ERS 上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称：生物技术与人类课程编号：B906 姓名： 孙剑锋 班级： F1103003 学号： 5110309179 专业：电院 课程小论文 题目编号 信息工程与生物学的融合 得分 序号 选题 1 “绿色革命”与农业基因工程 2 “黄金水稻”所引发的故事 3 美化环境的基因科学 4 世界首例艾滋病治愈前后观 5 从两性人说起性别的决定 6 DNA巧破悬案 7 从基因到药物的故事 8 耐药菌是如何生产的 9 化解能源危机的微生物 10 奥林匹克竞技场背后的基因高科技 11 姓氏背后的基因科学 12 基因间谍战 13 非典型战争 生物战与基因武器 14 走进生物“芯”时代 15 人生预报一一透过基因看未来 16 基因的伦理 17 转基因是天使还是恶魔
上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程编号： BI906 姓名： 孙剑锋 班级： F1103003 学号： 5110309179 专业： 电院 课程小论文 题目编号 信息工程与生物学的融合 得分 序号 选题 1 “绿色革命”与农业基因工程 2 “黄金水稻”所引发的故事 3 美化环境的基因科学 4 世界首例艾滋病治愈前后观 5 从两性人说起性别的决定 6 DNA 巧破悬案 7 从基因到药物的故事 8 耐药菌是如何生产的 9 化解能源危机的微生物 10 奥林匹克竞技场背后的基因高科技 11 姓氏背后的基因科学 12 基因间谍战 13 非典型战争——生物战与基因武器 14 走进生物“芯”时代 15 人生预报——透过基因看未来 16 基因的伦理 17 转基因是天使还是恶魔
信息工程与生物学的融合 生物技术与信息的应用 孙剑锋 F11030035110309179 【摘要】：作为20世纪后半叶蓬勃发展起来的两个高科技领域，信息技术和生物技术虽然在 技术特性方面迥然不同，但是它们碰撞所产生的科学结晶却往往拥有左右人类未来发展的能 力。 【关键词】：生物技术信息技术DNA计算机生物计算机 The fusion of information engineering and biology -the application of biotechnology and information Sun Jianfeng F1103003 5110309179 [Abstract ]The two high-tech fields which are flourished as the 20th century,information technology and biotechnology,although are very different in terms of technical characteristics,but the product,which is invented by the fusion of information engineering and biology,has ability to decide what the future like. [Key word]:biotechnology Information technology DNA computer Biological computer 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。 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。 20世纪中后期以来，人类正经历着有史以来最为迅速的以信息技术为代表的科技革命
信息工程与生物学的融合 ——生物技术与信息的应用 孙剑锋 F1103003 5110309179 【摘要】：作为 20 世纪后半叶蓬勃发展起来的两个高科技领域，信息技术和生物技术虽然在 技术特性方面迥然不同，但是它们碰撞所产生的科学结晶却往往拥有左右人类未来发展的能 力。 【关键词】：生物技术 信息技术 DNA 计算机 生物计算机 The fusion of information engineering and biology ——the application of biotechnology and information Sun Jianfeng F1103003 5110309179 【Abstract】: The two high-tech fields which are flourished as the 20th century, information technology and biotechnology, although are very different in terms of technical characteristics, but the product, which is invented by the fusion of information engineering and biology, has ability to decide what the future like. 【Key word】: biotechnology Information technology DNA computer Biological computer 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。 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。 20 世纪中后期以来，人类正经历着有史以来最为迅速的以信息技术为代表的科技革命
