生命科学与机械工程的完美结合

生命科学与机械工程的完美结合

——探讨生命科学和机械工程的联系

什么是生命？对于这个很基本的问题，大部分人都能理解但是不能比较系统地回答。“活的东西就是生命”，“能动的东西就是生命”这些回答都没有错，但是权威地说，由学习我们知道具备以下基本特征的我们称之为生命：细胞是生命的基本单位；新陈代谢、生长和运动是生命的本能；生命通过繁殖而延续；生命具有个体发育和进化的历史；生物对环境的适应性。而生命科学就是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。用于有效地控制生命活动，能动地改造生物界，造福人类生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系，是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。广义的生命科学还包括生物技术、医学、农学、生物与环境、生物学与其他学科交叉的领域。

机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置，如镊子，筷子等简单机械，或者像收割机，播种机等一些复杂机械。机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础，结合生产实践中的技术经验，研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和修理各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。

通过以上的叙述，大部分可能认为这俩门科学专业之间没有任何

交集，一个研究生命，一个研究非生命的机械，怎么会有联系？说实话，我以前也是这样认为的。但是经过对生命科学学习和更加深入的了解后，以及对这生物机械工程学的了解，我逐渐发现这俩门科学之间的紧密联系。下面我就谈谈它们之间的联系。

一是生命科学促进机械工程的发展。仿生学相信大家都不会太陌生，这就是生命科学促进机械工程发展的一个典型例子，仿生学可以分为力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等，但是这些都毫无例外的说明了生命科学对于机械工程发展的促进作用。比如人类由鸟而发明了飞机，已成为人类生活不可或缺的交通工具，极大的便利了人类的出行；由青蛙制成了电子蛙眼，如今已在生活中广泛使用；由蝙蝠制成了雷达，不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)，更在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面也显示出了很好的应用潜力，为人类做出了巨大贡献。除了这些耳熟能详的例子外，我想在举一个大家很少知道仿生例子，由此我们将感叹生命科学和机械工程之间的妙不可言的关系。

说到苍蝇，大家都嗤之以鼻，觉得心中立刻涌出一股憎恶感，更不用说将它与处在科技前沿的宇宙飞船、火箭、潜艇等联系在一起，可事实就是如此，这些高科技机械装置的发展，苍蝇起了很大的作用。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——

嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。另外苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是个“天然导航仪”，人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。

二是机械工程的发展推进了生命科学的发展。一方面，俗话说得好，“工欲善其事，必先利其器”。一些医疗、研究等方面的器械的出现，大大地推动了生命科学的发展。细胞学说的提出，是生命科学发展史上具有里程碑意义的事件，这离不开显微镜的作用。17 世纪发明了光学显微镜, 推动了解剖学向微观层次发展, 出现了细胞学研究。这时人们不但可以了解人体解剖的变化, 而且可以进一步观察细胞形态结构的变化, 随之诞生了组织学。光学显微镜的出现使医学的

研究提高到细胞形态学水平，由于普通光学显微镜的分辨率只有数个微米, 只能观察细胞的形态变化, 而像病毒以及细胞的各种显微结构, 如核结构、DNA 等大分子结构, 光学显微镜就不能分辨了。20 世纪60 年代又出现了电子显微镜, 使人们的视力达到能看到千分之一微米的微小个体, 可以观察研究细胞的超微结构。由此可见, 光学显微镜、电子显微镜都是光学、精密械、电子学等研究的成果, 它们对推动医学的发展起了重要作用。还有在影像学诊断方面, 20 世纪50 年代X 光透视和摄片是临床常用的诊断方法。今天, 由于CT、核磁共振等现代化医学工程技术的出现和应用, 使影像学诊断水平出现了飞跃, 极大地提高了临床诊断水平，这些说明影像学诊断水平的不断提高与生物机械的发展密切相关……

另一方面，机械工程的发展也拓宽了生命科学研究的领域。显微镜的发明，使人们生命科学研究进入微观分子世界。潜水艇的出现，使人们能够进入深海中研究古老的生物，由此，发现了许多海洋生物的药用价值。例如在加勒比海产的Tridinemnum属被囊动物中，发现含有强细胞毒作用的成分。这种成分对L1210白血病、P388淋巴白血病和B16黑色素瘤有良好的抑制作用。除萜类化合物之外，还有从另一种褐藻中分离出邻醌化合物Stypoldione。它能与微管蛋白反应，从而抑制微管组合。从海绵中分离出的两种有细胞毒作用的新颖聚醚类化合物，对P388和L1210细胞有明显的抑制作用。从海参纲动物中分离出的皂甙，从软体动物中分离出的多肽或蛋白质化合物（“蛤素”，“鲍灵Ⅲ”等）具有很强的抗肿瘤、抗白血病作用等等，

这些都是人们只在陆地发现不了的，正是机械的发展，拓宽了生命科学的研究领域，使人类能够进入深海，探索新领域，为疾病患者带来了福音，也推动了生命科学的发展。

从以上两个方面可以清楚的说明机械工程与生命科学密不可分的关系，这也正好解释了近些年生物机械工程科学的蓬勃发展。所谓生物机械工程是生物医学工程学的重要组成部分，它利用现代生物学、医学、工程学、信息科学与技术的理论和方法，研究、创造新材料、新技术、新仪器设备，用来治疗、康复、保健，保障人民健康，提高医疗水平，是推动现代医学进步的一门新兴交叉学科。

近些年来，生物机械工程以及相关领域的发展，正体现了生命科学与机械工程的完美结合，这使得无论在科研领域还是医学都有了重大突破，更给无数医患带来了福音。利用心肺机和体外循环技术, 医生可在心脏停止跳动的情况下切开心脏, 进行瓣膜、房室间隔破损的修补和人工心脏瓣膜置换。心外科所以能达到今天的水平, 主要是由于人工心肺机的问世和体外循环技术的应用, 这同样与生物机械工程有密切关系。肾功能衰竭、尿毒症病人愈后不良, 如今有了人工肾血液透析, 能在很长时间里维持肾病终期病人的生命。人工肾实际上是一个模拟肾功能的医疗仪器, 有了它, 临床挽救了不少肾病终期病人的生命, 使肾病治疗学有了很大的进步。现代生物医学工程中人工器官的发展非常迅速。到目前为止, 人体各种器官, 除了大脑不能用人工器官代替之外, 其余的各个器官都存在着用人工器官替代的可能; 人工肺、人工肝及人造子宫等的问世, 使科学家对人工器官

