【色觉百问】计算机模里与模拟在生命科学中的作用.doc

【色觉百问】计算机模里与模拟在生命科学中的作用.doc计算机模拟与模拟在生命科学中的作用未来的生命科学中,利用计算机作数据处理、分析和模拟的能力将超过使用传统方法的能力。生命系统包含着化学及物理学过程的极为复杂的相互作用,这些复杂的过程都能用数学模型来描述。特别是近些年来,由于数字计算机的广泛应用畀吏用数值方法处理多元系统成为可能。计算机模型和模拟成为生物数学的重要组成部分,它包括概念模型、数学模型和计算机模拟。概念模型:生命科学主要关心的是得出最大限度地反映实际系统的概念模型。概念模型是实际系统的写照尼建立在用过去取得的同类系统的经验和加以解释的有效信息基础之上。模型可以定义为实际系统的任一表征,代表系统的结构或代表系统的功能。它是概念、假说或模拟的同义词。事实上,生物学已大大得益于把实际的系统转换成各种各样的模型。模型的最大优点是直接来自模型建立阶段的思维过程,在生命科学只能够常常有这样情况z新的生物实体往往由于硏究其他一些系统发现。因此,建立模型对了解大多数生物系统起着重要作用。生命科学并不满足于描述和了解自然系统,而是要获得复杂生命系统的足够信息,以便使它们为人类的利益服务。概念模型常常提出一个或一些实验,完成这些实验就可以得出该模型究竟取否的结论。通过实验可以得到一批数据,这些数据有助于对原始观察进行新的说明或解释。这个过程是硏究工作应该经历的典型循环过程。当然,概念模型本身一般是不严密的,它可能不十分明确,不同的人可能有不同的解释。为了克服这种弊病,科学工作者已经硏究岀一种将概念模型转化成容易精确描述、求值及证实的形式,这种形式的概念模型叫做数学模型。数学模型:生物数学模型产生于用走量的方法将概念模型进行公式化,硏究细胞、群体或分子系统随时间及空间而变的变化率,通常表示为描述系统对时间、空间、温度等这梓一些变的相应方程式。简单的数学模型可以是描写一个变量与另一个变量之间关系的单个方程。复杂的数学模型可以是含有很多相关变a的方程组,叫多元系统模型。多元系统模型由一些子模型或模块组成,其间有很多连锁关系。每个子模型都可以独立建立,并且可以用其模拟输岀数据与真实系统的对应数据进行比较验证。只有在证实子模型的有效性之后,它才能并人一个能起整个系统作用的单一实体。然而,为了建立系统的模型,不必了解该系统的全部子系统是如何运行的。因此,可以把大量的子元都归并成一个或几个子模型,把主要的注意力集中于最重要的控制因子上一般来说,建立模型是为了帮助识别系统的主要控制因素,而过分复杂的模型反而可能掩盖了这些因素。获得数学模型的方法主要有理论推导和通过统计分析的经验推导两种。因为这种数学模型的计算模拟涉及大m数据f对计算机及其按程序精确处理大量数据的能力有很大的依赖性z所以最好是用有图形显示能力的计算机来求解效果更好。计算机摸拟:计算机模拟对多重非线性相互作用系统特别有价位。在生态系统及生理系统这样的