計算機技術在生物信息學研究中的應用分析

羅文奇

[摘 要]計算機技術的發展在很大程度上促進了生物信息學的發展。本文基于生物信息學理論，對生物信息學中計算機技術的應用情況和存在問題等進行了深入的分析和探討，同時還強調了在生物信息學研究中引入數據挖掘等計算機技術的必要性，為生物信息學的教學和科研工作提供支持。

[關鍵詞]生物信息學；計算機科學；應用

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.20.092

[中圖分類號]Q811.4 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）20-0-02

隨著人類基因計劃的啟動而興起的學科就是生物信息學，它屬于新興的交叉學科。主要是以計算機為工具，研究DNA和其編碼的大分子蛋白質，通過各種軟件來分析、研究、整理、收集、儲存蛋白質結構、序列和日益增長的DNA，可以更好地了解生命的遺傳、起源和發育等問題。生物信息學在當前數據量呈幾何級數增長的情況下，需要充分依賴計算機科學的發展。生物信息的獲取、存儲和處理需要應用大量的數據信息，這就對軟件、算法和理論提出了新的挑戰和要求。

1 生物信息學研究中計算機技術的應用現狀分析

生物信息學和計算機科學及其應用間存在著很大的聯系，分子生物學可以通過計算機系統獲得高性能的計算平臺。計算機系統可以為分子生物學提供可供操作的計算平臺，同時還能夠為其提供良好的網絡應用環境和高帶寬的分布式計算，分子生物學應用軟件及工具的設計和開發與軟件工程和算法研究有著直接的關系，生物學的檢索和存儲能通過數據庫得到保證。此外，對DNA或者蛋白質分子可以通過圖像處理技術和計算機圖形學理論來進行三維建模，這也是很好的一個應用方向，因為如果僅僅是基因測序，測得的也就是基因中的核苷酸排列的一些線性的信息，還需要將其三維結構弄清楚，以便提供更多的功能信息給研究人員，因為不同的蛋白質分子，其功能也存在很大的差異。國外在這方面的研究發展較快，各種的生物信息部門也在日趨增多。當前，美國、歐洲和日本是蛋白質數據庫和大多數核酸數據庫的所在地，他們能共享數據庫，進行數據交流和更新。其他的一些國家，比如法國、德國和澳大利亞等在資源共享的同時，也將自己的專業數據庫建立起來，以便更好地進行開發和研究，這其中有很大一部分服務是面向全世界的。我國當前對生物信息學的研究已經取得了一定的成績，甚至有的在國際上也占據了一席之地。但是，和國際水平相比，明顯存在較大差距。

2 生物信息學研究面臨的問題

2.1 專業人才匱乏

當前，對于專業人才的需求日益增加，但是全世界范圍內的專業人才培訓中心也只有幾十個，同時這些培訓中心自身還處于惡性循環中，很多經過培訓的人才受到高薪誘惑加入了工業部門。因此，培訓教育人員的數量日趨減少，甚至出現了斷層的情況。對于生命科學工作者來說，分析蛋白質和核酸序列的常規策略是其必須掌握的一項基本技能，但是如果缺乏必要的計算機知識，生物信息學家就很難深入研究生物信息學。另外，隨著計算機科學的不斷發展，如何讓其在生物信息學中更好地發揮出作用，成為了開發人員和計算機研究人員需要面臨的難題。對于生物信息學來說，在其發展的過程中首先需要具備高素質的人才，一旦缺乏人才，它的發展勢必會受到限制。

2.2 投資力度不足

生物信息學雖然已經得到了初步的發展，但是與之相配套的一些工具、設備和人才等不到位，出現這種情況的最主要原因就是沒有充足的資金。很多科研機構雖然已經得到了部分資金投入，但是仍然抱怨投入的資金不到位，政府的資金投入力度不夠大，紛紛要求政府加大資金投入。政府雖然加大了對生物信息學的資金投入，但是要想讓生物信息學研究始終處于非常完備的狀態，在短時間內是做不到的。

2.3 商業競爭激烈

生物信息學產生的社會效益和經濟效益是非常巨大的，特別是將該項研究應用于農業食品、醫療衛生和生命科學中，所帶來的影響將是非常深遠的，因此具有不可估量的商業價值。國際上很多生物工程公司和藥業公司都進軍該領域，因此各個商業機構間存在著激烈的競爭，在之后的商業研發和應用方面還會出現更加激烈的市場競爭。

3 加強計算機技術在生物信息學研究中應用的對策

3.1 培養專業人才

對于生物信息學來說，它在發展中最需要的就是專業人才。因此，需要先將人才問題解決，這樣才能將我國基因工程和人力資源的優勢發揮出來，根據我國生物信息學當前的發展現狀，制定出符合我國國情的長期戰略規劃。將和計算機科學發展相關的學科發展起來，可以聯合各大院校將一些亟待解決的問題解決掉。在高校計算機專業中可以將生物信息學單獨設立出來，或者直接設置和生物信息相關的專業，對相關課題進行研究，這樣便于培養出專業的綜合性人才。

3.2 加大資金的投入力度

國家可以將專門的行政組織機構設立起來，這樣可以更好地研究生物信息學。根據當前的實際情況和我國的戰略規劃來提報和撥付相應的資金。將完整的激勵措施制定出來，這樣可以更好地將科研機構的積極性激發出來，確保能順利實施研究。此外，政府相關部門還需要出臺相關的政策，這樣可以方便各方面的相互協調和配合。

3.3 提高企業的商業競爭力

在生物信息技術方面，我國企業的參與度還遠遠不夠，因此對生物信息技術的發展造成了很大的影響，這也是生物信息技術缺乏動力的主要原因。我國要及時在這方面出臺相應的政策和措施，讓企業能積極參與其中并成為其中的重要組成部分。因為企業在這方面的成功做法和成功經驗較多，人才也是非常專業的，可以將這些轉化成發展的動力，以此來促進生物信息技術在實際生活中的應用。企業也可以據此在激烈的市場競爭中保持自身的優勢地位。

4 結 語

在生物信息學的研究過程中，計算機是重要的手段和方法。對于生物信息學來說，它需要研究生命科學，所以，生物學是生物信息學的根本，計算機科學技術是其應用的基本工具。隨著生物信息學的不斷發展，生物學因為它而帶來了巨大的思想和觀念改變。這是一個由量變到質變的過程，生物信息學會因此得以不斷地進步和發展。

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