的研制更加充满信心……

有人说，21世纪是机械工程的时代，因为现代化，智能化的今天，智能机器，机器人将会变得越来越重要；有人说，21世纪是生命科学的时代，它已经显现出日益重要的地位，并且发展迅速。但我认为，21世纪更是生物机械工程发展的时代，机械工程与生命科学的完美结合，更能保障人民健康，提高医疗水平，实现经济和社会效益最大化。

(完整版)生命科学导论课后习题

第一章 一、生命的基本特征是什么？ 1.生长。生长是生物普遍具有的一种特征。 2.繁殖和遗传。生命靠繁殖得以延续，上代特征在下代的重现，通常称为遗传。 3.细胞。生物体都以细胞为其基本结构单位和基本功能单位。生长发育的基础就在于细胞 的分裂与分化。 4.新陈代谢。生物体内维持生命活动的各种化学变化的总称，包括同化和异化。 5.应激性。能对由环境变化引起的刺激做出相应的反应。 6.病毒是一类特殊的生命。 二、孟德尔在生物学研究方法上有什么创新？ 孟德尔的豌豆杂交实验，为遗传学的发展奠定了科学基础。相较于前人有下面显著特点： 1.他把许多遗传性状分别开来独立研究。 2.他进行了连续多代的定量统计分析。 3.他应用了假设---推理---验证的科学研究方法。 三、有人说机械论和活力论是互补关系，你的看法如何？ 个人观点觉得机械论和活力论是相对立的关系。“活力论”观点认识生命，认为生物体具有与物理化学过程不同的生命力，即活力。与活力论相对立的是“机械论”观点，认为生命问题说到底是物理和化学问题，一切生命现象都可以用物理和化学定律做出解释，生物体内没有什么与物理化学不同的生命力。其实个人觉得生物体是不同于物理化学系统，是高级的、非常复杂的生命系统，当把它还原为简单的物理化学系统以后，它所具有的一些特别的性质和功能就会失去。 四、你是否认为21世纪时生命科学的世纪？ 20世纪下半叶，生物学进入分子生物学时代，研究生物大分子物质的结构、性质和功能，从分子水平上阐述生命现象。20世纪下半叶以来，生命科学文献在科学文献中所占的比例、从事生命科学研究的科学家在自然科学家中所占的比例都在迅速增长，这就是这种趋势的反应。生命系统是地球上最复杂的物质系统，是从非生命系统经过几十亿年进化的结果。现代科学技术的发展对生命科学发展起到重要的作用，生命科学的发展对整个科学技术的发展产生重要影响。生命科学与农业的可持续发展：解决粮食短缺，基因工程将在育种中发挥重要作用。应用基因工程可以改善粮食和畜牧产品品质。实现农业的可持续发展，克服农业化学化的恶果，必须生物防治，降低对农药的依赖等。 生命科学与能源问题的可持续发展：解决能源问题，对生物技术给予厚望。生命科学与人的健康长寿：研制更有效的药物、在基因组的基础上认识人体，理解疾病。生命科学与维持地球生态平衡。 五、举例说明生命科学技术引发了哪些伦理道德问题？ 人类是高度社会化的生物，人类社会有特定的伦理道德，生命科学技术的在人类社会的应用时会引起伦理道德的问题。例如人工授精和试管婴儿技术，可能使子女“只知其母，不知其父”。若供卵者与怀孕的不是一个人，则生母也成了问题。例如克隆技术可以实现人的无性繁殖，那么，人类自身的生产也会批量化吗？例如应用基因工程技术改造人类本身，一些人成就了改造活动的客体，而另一些人是主体，一些认识按照另一些人的

南京中医药大学医学与生命科学学院简介

南京中医药大学医学与生命科学学院简介医学与生命科学学院成立于2016年5月，由现代医学基础学科、生物技术及部分公共基础学科组成。学院下设8个学系：人体解剖与组织胚胎学系、生理学系、病理学与病理生理学系、药理学系、细胞生物与医学遗传学系、生物化学与分子生物学系、病原与免疫学系、公共卫生学系；1个省级教学实验示范中心；1个实验研究中心。目前学院教职工90人，其中“双聘院士”（中国工程院院士）1名，国家“杰出青年科学基金获得者”2人、全国“百千万人才工程国家级人选”1人、国务院学科评议组成员1人、国务院政府特殊津贴获得者2人、江苏省特聘教授3人、江苏省“杰出青年科学基金获得者”1人。具有正高职称16人，副高职称24人，博士生导师12人，硕士生导师21人。 学院科研实力雄厚，具有完善的分子细胞生物学、药理学、病理学、毒理学以及“高通量”和“高内涵”筛选等研究技术平台。学校临床医学、药理学与毒理学两个学科进入ESI全球前1%，依托学科优势，学院以重点学科建设为龙头，积极推进科学研究，2016年主持国家级、省级研究课题近三十项，获批江苏省“退行性疾病药靶与药物”高校重点实验室。 学院拥有国家中医药管理局重点学科1项（中西医结合基础），“十三五”省重点学科1门（临床医学），省级精品课程1门（病理学），省重点教材1门（生物化学与分子生物学）。主编《病理学》、《医学生物学》等规划、精编教材。 学院人才培养覆盖本科生、硕士、博士研究生各个层次，专业涉及临床医学、生物技术、中西医结合基础、中药学、药理学等。学院拥有2个博士点和2个硕士点，研究学科分布涉及中药学、分子生物学、结构生物学、药物设计学、细胞生物学以及药理学等。 学院以重点学科建设为龙头，加强科学研究，提升学院整体竞争

大数据的概念、技术及应用

大数据的概念、技术及应用1 概述 1.1 大数据的概念和特点 1.1.1 大数据的基础 1.1.2 大数据如何“与时俱进”？ 1.1.3 大数据发展趋势 人工智能 物联网结合 各个行业的深入 1.2 大数据的技术基础 1.2.1 从数据仓库开始 1.2.2 HADOOP 生态圈 1.2.3 与云计算的关系 1.2.4 数据运维能力提升 1.3 大数据的应用举例 1.3.1 大数据提升客户分析能力 1.3.2 大数据提升产品分析能力 1.3.3 大数据提升管理水平 1.3.4 大数据提升各行业“智慧” 1.4 大数据下的人工智能（AI） 1.4.1 什么是人工智能

