计算机技术在生物信息学研究中的应用分析

  • 投稿殷浩
  • 更新时间2017-11-07
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随着人类基因计划的启动而兴起的学科就是生物信息学,它属于新兴的交叉学科。主要是以计算机为工具,研究DNA 和其编码的大分子蛋白质,通过各种软件来分析、研究、整理、收集、储存蛋白质结构、序列和日益增长的DNA,可以更好地了解生命的遗传、起源和发育等问题。生物信息学在当前数据量呈几何级数增长的情况下,需要充分依赖计算机科学的发展。生物信息的获取、存储和处理需要应用大量的数据信息,这就对软件、算法和理论提出了新的挑战和要求。

1 生物信息学研究中计算机技术的应用现状分析

生物信息学和计算机科学及其应用间存在着很大的联系,分子生物学可以通过计算机系统获得高性能的计算平台。计算机系统可以为分子生物学提供可供操作的计算平台,同时还能够为其提供良好的网络应用环境和高带宽的分布式计算,分子生物学应用软件及工具的设计和开发与软件工程和算法研究有着直接的关系,生物学的检索和存储能通过数据库得到保证。此外,对DNA 或者蛋白质分子可以通过图像处理技术和计算机图形学理论来进行三维建模,这也是很好的一个应用方向,因为如果仅仅是基因测序,测得的也就是基因中的核苷酸排列的一些线性的信息,还需要将其三维结构弄清楚,以便提供更多的功能信息给研究人员,因为不同的蛋白质分子,其功能也存在很大的差异。国外在这方面的研究发展较快,各种的生物信息部门也在日趋增多。当前,美国、欧洲和日本是蛋白质数据库和大多数核酸数据库的所在地,他们能共享数据库,进行数据交流和更新。其他的一些国家,比如法国、德国和澳大利亚等在资源共享的同时,也将自己的专业数据库建立起来,以便更好地进行开发和研究,这其中有很大一部分服务是面向全世界的。我国当前对生物信息学的研究已经取得了一定的成绩,甚至有的在国际上也占据了一席之地。但是,和国际水平相比,明显存在较大差距。

2 生物信息学研究面临的问题

2.1 专业人才匮乏

当前,对于专业人才的需求日益增加,但是全世界范围内的专业人才培训中心也只有几十个,同时这些培训中心自身还处于恶性循环中,很多经过培训的人才受到高薪诱惑加入了工业部门。因此,培训教育人员的数量日趋减少,甚至出现了断层的情况。对于生命科学工作者来说,分析蛋白质和核酸序列的常规策略是其必须掌握的一项基本技能,但是如果缺乏必要的计算机知识,生物信息学家就很难深入研究生物信息学。另外,随着计算机科学的不断发展,如何让其在生物信息学中更好地发挥出作用,成为了开发人员和计算机研究人员需要面临的难题。对于生物信息学来说,在其发展的过程中首先需要具备高素质的人才,一旦缺乏人才,它的发展势必会受到限制。

2.2 投资力度不足

生物信息学虽然已经得到了初步的发展,但是与之相配套的一些工具、设备和人才等不到位,出现这种情况的最主要原因就是没有充足的资金。很多科研机构虽然已经得到了部分资金投入,但是仍然抱怨投入的资金不到位,政府的资金投入力度不够大,纷纷要求政府加大资金投入。政府虽然加大了对生物信息学的资金投入,但是要想让生物信息学研究始终处于非常完备的状态,在短时间内是做不到的。

2.3 商业竞争激烈

生物信息学产生的社会效益和经济效益是非常巨大的,特别是将该项研究应用于农业食品、医疗卫生和生命科学中,所带来的影响将是非常深远的,因此具有不可估量的商业价值。国际上很多生物工程公司和药业公司都进军该领域,因此各个商业机构间存在着激烈的竞争,在之后的商业研发和应用方面还会出现更加激烈的市场竞争。

3 加强计算机技术在生物信息学研究中应用的对策

3.1 培养专业人才

对于生物信息学来说,它在发展中最需要的就是专业人才。因此,需要先将人才问题解决,这样才能将我国基因工程和人力资源的优势发挥出来,根据我国生物信息学当前的发展现状,制定出符合我国国情的长期战略规划。将和计算机科学发展相关的学科发展起来,可以联合各大院校将一些亟待解决的问题解决掉。在高校计算机专业中可以将生物信息学单独设立出来,或者直接设置和生物信息相关的专业,对相关课题进行研究,这样便于培养出专业的综合性人才。

3.2 加大资金的投入力度

国家可以将专门的行政组织机构设立起来,这样可以更好地研究生物信息学。根据当前的实际情况和我国的战略规划来提报和拨付相应的资金。将完整的激励措施制定出来,这样可以更好地将科研机构的积极性激发出来,确保能顺利实施研究。此外,政府相关部门还需要出台相关的政策,这样可以方便各方面的相互协调和配合。

3.3 提高企业的商业竞争力

在生物信息技术方面,我国企业的参与度还远远不够,因此对生物信息技术的发展造成了很大的影响,这也是生物信息技术缺乏动力的主要原因。我国要及时在这方面出台相应的政策和措施,让企业能积极参与其中并成为其中的重要组成部分。因为企业在这方面的成功做法和成功经验较多,人才也是非常专业的,可以将这些转化成发展的动力,以此来促进生物信息技术在实际生活中的应用。企业也可以据此在激烈的市场竞争中保持自身的优势地位。

4 结 语

在生物信息学的研究过程中,计算机是重要的手段和方法。对于生物信息学来说,它需要研究生命科学,所以,生物学是生物信息学的根本,计算机科学技术是其应用的基本工具。随着生物信息学的不断发展,生物学因为它而带来了巨大的思想和观念改变。这是一个由量变到质变的过程,生物信息学会因此得以不断地进步和发展。