信息技术在经济和社会各领域的广泛应用和渗透，深刻改变了人们的生活、生产和思维方式。 信息技术促进了国际经济结构调整，加快了经济全球化进程，以信息化和信息产业发展水平 为主要特征的综合国力竞争日趋激烈。目前，世界信息产业年生产总值超过万亿美元，持续 增长的势头十分强劲，是世界经济中发展最迅速、规模最大的产业。而在进入新千年，当大 批网络公司纷纷陷入困境的时候，年青的生物技术产业却显示出强劲的发展势头，成为当今 高技术产业发展的核心动力之一。受益于信息技术革命而成为全球首富的比尔·盖茨曾预 言：超过我的下一个首富必定出自基因领域。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。 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。被称作是最聪明的机器人。 其中最具代表性的就是生物计算机。生物计算机又称仿生计算机，以生物芯片取代在半 导体硅片上集成效以万计的晶体管制成的计算机。而这种计算机的关键因素就是DNA。正如 人类基因组计划给予我们的启示一样，DA的资料储存及运算能力可能远远超过目前电脑所 使用的硅晶片。目前，电脑科学家正致力于研发基因超级电脑，用以建构以DNA为基础的资 讯科技新世纪。DNA拥有不可思议的资料存储功能，很可能比硅晶片更强。一般而言，1毫 克DNA的存储功能大约相当于1万片的光碟片，更为不可思议的是，DNA还具有在同一时间 处理数兆个运算指令的能力。研究者指出，将生命活动的指令进行编码的遗传分子DNA和 RNA里可以储存比常规存储芯片多的数据，试管状的生物计算机中含有大量的遗传物质片 断，每一个片断就是一个微型计算工具，因此生物计算机能同时进行数千次甚至上百万次计 算。 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。与传统的计算机相比其优势十分很明显，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。总结起来说： (1)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
信息技术在经济和社会各领域的广泛应用和渗透，深刻改变了人们的生活、生产和思维方式。 信息技术促进了国际经济结构调整，加快了经济全球化进程，以信息化和信息产业发展水平 为主要特征的综合国力竞争日趋激烈。目前，世界信息产业年生产总值超过万亿美元，持续 增长的势头十分强劲，是世界经济中发展最迅速、规模最大的产业。而在进入新千年，当大 批网络公司纷纷陷入困境的时候，年青的生物技术产业却显示出强劲的发展势头，成为当今 高技术产业发展的核心动力之一。受益于信息技术革命而成为全球首富的比尔·盖茨曾预 言：超过我的下一个首富必定出自基因领域。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。 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。被称作是最聪明的机器人 。 其中最具代表性的就是生物计算机。生物计算机又称仿生计算机，以生物芯片取代在半 导体硅片上集成效以万计的晶体管制成的计算机。而这种计算机的关键因素就是 DNA。正如 人类基因组计划给予我们的启示一样，DNA 的资料储存及运算能力可能远远超过目前电脑所 使用的硅晶片。目前，电脑科学家正致力于研发基因超级电脑，用以建构以 DNA 为基础的资 讯科技新世纪。DNA 拥有不可思议的资料存储功能，很可能比硅晶片更强。一般而言，1 毫 克 DNA 的存储功能大约相当于 1 万片的光碟片，更为不可思议的是，DNA 还具有在同一时间 处理数兆个运算指令的能力。研究者指出，将生命活动的指令进行编码的遗传分子 DNA 和 RNA 里可以储存比常规存储芯片多的数据，试管状的生物计算机中含有大量的遗传物质片 断，每一个片断就是一个微型计算工具，因此生物计算机能同时进行数千次甚至上百万次计 算。 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。与传统的计算机相比其优势十分很明显，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。总结起来说： 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
(2)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。 (③)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。 (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。 当然对于这种超级计算机的应用除了大大提升现在普通计算机的效率外，科学家们还有种种 假设。有些科学家认为其可以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。有一些科学家也提出让它代替人进行新药物临床试验，它通过运算可以模 拟人体的多种变化情况，只要把药品的成分描述输入生物计算机，就会得出反应结果。这样 既安全同时又可以模拟出服药几年、甚至几十年上百年后又没有什么不良的反应。 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。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。 【参考文献】： [1)龚晓峰，21世纪谁与争锋？一一信息技术和生物技术比较，中国创业投资与高科技， 2004,11 [2]余文，生物计算机，大科技，1998,09 [3]许进，电子计算机能被生物计算机取代吗？，辽宁日报，2011， [4]李婕，生物计算机，中学生百科，2007,15
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。 当然对于这种超级计算机的应用除了大大提升现在普通计算机的效率外，科学家们还有种种 假设。有些科学家认为其可以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。有一些科学家也提出让它代替人进行新药物临床试验，它通过运算可以模 拟人体的多种变化情况，只要把药品的成分描述输入生物计算机，就会得出反应结果。这样 既安全同时又可以模拟出服药几年、甚至几十年上百年后又没有什么不良的反应。 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。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。 【参考文献】： [1] 龚晓峰，21 世纪谁与争锋?——信息技术和生物技术比较，中国创业投资与高科技， 2004,11 [2] 余文，生物计算机，大科技，1998,09 [3] 许进，电子计算机能被生物计算机取代吗？，辽宁日报，2011, [4] 李婕，生物计算机，中学生百科，2007,15