1.4.2 人工智能改变哪些行业？ 1.4.3 大数据下的人工智能有何不同？ 1.4.4 人工智能的“颠覆” 1.5 大数据如何精细化管理 1.5.1 量化管理的引出 1.5.2 大数据如何提升“量化”的维度和深度1.5.3 从艺术到技术 1.5.4 自动驾驶到自动管理？ 1.6 电信企业的大数据“商机” 1.6.1 从网络运营到数据运营 1.6.2 提炼“内功” 1.6.3 提升外部管理能力 1.6.4 扩展增值产品运营市场 2 大数据的行业解决方案应用案例 2.1 基础应用范围 2.2 石油行业应用案例 2.3 交通行业应用案例 2.4 旅游行业应用案例 2.5 金融行业应用案例 2.6 电信行业应用案例 2.7 互联网行业应用案例等

3 大数据技术基础 3.1 从数据仓库开始 3.1.1 数据仓库的“集中” 3.1.2 数据仓库的模型标准化3.1.3 大数据的演进 3.2 HADOOP 生态圈 3.2.1 开源社区概述 3.2.2 开源改变了什么？3.2.3 HADOOP 生态圈内容3.2.4 HADOOP 的技术原则3.2.5 HADOOP 的运维3.3 HADOOP 基础 3.3.1 HDFS 的原理 3.3.2 MAP/REDUCE 原理3.3.3 YARN 原理 3.4 HIVE/HBASE 技术 3.4.1 HIVE 的原理 3.4.2 HBASE 的原理 3.4.3 两者的关系 3.5 SPARK 技术 3.5.1 基本原理

生命科学与计算机科学

生命科学与计算机科学 当今世界，科学技术发展突飞猛进，新兴学科、交叉学科不断涌现，科技进步对经济社会的影响作用日益广泛和深刻。伴随着信息科技革命方兴未艾的浪潮，生命科学的发展也正在展现出无可限量的前景。生命科学是一门对各种生命形式进行研究和探秘的学科，它不同于我们以往学习的生物，生物只是生命科学所涉及的其中一个方面，而生命科学研究多个层次和各种生命形式，并对其进行科学性分析和探讨。越来越多的人们已经预见到，一个生命科学的新纪元即将来临，21世纪将是生命科学的迅猛发展的时代。如今现代生物技术广泛应用于农业、医药与健康、能源、环境保护等领域，对科技发展、社会进步和经济增长产生极其重要而深远的影响。 在现代社会中，生命科学与人们生活息息相关，成为了备受人们关注的一门科学。生命科学在日常生活中应用广泛，无论是DNA检验还是血型判断，或是疾病治疗，都离不开生命科学的具体应用。然而，倘若单单依靠生命科学，生命科学不可能飞速发展到如此地步，也明显不足以满足和实现人们的各种需求。显然，生命科学的发展与其他学科或技术的辅助密不可分，而我的专业是计算机，所以就让我来探讨一下生命科学与计算机科学之间的联系。 就以DNA为例。1925年，微生物学家沃森和克里克宣布他们已经解决了现代生物学最重要的问题，破译出了隐藏在DNA分子结构中的“遗传密码”。在我看来，“密码”这个词汇用的相当巧妙，令人马上联想到信息论中的“信息的编码”，而且还令人想到英国第一台计算机的用途——破译德国的密码。DNA分子结构是密码，计算机却是破解密码的工具，这似乎在揭示着生物学与计算机从很早开始便有着不解之缘。 不久DNA分子就被普遍认为是某种微型控制论机器，它们储藏并处理极微小单位的、经过化学编码的信息。据称，这些经过编码的信息控制着生物体复制的不连续的过程，当载有全部编码的两条螺旋体被解开，携带的信息将按储存单位一段段地解读，如同计算机的记忆存储器解读其中的字符串一样。 虽然实际上DNA的“程序”远没有那么简单，但在“新生物学”突破的初期，

医学科学部和生命科学部

H．医学科学部 H01 呼吸系统 H0101 肺及气道结构、功能及发育异常 H0102 呼吸系统遗传性疾病 H0103 呼吸调控异常 H0104 呼吸系统炎症与感染 H0105 呼吸系统免疫性疾病及变应性肺疾病 H0106 气道重塑与气道疾病 H0107 支气管哮喘 H0108 慢性阻塞性肺疾病 H0109 肺循环及肺血管疾病 H0110 间质性肺疾病 H0111 急性肺损伤和急性呼吸窘迫综合征 H0112 呼吸衰竭与呼吸支持 H0113 睡眠呼吸障碍 H0114 纵隔与胸膜疾病 H0115 胸廓/膈肌结构、功能及发育异常 H0116 肺移植和肺保护 H0117 呼吸系统疾病诊疗新技术 H0118 呼吸系统疾病其他科学问题 H02 循环系统 H0201 心脏结构与功能异常 H0202 循环系统遗传性疾病 H0203 心肌细胞/血管细胞损伤、修复、重构和再生 H0204 心脏发育异常与先天性心脏病 H0205 心电活动异常与心律失常 H0206 冠状动脉性心脏病 H0207 肺源性心脏病 H0208 心肌炎和心肌病

H0209 感染性心内膜炎 H0210 心脏瓣膜疾病 H0211 心包疾病 H0212 心力衰竭 H0213 心脏/血管移植和辅助循环 H0214 血压调节异常与高血压病 H0215 动脉粥样硬化与动脉硬化 H0216 主动脉疾病 H0217 周围血管疾病 H0218 淋巴管与淋巴循环疾病 H0219 微循环与休克 H0220 血管发生异常及血管结构与功能异常 H0221 循环系统免疫相关疾病 H0222 循环系统疾病诊疗新技术 H0223 循环系统疾病其他科学问题 H03 消化系统 H0301 消化系统发育异常 H0302 消化系统遗传性疾病 H0303 消化道结构与功能异常 H0304 肝胆胰结构与功能异常 H0305 腹壁/腹膜结构及功能异常 H0306 消化道内环境紊乱、黏膜屏障障碍及相关疾病 H0307 消化道动力异常及功能性胃肠病 H0308 消化系统内分泌及神经体液调节异常 H0309 胃酸分泌异常及酸相关性疾病 H0310 胃肠道免疫相关疾病 H0311 消化系统血管及循环障碍性疾病 H0312 胃肠道及腹腔感染性疾病 H0313 肝胆胰免疫及相关疾病 H0314 肝脏代谢障碍及相关疾病

大数据技术与应用基础教学大纲

大数据技术与应用基础》教学大纲 时：60 码： 适用专业： 定： 核： 准： 、课程的地位、性质和任务 大数据技术的发展，已被列为国家重大发展战略。而在过去的几年里，无论是聚焦大数据发展的《促进大数据发展行动纲要》，还是《“十三五”规划》中都深刻体现了政府对大数据产业和应用发展的重视。目前国内大数据发展还处于加速期、转型期，数据与传统产业的融合还处于起步阶段，各行业对大数据分析和挖掘的应用还不理想。但随着市场竞争的加剧，各行业对大数据技术研究的热情越来越高，在未来几年，各领域的数据分析都将大规模应用。 本课程在注重大数据时代应用环境前提下，考虑大数据处理分析需求多样复杂的基本情况，从初学者角度出发，以轻量级理论、丰富的实例对比性地介绍大数据常用计算模式

