上海交通大学：《生物技术与人类》通识课程教学资源（课堂讨论PPT）电子信息工程与生物学的融合

电子信息工程与生物学的融合 生物技术与信息的应用 随着科学技术的日益进步，许多学科 开始不断交叉并逐渐形成一批交叉学科。 这些交叉学科的不断发展不仅大大地推动 了科学进步， 而且也体现了科学向综合性 发展的趋势

主要内容 常见的生物 电子信息与 学交叉学科 生物技术 3 我的感想

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常见随生物学突又学} 生物医药学： 生物医学程首在选实、所布解铁生物学剂医学中的有关 问题，是综合生学限存水学的学料，属于高新科技研究领 域。 时间生物学：时间生物学是一门以研究生物带律即生命活动的周期规律及其产生机制与应 用的新兴交叉性生命学科。 计算生物学： 在人类基因组计战划的推动下，应运产生了由计算机技术、 物理、化学、分 子生物学等多学科相互渗透、融合而成的新兴交叉学科 计算生物学。 计算生物学是指开发和应用数据分析数据理论的方法、数学建模和计算机 仿真技术，用于生物学、行为学和社会群体系统研究的一门学科。计算生物 学已经成为现代生物学研究的核心方法之一

生物医药学：生物医学工程旨在以技术与工程的手段，研究和解决生物学和医学中的有关 问题，是综合生物学、医学和工程技术学的交叉学科，属于高新科技研究领 域。 时间生物学：时间生物学是一门以研究生物节律,即生命活动的周期规律及其产生机制与应 用的新兴交叉性生命学科。 计算生物学：在人类基因组计划的推动下，应运产生了由计算机技术、物理、化学、分 子生物学等多学科相互渗透、融合而成的新兴交叉学科———计算生物学。 计算生物学是指开发和应用数据分析、数据理论的方法、数学建模和计算机 仿真技术，用于生物学、行为学和社会群体系统研究的一门学科。计算生物 学已经成为现代生物学研究的核心方法之一。 ………………

电子信息工程与生物学 与传统的计算机相比，用DNA分子制成生物电子元件，将比硅芯片上的电子元 件要小很多，甚至可小到几十亿分之一米。 蒙效久耐用。 (4)能量消耗极低。所需能量极少，仅相当于普通计算机的十亿分之一，而且计 算机不存在元件发热的问题。 (⑤)超强的存储能力。如体积为一立方米的液体DNA计算机，存储的信息比世界上 所有计算机存储的信息总和还要多

电子信息技术与生物技术都是高新技术，两者在发展中也是相辅相成的生物 技术的发展需要电子信息技术的支持，同时生物技术的崛起也为电子信息技术的 发展开辟了新的道路。电子信息技术与生物技术的融合不仅可以拓宽各自的领域， 同时两者融合产生的科技结晶也会直接影响人类科技的发展。 例如： 2000年，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家根据生物大分子在不同 状态下可产生有和无信息的特性，研制出分子开关（molecular switches）。 美国马萨诸塞州的麻省理工学院的边缘项目小组度图把不同领域的人工智能 和机器人结合起来。正在制造中的这种机器人将是人工智能机器人的最尖端技术 产物，它将成为一种会思维、会听、会感觉、会触摸或会说话的智能机器人。 最 聪明的机器人 其中最具代表性的就是生物计算机。以色列科学家近日宣布，他们成功研制出一 种纳米级DNA计算机。一根试管可容纳一万亿个此类计算机，运算速度达到每秒10亿 次。 科学家指出，普通计算机的微型化已接近极限，纳米级 DNA计算机将成为其有力 的竞争对手，而后者的运算速度也可望大大超越普通计算机。这种计算机将有很广阔 的应用范围，例如作为监视装置植入人体细胞，当检测到潜在的病变时自动合成有针 对性的药物予以治疗；DNA计算机还能以并行而非顺序的方式筛选DNA资料库，从而 大大提高检索效率。 与传统的计算机相比，用DNA分子制成生物电子元件，将比硅芯片 上的电子元 件要小很多，甚至可小到几十亿分之一米。 ⑴ 密集度高。用DNA分子制成生物电子元件，将比硅芯片 上的电子元件要小很 多，甚至可小到几十亿分之一米。 ⑵ 运行速度快。运算速度要比目前的硅半导体逻辑元件开关 速度高出1000倍以 上，比当今最新一代超级计算机快10万倍。 ⑶ 具备自我修复功能，增强计算机的可靠性。即便是这种芯片 出了点故障也无 关大局，它能够慢慢地自动恢复过来，达到“自 我修复”。所以，这种生物计算机的可 靠性非常之高，经久耐用。 ⑷ 能量消耗极低。所需能量极少，仅相当于普通计算机 的十亿分之一，而且计 算机不存在元件发热的问题。 ⑸ 超强的存储能力。如体积为一立方米的液体DNA计算机， 存储的信息比世界上 所有计算机存储的信息总和还要多

总结 ●● 电子信息技术与生物技术无疑都是现在高新技术的代表， 但是在如今这个科学技术已经发展到一定层次的时代，要想在 在科学技术与人类发展过程中取得重大成绩，就必须要顺从科 学向综合性发展的趋势，整合多方技术与资源。而且现在的研 究也表明，电子信息技术与生物技术的相互融合一定会为科技 发展的未来带来巨大的价值。正如一些科学家所说，21世纪电 子信息技术与生物技术将共领风骚

•••••••••••••••••••••••••••••••••• 电子信息技术与生物技术无疑都是现在高新技术的代表， 但是在如今这个科学技术已经发展到一定层次的时代，要想在 在科学技术与人类发展过程中取得重大成绩，就必须要顺从科 学向综合性发展的趋势，整合多方技术与资源。而且现在的研 究也表明，电子信息技术与生物技术的相互融合一定会为科技 发展的未来带来巨大的价值。正如一些科学家所说，21世纪电 子信息技术与生物技术将共领风骚

未来科技的发展一定会向综合化发 展 我的感想 多留意身边有趣的小事，也许在它 的背后就是一门新学科 在学好自己专业的同时要多培养一 些有关其他专业知识的兴趣爱好， 成为综合性人才。 多留意一些国际科技的最新进展， 也许我们今天天马行空的想象在 明天就会变成现实

未来科技的发展一定会向综合化发 展 多留意身边有趣的小事，也许在它 的背后就是一门新学科 在学好自己专业的同时要多培养一 些有关其他专业知识的兴趣爱好， 成为综合性人才。 多留意一些国际科技的最新进展， 也许我们今天天马行空的想象在 明天就会变成现实