计算机科学在生物学中的运用
前言：
如今，计算机科学的运用已经融入到了社会的方方面面，成为改变社会生 活的一股重要的力量，计算机科学提供的便利也实实在在地改变了人们的 生活方式。同时，计算机科学也为其他行业和专业学科提供了便捷，我们它 不仅成为了科学研究的一种重要的工具，也与其他学科相互融合、相互影 响，形成了许许多多的交叉学科。在生物学中，计算机科学也得到了广泛的 运用，为生物学的良好发展提供了有力的支撑工具。作为计算机学院的学 生，我对计算机科学在生物学中的实际运用，在此我将重点对计算科学与 生物学的交叉学科—生物信息学作简单介绍，谈谈自己对此专业的感悟，提 升自己对生物学的兴趣。
一、生物信息学的介绍
**Research, development, or application of computational tools and approaches for expanding the use of biological, medical, behavioral or health data, including those to acquire, store, organize, archive, analyze, or visualize such data.
–摘自NIH**
如上是NIH对生物信息学的官方定义，我们可以看出，生物信息学就是利用应用数学、信息学、统计学和计算机科学的方法研究生物学的问题。生物信息学的研究材料和结果就是各种各样的生物学数据，其研究工具是计算机，研究方法包括对生物学数据的搜索（收集和筛选）、处理（编辑、整理、管理和显示）及利用（计算、模拟）。可见这个定义相当宽泛。既然涉及数据获取，存储，组织，归档，分析，可视化这方方面面，计算机所能扮演的角色也自然不一而足，很难有效列举。
二、生物信息学的主要分支
在生物信息学中，由于生物学与计算机科学相互结合，因此使得很多学术研究得以站卡，因此生物信息学在实际的科学研究中，拥有着许许多多的分支，据维基百科统计，生物信息学拥有大小二十多的分支，这些分支学科依托计算机科学为研究工具，在这些年取得了傲人的成绩，我将在这里列举几种最主要的生物信息学分支学科。
1、计算进化生物学
该分支学科主要研究进化生物学研究物种的起源和演化。引入信息学到进化生物学中，使得研究者能够通过度量DNA序列的改变研究众多生物体间的进化关系（超越了以前基于身体和生理特征观察的研究方法）。通过整个基因组的比对，研究更为复杂的进化论课题，如基因复制，基因横向迁移等。为种群进化建立复杂的计算模型，以预测种群随时间的演化。保存大量物种的遗传信息。计算进化生物学常常与采用遗传算法的计算机科学相混淆。后者受到生物进化原理的启发，发展出一套软件用于改进配方、算法、集成电路设计等等。
2、生物多样性的度量
该分支学科主要搜集各物种的名称、描述、分布、遗传信息、地位、种群大小、栖息地，和各生物体间的相互作用等信息，可以建立一个数据库。有专门的软件用于搜寻、分析和可视化这些信息，更重要的是，它们还能够帮助人们相互交流这些信息。计算机能够模拟相应的模型，以计算种群动态演变，遗传健康状态等等。该领域的一个重要前景是为濒危物种建立基因银行，即将各物种的基因组信息保存下来。这样即便在将来这些物种灭绝了，人类也可能利用它们的基因组信息重新创造出它们。
3、网络和系统生物学
本分支学科主要通过网络分析试图了解生物网络中的关系，如代谢或蛋白质 - 蛋白质相互作用网络。尽管生物网络可以由单一类型的分子或实体（例如基因）构建，但是网络生物学通常尝试整合许多不同的数据类型，例如蛋白质，小分子，基因表达数据等。另一个流行的遗传网络分析数据源是文献数据。系统生物学涉及使用细胞子系统（例如代谢物和包括代谢，信号转导途径和基因调节网络的酶的网络）的计算机模拟来分析和可视化这些细胞过程的复杂连接。例如，人工生命或虚拟进化试图通过简单（人工）生命形式的计算机模拟来理解进化过程。
三、生物信息学主要使用的计算机工具
1、BLAST：
主要用于把用户提交的一个核酸序列或蛋白质序列拿去与指定的数据库中的全部序列作比较。BLAST运行速度快，对蛋白质序列的搜寻更为有效；
2、FASTA：
主要用于把用户提交的一个核酸序列或蛋白质序列拿去与指定的数据库中的全部序列作比较。FASTA运行较慢，对核酸序列更为敏感。
在实际的生物信息学研究中也会用到STING等计算机分析软件，由于在实际 的运用中他们没有如上两种计算机工具使用的频繁，因此在此不列举。
三、谈谈我对生物信息学的看法
生物信息学的发展将对分子生物学、药物设计、工作流管理和医疗成像等领域产生巨大的影响,极有可能引发新的产业革命。此外,生物信息学所倡导的全球范围的资源共享也将对整个自然科学乃至人类社会的发展产生深远的影响。有理由相信，今日生物学数据的巨大积累将导致重大生物学规律的发现，生物信息学的发展在国内、外基本上都处在起步阶段，因此，这是我国生物学赶超世界先进水平的一个百年一遇的极好机会。生物学是生物信息学的核心和灵魂，数学与计算机技术则是它的基本工具。生物信息学研究投资少，见效快，可充分发挥我国智力资源丰富的长处，是特别适合我国国情的一项研究领域。要在大学里建立生物信息学专业，设立硕士点和博士点，培养专门人才。可以组织一大批数学、物理、化学和计算机科技工作者，在自愿的基础上，学习有关的生物学知识，开展多方面的生物信息学研究。推动我国生物信息学的快速发展。