的各种系统和工具。考虑到当前大数据发展处于起步并逐步赶超先进的阶段，其应用领域 丰富广泛，在教学过程中应注重掌握大数据分析的实践操作。本课程通过丰富简单易上手 的实例，让学生能够切实体会和掌握各种类型工具的特点和应用。 、课程教学基本要求 1 . 了解大数据的发展和基本概念，理解并掌握大数据的特征及主要技术层面。 2 . 掌握Scrapy 环境的搭建，了解网络爬虫获取数据的过程，熟悉爬虫项目的创建。 3 . 深刻了解hadoop的基础理论，理解并掌握Hadoop单机及集群环境的部署方法。 4 . 掌握HDFS的基本概念和HDFS在hadoop中的作用，理解并识记HDFS勺使用，了解 HDFS的JAVA API接口及数据流原理；让学生明白Map过程与Reduce过程这两个独立部分各自的原理及合作途径，知道如何独立编写满足自己需求的Map Reduces序。 5.理解HBase中涉及的基本概念，掌握HBase的简单应用；让学生了解数据仓库的基 础概念，熟悉Hive与HDFS Map Reduced接的关心。 6.熟悉Spark和RDM基本概念，熟悉spark接口的使用，解决实战时的步骤及思路。 7.明白Hadoop和Storm之间的差别，掌握对Storm的使用。理解Apex的工作过程并能简单应用。 8. 了解Druid 的基本概念、应用场景以及集群架构，掌握批量数据加载、流数据加载 的操作。了解Flink 的重要概念和基本架构，掌握Flink 简单的使用实例。

细胞生物学是生命科学和医学的重要基础综述

细胞生物学是生命科学和医学的重要基础综述 摘要：随着科技的不断发展，关于细胞与分子的研究日益深入，人们逐渐认识到细胞生物学不仅是生命科学的重要基础，且与医学有着密不可分的关系。可以说，细胞生物学的发展促进了生命科学的进步和医学技术的提高。 关键词：细胞生物学生命科学医学发展关系促进 著名科学家E．B．Wilson曾经说过：“每一个生物科学问题的关键必须在细胞中寻找。”细胞作为有机体结构和生命活动的基本单位，生物科学上的许多基本问题都必须在细胞中求得解决。我们队细胞进行深入研究，不仅是为了阐明各种生命活动的现象与本质，更是希望据此来进一步对这些现象和发展规律加以控制和利用，以达到造福于人类的目的。而在这些利用方式当中，首当其冲的就是医学。许多疾病的研究和治疗最终都必须回归细胞水平，细胞的病变是诊断疾病最有力的证据，也为治疗指明正确的方向。本文将从细胞生物学与生命科学及医学的关系两个方面阐述现代细胞生物学研究的重要意义。 一、细胞生物学是生命科学的重要基础 （一)生命科学 生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。利用生命科学的知识和技术，我们可以有效地控制生命活动、改造生物界，从而造福人类。可以说，生命科学与人类生存和人民健康有着密切关系，是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。 （二）细胞生物学 细胞生物学(cell biology)是运用近代物理、化学技术和分子生物学方法，在显微、亚显微和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能和各种生命规律的一门学科。它是由细胞学（cytology)发展而来。因为关于细胞早已不仅是单纯地研究一个个细胞、细胞器和生物大分子或者一个个生命现象，而是将它们有机结合，从动态的变化过程中探索它们之间的相互关系以及它们与环境的关系，因此现代的细胞研究称为细胞生物学。 （三）细胞生物学与生命科学 在我国基础学科发展规划中，细胞生物学与分子生物学、神经生物学和生态学并列为生

计算机科学与技术

计算机科学与技术 Computer Science and Technology 一、专业介绍 计算机科学与技术专业主要培养具有良好的科学素养，系统地、较好地掌握计算机科学与技术，包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法，能在科研部门、教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级科学技术人才。 二、培养目标 培养德、智、体、美全面发展，具有良好的科学素养，系统地掌握计算机科学理论、计算机硬件系统、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法，基本具备本领域分析问题与解决问题的能力，能在科研、教育、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究、开发和应用，具有创新精神和实践能力的计算机科学与技术学科的学术研究型人才和复合应用型人才。 三、毕业要求 要求1：具有较好的人文社会科学素养：较强的社会责任感：团队合作意识和良好的环境保护职业道德； 要求2：掌握计算机科学与技术相关的自然科学基础理论知识，获得科学思维的基本训练，具有科学思维方法和技术手段来解决复杂问题的能力。 要求3：掌握计算机科学与技术学科的基础理论和专业知识，了解计算机科学与技术学科的前沿发展现状和趋势，了解计算机科学与技术新方法：新技术和新设备的发展动态； 要求4：掌握解决计算：网络问题的工程技术与管理技术的科学理论与专业知识，获得科学思维的基本训练，具有综合运用专业知识来解决问题的能力。 要求5：掌握现代计算机系统的组织与体系结构：设计方法：操作技能及逻辑设计技能； 要求6：掌握计算机软硬件开发和综合应用的知识与能力； 要求7：了解与本专业相关的研发：设计：施工：管理等方面的方针：政策与法律：法规； 要求8：掌握基本的创新方法，具有创新意识和一定的组织管理能力：较强的表达能力与人际交往能力，具有终身学习意识和社会适应能力； 要求9：掌握文献检索：资料查询和运用现代信息技术获取相关信息的基本方法，具有获取和传播知识和信息的能力； 要求10：掌握一门外国语，具有较强的听：说：读：写能力，能查阅专业外文文献，较熟练地阅读本专业外文书刊，具备一定的国际交流能力。 实现矩阵

