǎn)化和有力的。概念的集成幫助學(xué)生加深了計(jì)算思維普遍性和無處不在的認(rèn)識(shí)，此外，傳遞了計(jì)算思維的技能在各種領(lǐng)域中是必不可少的。例4：跨學(xué)科的項(xiàng)目，一個(gè)有趣的跨學(xué)科的項(xiàng)目是旅游宣傳冊(cè)。這個(gè)問題需要學(xué)生運(yùn)用語言藝術(shù)、數(shù)學(xué)和社會(huì)研究（如地理）。這是一個(gè)規(guī)劃問題，必須考慮距離、時(shí)間、費(fèi)用、感興趣的可能目的地等約束。學(xué)生不僅要提交完成的規(guī)劃，還被要求說明如何表示約束，如何計(jì)算關(guān)于目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解等計(jì)算思維活動(dòng)。例如，一個(gè)目標(biāo)函數(shù)是在滿足旅行者“開心”的約束下最大化旅行團(tuán)的利潤(rùn)。除了通過傳統(tǒng)的主題明確計(jì)算思維和計(jì)算思維語言的集成，還要將信息處理引入到實(shí)例中。例5：小組課題，分組工作在科學(xué)課程是很常見的。通常都按照任務(wù)進(jìn)行分組：每個(gè)小組成員負(fù)責(zé)一個(gè)或兩個(gè)任務(wù)（如，數(shù)據(jù)記錄，報(bào)告書等），數(shù)據(jù)交換的情形就對(duì)應(yīng)著接口和封裝的概念。如果項(xiàng)目報(bào)告必須協(xié)作（同步或異步）完成，就可以融入鎖定和消息傳遞等概念。在本節(jié)的例子，計(jì)算機(jī)沒有作為明確討論一部分。事實(shí)上，在計(jì)算思維和計(jì)算思維語言的引入和培養(yǎng)過程中，學(xué)生是計(jì)算的智能體。這里的重點(diǎn)是幫助學(xué)生像計(jì)算機(jī)一樣更加智能和高效地處理問題，不是強(qiáng)調(diào)如何去實(shí)現(xiàn)計(jì)算，而是將計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識(shí)和課程滲透到涉及信息處理的各學(xué)科中。