新沪科版高中生命科学第三册10.4《生物多样性保护与可持续发展》教学设计(精品).doc

第10章第4节生物多样性的保护与可持续发展 奉城高级中学陆沛恒 一、设计思路 本节内容是在了解了生物多样性的含义、价值和面临的威胁后，进一步了解人类是如何保护生物多样性及生物多样性与可持续发展的关系。教学过程中以《解放日报》对北大生态文明研究中心主任陈寿朋教授的专访中的一些独特的见解和经历为主线，学生在了解体会专家对生物多样性保护的感人行为和独特的爱国情怀中，不但了解了生物多样性保护重要性及与可持续发展的关系，而且在情感上激发了爱国的情怀，在行动上参与到生物多样性的保护。 二、教学目标 1．知识与技能 ○1知道保护生物多样性的公约。 ○2举例说出保护生物多样性的方法和措施。 ○3知道生物多样性与可持续发展的关系。 2．过程与方法 ○1通过对保护生物多样性等相关资料的搜集、分析和归纳，提高主动获取信息和处理信息的能力。 3．态度情感和价值观 ○1了解科学家对保护生物多样性的感人行为和爱国情怀，形成生态环境保护从我做起的意识和文明不奢侈的生活消费习惯。 三、重点和难点 1．重点： ○1生物多样性的公约。 ○2保护生物多样性的有效措施。 ○3生物多样性与可持续发展的关系。 2．难点： ○1感悟生物多样性保护与可持续发展的关系，感触保护生物多样性是每一个人的责任，并转化为自觉的行动。

四、教学准备 制作多媒体课件、 组织学生分工搜索生物多样性保护的措施及生态伦理道德的相关材料。 五、教学过程

练习： 1、生物多样性的减少，不仅使人类丧失一系列的生物资源，而且会造成生态系统的退化，国际上为保护各种生物物种和资源，形成了一个国际条约体系是（） A、生物多样性条约 B、国际环境保护公约 C、国际野生动物保护公约 D、濒危野生动植物种国际贸易公约 2、保护和利用森林资源的最佳方案是（） A、封山育林，禁止砍伐 B、计划性合理砍伐与种植 C、人工种植，营造单纯林种 D、依据经济发展需要砍伐 3、关于我国生物多样性特点，下列说法错误的是（）

同济大学医学与生命科学部涉及人的生物医学研究伦理审查申请表

同济大学医学与生命科学部涉及人的生物医学研究 伦理审查申请表 编号(N?)：2010- 申请日期：年月日项目名称： 项目负责人：职称： 电话：电子信箱： 研究单位: 合作研究单位：负责人： 联系电话：传真：邮编： 研究者：职称：研究者：职称： 研究者：职称：研究者：职称： 研究者：职称：研究者：职称： 拟研究时间：年月日至年月日 研究课题来源：□政府□基金会□公司□国际组织□其他： 递交审查资料： □实验方案□知情同意书□其他资料 包括：试验用品安全性资料、生产企业资质证明、试验用品提供者的资质证明 研究内容摘要（列清所需要的人体组织标本类型，来源【若是从外单位取得，请注明外单位是否已经进行伦理审查，并提供相应的证明】，如何使用人体标本）： 1、本研究所采用的人体标本： 2、标本来源： （若是从外单位取得，请注明外单位是否已经进行伦理审查，并提供相应的证明） 标本由提供，（已√/ 未）进行伦理审查，（能√/ 不能）提供伦理审查证明。 3、研究中如何使用人体标本

保密要点： 审查要点1.研究的设计和实施是否科学、可行？1）研究设计的合理性、统计方法(包 括样本量计算) 和用最少的受试者人数获得可靠结论的可能性2）权衡受试者和相关群体的预期利益与预计的危险和不便是否合理3）应用对照组的理由4）受试者提前退出的标准5）暂停或终止整个研究的标准等。 2.受试者的医疗和保护 3.受试者隐私的保护 4.知情同意的过程: 给受试者或其法定代理人的书面和口头信息的充分性、完 整性和可理解性等 5.其他 审查结果（是否同意申请人的实验方案）医学与生命 科学部伦理 委员会意见 □同意□不同意□修改 伦理委员会主任委员签章（Signature of Ethics Committee Director）： 伦理委员会签章（Signature of Ethics Committee）： 填表说明：1、申请日期请填写拟交申请日期，编号由医学与生命科学伦理委员会填写。 2、申请书中方格可在文字输入打印后，在选中的项目前用钢笔画√。 3、联系人为：本研究项目的联系人及电话。 4、研究者包括合作研究单位的人员。 5、送交审查资料包括：申请书、试验方案、知情同意书；如为人体用品还需按其他资料项目要 求提交资料。

大数据技术与应用基础_教学大纲

《大数据技术与应用基础》教学大纲 学时：60 代码： 适用专业： 制定： 审核： 批准： 一、课程的地位、性质和任务 大数据技术的发展，已被列为国家重大发展战略。而在过去的几年里，无论是聚焦大数据发展的《促进大数据发展行动纲要》，还是《“十三五”规划》中都深刻体现了政府对大数据产业和应用发展的重视。目前国内大数据发展还处于加速期、转型期，数据与传统产业的融合还处于起步阶段，各行业对大数据分析和挖掘的应用还不理想。但随着市场竞争的加剧，各行业对大数据技术研究的热情越来越高，在未来几年，各领域的数据分析都将大规模应用。 本课程在注重大数据时代应用环境前提下，考虑大数据处理分析需求多样复杂的基本情况，从初学者角度出发，以轻量级理论、丰富的实例对比性地介绍大数据常用计算模式的各种系统和工具。考虑到当前大数据发展处于起步并逐步赶超先进的阶段，其应用领域丰富广泛，在教学过程中应注重掌握大数据分析的实践操作。本课程通过丰富简单易上手的实例，让学生能够切实体会和掌握各种类型工具的特点和应用。 二、课程教学基本要求 1. 了解大数据的发展和基本概念，理解并掌握大数据的特征及主要技术层面。 2. 掌握Scrapy环境的搭建，了解网络爬虫获取数据的过程，熟悉爬虫项目的创建。 3. 深刻了解hadoop的基础理论，理解并掌握Hadoop单机及集群环境的部署方法。 4. 掌握HDFS的基本概念和HDFS在hadoop中的作用，理解并识记HDFS的使用，了解HDFS 的JAVA API接口及数据流原理；让学生明白Map过程与Reduce过程这两个独立部分各自的原理及合作途径，知道如何独立编写满足自己需求的MapReduce程序。 5. 理解HBase中涉及的基本概念，掌握HBase的简单应用；让学生了解数据仓库的基础概念，熟悉Hive与HDFS、MapReduce直接的关心。 6. 熟悉Spark和RDD的基本概念，熟悉spark接口的使用，解决实战时的步骤及思路。

现代生物学与医学

现代生物学与医学 医学院邵逸夫医院 黄悦 [摘 要] 本文回顾了生物学和医学发展的历程，展望了现代医学所面临的机遇与挑战。现代生物学技术极大地促进了医学的发展，现代生物学技术使现 代医学获得了前所未有的发展机遇，同时也正遭遇着严峻挑战。 [关键词] 生物学技术， 医学， 现代生物学，正以迅猛的速度向前发展着，其影响之广泛，意义之深远，是以往任何科学技术所不可比拟的。随着现代生物学技术在医学领域的渗透，各种强有力研究手段的运用，现代医学正面临着前所未有的机遇与挑战。人类社会经历了200多万年的漫长历史，已经发展到了高度文明的阶段。伴随着古代科学技术的萌芽，产生过巴比伦、中国、印度和希腊的古代文明；从文艺复兴到19世纪，近代科学技术使得欧洲成了近代世界文明的中心；而现代生物学技术的发展使我们正处在现代生物学革命时代。 一、医学的历史发展与生物学技术发展相一致 医学是人类长期同疾病作斗争的实践经验的总结。有了人类，就有了医疗活动。医学的发展，经历了原始医学、经验医学、实验医学和现代医学几个阶段，每一个阶段医学的特点和发展水平，都是同当时社会的科学技术发展水平相一致的。 在原始社会，人们在生产实践中逐渐懂得了一些医学卫生知识，这是医学的萌芽，还谈不上科学形态的医学。到了奴隶社会，由于脑力劳动和体力劳动的分离，才有可能出现专门从事医疗工作的医生，产生了医学。古代埃及、巴比伦、中国和印度等人类文化的摇篮中，产生了经验医学。这也是与当时低水平的生物学发展相一致的。随着生物学的进一步发展，自16世纪开始了建立在实验基础上的近代实验医学时代。16、17世纪的主要成就在于基础医为。到18、19世纪，医学的重点已经转移到了临床医学。经过300多年，人们借助于近代科学技术，在细胞水平上，对人体的结构和功能，对疾病的症状和机制，进行了深入的研究，积累了大量的临床实践经验，极大地拓展了医学的领域。 进入20世纪以来，由于生物学技术的渗透，各种强有力的研究手段的运用，

计算机与生物技术

计算机在生物技术中的应用 学院：食品与生物工程学院 班级：生物技术06-2班 姓名：张益学 学号：200606011153

计算机在生物技术中的应用 进入二十一世纪以来，由于研究的深入，对知识的进一步认识和了解，许多学科之间都有了一些交叉，尤其是一些新兴学科之间的相互交叉，广泛渗透更是对科学的发展起了很大的促进作用，人们进一步提升对自然界的认识，对人类本身也有了进一步的了解。今天浅谈一下计算机技术与生物技术之间的关系、计算机在生物技术中的应用以及该综合学科的发展前景。 一、生物技术与信息技术的关系 生物技术（Biotechnology）是以生命科学为基础，利用生物（或生物组织、细胞及其他组成部分）的特性和功能，设计、构建具有预期性能的新物质或新品系，以及与工程原合而成，即是利用计算机进行信息处理，利用现代电子通信技术从事信息采集、存储、加工、利用以及相关产品制造、技术开发、信息服务的新学科。信息技术和生物技术都是高新技术，二者在新经济中并非此消彼长的关系，而是相辅相成，共同推进21世纪经济的快速发展。 1.生物技术的发展需要信息技术支撑理相结合，加工生产产品或提供服务的综合性技术。信息技术（information science）是研究信息的获取、传输和处理的技术，由计算机技术、通信技术、微电子技术结（1）信息技术为生物技术的发展提供强有力的计算工具。在现代生物技术发展过程中，计算机与高性能的计算技术发挥了巨大的推动作用。在赛莱拉基因研究公司、英国Sanger 中心、美国怀特海德研究院、美国国家卫生研究院和中国科学院遗传所人类基因组中心联合绘制的人类基因组草图的发布中，美国多家研究机构特别强调正是信息技术厂商提供的高性能计算技术使这一切成为可能。同样，在被称为“生命科学阿波罗登月计划”的人类基因草图的诞生过程中，康柏公司的Alpha服务器也为研究人员提供了出色的计算动力。业界分析人士称，在这场激烈的基因解码竞赛背后隐含的是一场超级计算能力的竞赛，同时，这次竞赛有助于大众对超级计算机的超强能力形成普遍认知。在此之前，这些造价至少在数百万美元以上可以超高速运转的机器一直默默无闻，他们被用于控制核反应堆、预报天气或是与世界级国际象棋大师同台对弈。如今，人们越来越清醒地认识到，超级计算机在创造新品种的药物、治愈疾病以及最终使我们能够修复人类基因缺陷等方面是至关重要的，高性能计算可以为人类作出更大的贡献。 赛莱拉公司执行总裁在接受《今日美国》的采访时说:“将人类基因密码以线型方式组合起来，这还是人类有史以来的第一次。”赛莱拉公司要将32亿个碱基对按照正确顺序加以排列，在曾经尝试过的大规模计算中，这次挑战是最为严峻的一次。为了完成这次历史性课题所需的数量极为庞大的数据处理工作，赛莱拉公司动用了700台互联的Alpha64位处理器，运算能力达到每秒 1.3万亿次浮点运算。同时，赛莱拉公司还采用了康柏的Storage Works系统，用以完成对一个空间为50TB且以每年IOTB速度增长的数据库管理工作.康柏电脑公司董事会主席曾在一次演讲上说道:“如今，我们很难将生物技术的进步与高性能计算领域的发展割裂开来。实际上，许多一流的科学家都相信，高性能计算是生物和医药的未来。今后，越来越多的具有强大功能的计算机和软件将会被用来搜集、存储、

当前生命科学和未来10年之后的研究热点

当前生命科学和未来10年之后的研究热点 摘要：生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。用于有效地控制生命活动，能动地改造生物界，造福人类生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系，是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。生命科学是系统地阐述与生命特性有关的重大课题的科学。支配着无生命世界的物理和化学定律同样也适用于生命世界，无须赋于生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解，无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。正文：生物信息学作为当今生命科学研究最重要的平台技术，其两大主要任务，即发现致病基因、阐明生命发育进化规律和对海量数据的收集、整理已经逐渐逼近生命科学研究的纵深，并开始有所收获，正在成为后基因组时代生命前沿科学研究中解析海量数据的最佳工具。 蛋白质组学：蛋白质组学研究也是当代生命科学的前沿热点。随着被誉为解读人类生命“天书”的人类基因组计划的成功实施，人类已初步掌握了自身的遗传信息。为了真正破译、读懂这部“天书”，各国科学家随即将生命科学的战略重点转到以阐明人类基因组整体功能为目标的功能基因组学上。蛋白质作为生命活动的“执行者”，自然成为新的研究焦点。以研究一种细胞、组织或完整生物体所拥有的全套蛋白质为特征的蛋白质组学自然就成为功能基因组学中的“中流砥柱”，构成了功能基因组学研究的战略制高点。 功能基因组：随着人类基因组计划的实施和推进，生命科学研究已进入了后基因组时代。在这个时代，生命科学的主要研究对象是功能基因组学，包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。尽管现在已有多个物种的基因组被测序，但在这些基因组中通常有一半以上基因的功能是未知的。目前功能基因组中所采用的策略，如基因芯片、基因表达序列分析(Serial analysis of gene expression, SAGE)等，都是从细胞中mRNA的角度来考虑的，其前提是细胞中mRNA的水平反映了蛋白质表达的水平。但事实并不完全如此，从DNA mRNA 蛋白质，存在三个层次的调控，即转录水平调控(Transcriptional control )，翻译水平调控(Translational control)，翻译后水平调控(Post-translational control )。从mRNA角度考虑，实际上仅包括了转录水平调控，并不能全面代表蛋白质表达水平。实验也证明，组织中mRNA丰度与蛋白质丰度的相关性并不好，尤其对于低丰度蛋白质来说，相关性更差。更重要的是，蛋白质复杂的翻译后修饰、蛋白质的亚细胞定位或迁移、蛋白质－蛋白质相互作用等则几乎无法从mRNA水平来判断。毋庸

大数据技术与应用专业人才培养方案

附件： 2017年大数据技术与及用人才培养方案 一、培养目标 本专业培养适应生产、建设、服务和管理第一线需要的，德、智、体、美等方面全面发展的，具有大数据行业对应岗位必备的科学文化知识及相关专业知识，以大数据系统运维与管理、数据处理、数据分析、应用系统开发能力为目标，系统掌握大数据技术与应用专业基本理论、大数据分析挖掘与处理、移动开发与架构、软件开发、云计算技术等前沿技术，旨在培养适应新形势下新兴的“互联网+”专业，具有良好职业道德和敬业精神的高素质技能型专门人才。 二、学制及招生对象 （一）学制：三年 （二）招生对象：高中毕业生和中职毕业生 三、人才培养规格 （一）职业面向、预期工作岗位名称 1.主要岗位 本专业大数据基础类岗位：大数据文档编写、大数据采集清洗与转换； 大数据技术类岗位：大数据系统搭建与运维、海量数据库管理、大数据软件开发、大数据可视化、大数据分析； 2.相关岗位 大数据销售服务类岗位：大数据营销、大数据呼叫、大数据售后服务。 3.进阶岗位 大数据技术公司管理岗位和高级技术岗位 （二）起薪标准 4500元/月 （三）人才质量标准 1.知识要求 毕业生应具有大数据技术与应用专业必要的基础理论知识，掌握从事本专业领域实际工作的基本能力和基本技能；具备适应生产、管理、服务一线岗位需要的工作能力，具备良好的职业道德与素养。

①掌握本专业培养目标所要求的基础理论知识、专业知识和技能； ②具备一定的英语知识，能够借助工具书阅读理解本专业所使用的常用计算机英语， 包括技术性文档和资料； ③掌握计算机方面的专业基础知识，能适应信息化建设； ④掌握Linux平台下大数据平台搭建，数据库系统搭建、优化、管理等方面的专业技 能； ⑤掌握大数据技术与应用专业基本的专业技能，能满足大数据岗位的基本素质。 2.能力要求 通过三年的学习，学生应具备从事本专业领域相关工作的能力。 ①熟练操作办公自动化软件； ②具备计算机组装、计算机软硬件故障的判断与定位以及故障排除的能力。 ③具备办公自动化设备维护的能力；具备数据库系统管理维护的能力； ④具备非结构化数据处理能力； ⑤具备数据仓库管理基本能力； ⑥具备OOP程序设计能力； ⑦具备Web应用开发能力； ⑧具备Linux Server、Hadoop项目管理维护的能力； ⑨具备数据挖掘、数据清洗、数据可视化的处理能力。 3.素质要求 ①政治思想素质： 热爱祖国，拥护党的基本路线。遵纪守法，善于独立思考，勇于创新的精神。具备良好的职业道德与素养。 ②文化素质： 具有一定的文化素质修养，诚实守信、礼貌待人、为人谦逊的文明习惯；具有自尊自强、爱岗敬业、勤奋好学、追求进步的品格；具备良好的人际交往与勾通和工作协调能力。 ③业务素质： 掌握大数据技术与应用专业的基础理论知识；掌握计算机组装与维护、办公自动化软件操作、办公自动化设备维护、计算机网络系统维护及管理、关系型/非关系型数据库系统维护及管理、Windows/Linux服务器系统配置管理等方面、各类大数据平台搭建管理维护的专业技能的能力。

上海交大生命科学导论复习大纲

2009-2010学年第1学期<生命科学导论>复习大纲 第一讲序论及生命的元素 1．进入新世纪后，人类社会面临哪些重大问题？这些问题的解决与生命科学有何关系？ 进入新世纪后人类面临的主要问题: 人口爆炸、粮食短缺、健康、资源枯竭、环境污染的可持续发展问题. (1) 生命科学与农业可持续发展; (2) 生命科学与能源问题; (3) 生命科学与人的健康长寿 (研究更有效的药物, 改造人的基因组成); (4) 生命科学与维持地球生态平衡; (5) 生命科学与伦理道德问题. 2．举例说明生命科学本质上是一门实验科学。 孟德尔实验发现两大遗传定律, 格里菲斯实验证明遗传物质是 DNA 而不是蛋白质 3．举例：生命科学与其它学科的交叉边缘领域或学科。 生物化学、生物数学、心理学、生物物理、生物工程学、人工智能等. 4．生物学经历了哪三个发展阶段？各发展阶段有何特征？有何代表性的人物？生物学经历了三个发展阶段: (1) 描述生物学阶段 (19 世纪中叶以前) 特征: 主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物, 寻找他们之间的异同和进化脉络. (2) 实验生物学阶段 (19 世纪中叶到 20 世纪中叶) 特征: 利用各种仪器工具, 通过实验过程, 探索生命活动的内在规律. (3) 创造生物学阶段 (20 世纪中叶以后) 特征: 分子生物学和基因工程的发展使人们有可能“创造”新的物种. 5．如何确定人体必需微量元素？ 用饲喂法分三步来证明某种元素是否是人体必需微量元素: (1) 让实验动物摄入缺少某一种元素的膳食, 观察是否出现特有的病症; (2) 向膳食中添加该元素后, 实验动物的上述特有病症是否消失; (3) 进一步阐明该种元素在身体中起作用的代谢机理. 只有上述三条都弄清楚, 才能确定某种元素是否为必需元素. 6．举出三种人体大量元素和三种人体必需微量元素。 人体大量元素: C、H、O 人体微量元素: Fe、Zn、Mn、Co、Mg、Si、F、Se、V 第二讲生物大分子 7．比较多糖、蛋白质、核酸三类生物大分子。比较项目包括：单体的名称与结构特征，连接单体的关键化学键和大分子结构的方向性。 多糖 单体名称: 单糖 单体结构特征: 多羟基醛或多羟基酮 连接单体的关键化学键: 糖苷键 结构的方向性: 一端的糖基有游离的半缩醛羟基, 称还原端; 另一端的糖基没有游离的半缩醛羟基, 称非还原端.

生命科学概述

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目录 基本概述 主要课题 主要课题 主要学习内容 显著特点 鉴定技术 基因检测 生命科学中的基因检测如何进行 基因检测作用 发展展望 生命之书 伟农 生命之书最后一个字符黄金时代刚刚开始 生命之书背后的故事同名图书 生命科学 内容简介 目录 基本概述 主要课题 主要课题 主要学习内容 显著特点 鉴定技术 基因检测 生命科学中的基因检测如何进行 基因检测作用 发展展望 生命之书 伟农 生命之书最后一个字符黄金时代刚刚开始 生命之书背后的故事同名图书 生命科学 内容简介 目录 展开 ??

高性能计算在生命科学中的应用

高性能计算在生命科学中的应用

目录 1.1 高性能计算的发展现状 (3) 1.1.1 高性能计算概述 (3) 1.1.2 高性能计算的应用需求 (3) 1.1.3 国外高性能计算发展现状 (4) 1.1.4 国内高性能计算发展现状 (5) 1.1.5 高性能计算机关键技术发展现状 (7) 1.2 高性能计算在生命科学中的应用 (13) 1.2.1 基因测序数据处理 (13) 1.2.2 蛋白质结构研究 (34) 1.2.3 计算机辅助药物设计 (50)

1.1高性能计算的发展现状 1.1.1高性能计算概述 高性能计算（High Performance Computing，简称HPC）是计算机科学的一个分支，研究并行算法和开发相关软件，致力于开发高性能计算机（High Performance Computer），满足科学计算、工程计算、海量数据处理等需要。 自从1946年设计用于导弹弹道计算的世界上第一台现代计算机诞生开始，计算技术应用领域不断扩大，各应用领域对计算机的处理能力需求越来越高，这也促使了高性能计算机和高性能计算技术不断向前发展。随着信息化社会的飞速发展，人类对信息处理能力的要求越来越高，不仅石油勘探、气象预报、航天国防、科学研究等需求高性能计算机，而金融、政府信息化、教育、企业、网络游戏等更广泛的领域对高性能计算的需求也迅猛增长。1.1.2高性能计算的应用需求 应用需求是高性能计算技术发展的根本动力。传统的高性能计算应用领域包括：量子化学、分子模拟、气象预报、天气研究、油气勘探、流体力学、结构力学、核反应等。随着经济发展和社会进步，科学研究、经济建设、国防安全等领域对高性能计算设施及环境提出了越来越高的需求，不仅高性能计算的应用需求急剧增大，而且应用范围从传统领域不断扩大到资源环境、航空航天、新材料、新能源、医疗卫生、金融、互联网、文化产业等经济和社会发展的众多领域。 当前，世界和中国面临诸多重大挑战性问题。比如，全球气候出现快速增温的事实使“应对气候变化”成为各国政治、经济和社会发展的重大课题，为了进一步消减“温室效应”和减少碳排放，实现可持续发展的低碳经济，新材料的发现、设计与应用迫在眉睫；随着化石能源的日益枯竭和环境的日趋恶化，新能源的开发势在必行；随着科技的发展，人类迈向太空的脚步逐渐加快，空间资源的争夺和战略性部署竟然愈发激烈，航空航天领域作为此项重大科研技术活动的基础支撑，投入将持续扩大；为了攻克重大疾病、进一步提高人口健康质量，生命科学与新药制造已成为技术发展和经济投入的重要增长点；随着互联网技术不断发展，借助海量数据与高性能计算的力量使得人工智能研究不断取得新的突破，各大互联网企业对高性能计算的投入将持续增加；在国际竞争的大环境下，基础科研实力是高新技术发展的重要源泉，是未来科学和技术发展的内在动力，也是实现国家经济、社会和环境可持续性发展的重要途径，基础科学研究的投入也将持续增长。

大数据技术原理与应用 林子雨版 课后习题答案

第一章 1.试述信息技术发展史上的3次信息化浪潮及具体内容。 2.试述数据产生方式经历的几个阶段 答：运营式系统阶段，用户原创内容阶段，感知式系统阶段。 3.试述大数据的4个基本特征 答：数据量大、数据类型繁多、处理速度快和价值密度低。 4.试述大数据时代的“数据爆炸”的特性 答：大数据时代的“数据爆炸”的特性是，人类社会产生的数据一致都以每年50%的速度增长，也就是说，每两年增加一倍。 5.数据研究经历了哪4个阶段？

答：人类自古以来在科学研究上先后历经了实验、理论、计算、和数据四种范式。 6.试述大数据对思维方式的重要影响 答：大数据时代对思维方式的重要影响是三种思维的转变：全样而非抽样，效率而非精确，相关而非因果。 7.大数据决策与传统的基于数据仓库的决策有什么区别 答：数据仓库具备批量和周期性的数据加载以及数据变化的实时探测、传播和加载能力，能结合历史数据和实时数据实现查询分析和自动规则触发，从而提供对战略决策和战术决策。 大数据决策可以面向类型繁多的、非结构化的海量数据进行决策分析。 8.举例说明大数据的基本应用 答： 9.举例说明大数据的关键技术

答：批处理计算，流计算，图计算，查询分析计算 10.大数据产业包含哪些关键技术。 答：IT基础设施层、数据源层、数据管理层、数据分析层、数据平台层、数据应用层。 11.定义并解释以下术语：云计算、物联网 答：云计算：云计算就是实现了通过网络提供可伸缩的、廉价的分布式计算机能力，用户只需要在具备网络接入条件的地方，就可以随时随地获得所需的各种IT资源。 物联网是物物相连的互联网，是互联网的延伸，它利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人类和物等通过新的方式连在一起，形成人与物、物与物相连，实现信息化和远程管理控制。 12.详细阐述大数据、云计算和物联网三者之间的区别与联系。