生物信息学的研究方向(6篇)

生物信息学的研究方向篇1

1信息与情报

1.1“信息链”

信息与情报是情报学的核心问题。什么是信息？什么是知识？什么是情报？对这些基本概念如果没有明确的认识，就不可能获得对情报学及其相关学科的科学理解。“信息”和“情报”，英语都是“Information”。英语的Information是一个连续体的概念，“信息链”由事实（Facts）数据（Data）信息（Information）知识（Knowledge）“情报”、“智能”（Intelligence）五个链环构成。简单地说，“事实”是人类思想和社会活动的客观映射。“数据”是事实的数字化、编码化、序列化、结构化。“信息”是数据在信息媒介上的映射。“知识”是对信息的加工、吸收、提取、评价的结果。“情报”、“智能”则是运用知识的能力。换句话说，“事实”、“数据”、“信息”、“知识”、“情报”五个链环组成“信息链”（InformationChain）。在“信息链”中，“信息”的下游是面向物理属性的，上游是面向认知属性的。作为中心链环的“信息”既有物理属性也有认知属性，因此成为“信息链”的代表称谓。

1.2“三个世界”模型

英国科学哲学家卡尔·波普尔（K.Popper）提出的“三个世界”的理论，从哲学高度阐述了信息的属性。波普尔认为，信息有“三个世界”：第一世界是物理领域，第二世界是主观现实领域，第三世界是客观知识领域。根据这个理论，信息分为三大类：第一类是有关客观物理世界的信息，即本体论意义上的信息，它反映事物运动的状态及其变化的方式；第二类是有关人类主观精神世界的信息，即主体论或认识论意义上的隐性信息，它反映人类能感受的事物运动状态及其变化方式，处于意识、思维状态；第三类是有关客观意义上概念世界的信息，即主体论或认识论意义上的显性信息，它反映人类所表述的事物运动状态及其变化方式，用语言、文字、图像、影视、数据等各种载体来表示，汇成一个实在的自主的“信息世界”。以“三个世界”的理论来研究信息、知识、情报，它们之间存在以下关系：

并列关系。事实—数据—信息—知识—情报。

转化关系。数据不会自动变成信息，信息也不会自动变成知识，数据、信息、知识同样也不会自动变成情报。实现从数据到情报的关键要素是人。是人通过信息组织与管理，知识组织与管理来实现信息、知识、情报相互转化。知识本身也是一种信息，情报本身也是一种信息，相互之间可以转化。但是，知识、情报不是一般的信息，而是体现人的认知因素而且在运用中能改变人的行为的特殊信息。

包含关系。信息存在于全部的三个世界中（主观世界、客观的物理世界、客观的概念世界），知识存在于主观世界和客观的概念世界，但不存在于客观物理世界中，因此知识包含于信息之中。情报也存在于主观世界和客观的概念世界中，是活化了的知识信息，包含于知识、信息之中。

层次关系。从数据提升到信息，主要是对数据之间建立相关性，使其有序化和结构化。从信息提升到知识，主要根据信息的相关性、有序性，进行比较、分析、综合和概括，从中发现问题的本质。从数据、信息、知识提升到情报，主要是采取各种有效的手段和方法激活它们。

2情报学研究范式

情报学的多学科特性，正是由情报学的多种研究范式决定的。围绕情报学理论研究，可归纳为以下研究范式。

2.1机构范式（InstitutionParadigm）

机构范式是一种视图书馆和情报中心为社会机构的一组思想和观念，以社会学和教育学观点研究图书馆，从图书馆实践出发，研究资料（采集文献）、组织（行政机构和人员管理）、知识属性（分类、编目、采编政策等），从而驱动资料和组织的有效管理以发挥机构的社会功能。我国20世纪60—70年代情报学以及所探讨的文献合理布局，情报所的地位、作用以及情报政策、管理等都是从机构范式出发，对本行业的问题进行研究。

2.2信息运动范式（InformationMovementParadigm）

该范式起始于申农和维纳《通信数学理论》一书的通信数学模式：即信息源—传输器—噪音—接受器—信息端。信息运动范式关注的是信息运动的过程——反馈和控制。它构成了当代情报检索系统和文献计量学研究的基础。显然，通信数学模式的概念不适合应用在信息语义上，情报用户被视为情报检索系统以外的被动接受者，要去适应检索系统，利用现有的信息。因此，该范式只是从系统角度去对待情报用户，而不是从情报用户角度了解用户的情报需求。

2.3解释学范式（HermeneuticsParadigm）

伽尔默尔提出解释学的依据是人对信息、情报的解读、解释因人的知识与经验的不同而取舍，因此要研究传播、语言、文字、知识、理解及解释。如果说卡尔·波普尔偏向把情报作为静态的客观知识来加以纯技术性的分析和处理，伽尔默尔的解释学认为，社会文化以及情报消费主体的知识结构和心理状态在查询、解读和利用情报的过程中产生了至关重要的作用，因此必须关注情报流动过程中情报客体与情报消费主体的交融。

2.4技术主导范式（IT-centeredParadigm）

V.布什关于实现情报检索自动化的构想，使情报学研究的主流向着利用技术解决问题的范式演变，技术范式对情报学的发展产生了深刻影响。计算机技术突破了人类生产、处理和存贮信息的能力在数量、时间和智力等方面的限制，通信技术的进步，突破了人类传递信息的能力在距离和时间两方面的限制，信息内容开发从点（字、词）、线（字符串、全文文本）、面（数据库、关系数据库）、立体（信息流、物流、资金流的结合）、三维空间（A/V、数据挖掘）到万象空间（虚拟真实）不断向纵深发展。情报学研究致力于发展各种先进、高效的情报系统和信息技术应用，但是，情报技术的应用并不是情报学的全部内容，不但如此，由于过分夸大技术的作用，反而导致了重技术轻理论的倾向，忽略情报学的整体研究。

2.5认知范式（CognitiveParadigm）

由于认知科学的发展，一些研究者开始从认知过程，如注意、知觉、表象、记忆、思维、语言等，来观察信息和情报现象。认知范式强调入的知识结构，研究人的信息处理原理，关注情报的利用和吸收，目的是支持和改善情报系统的设计和情报服务。认知观的变迁意味着情报学研究主体从情报检索系统的设计和开发扩大到强调情报用户的知识结构、认知过程、情报行为和人机交互等认知范围。

2.6知识主导范式（Knowledge-basedParadigm）

传统情报学的研究对象是文献单元而不是知识内容。英国情报学家布鲁克斯1980年提出了著名的布鲁克斯基本方程式，明确地指出情报学的任务是探索和组织客观知识，情报学要对客观知识进行分析和组织，以便绘制出知识的“认识地图”并最终按“认识地图”来组织知识。情报学从文献层次向知识层次的深化、演进与发展是情报学研究的新趋势。知识有显性知识和隐性知识之分。显性知识存在于信息载体上，通常经过符号化、编码化或结构化等文献处理，内容是固定的，外在的。隐性知识存在于人的大脑中、行为上及概念里，是个人的，没有经过文献化、内部化的，以经验为基础的。隐性知识比显性知识更能激活灵感和启发创新，是一种更有价值的知识，但以往这类知识只能靠个人交流获取，无法收集和加工利用。情报学要超越显性知识，研究收集、筛选、加工、整理隐性知识的理论和规律。当前知识经济、知识组织、知识管理、知识发现、数据挖掘、知识产权保护等问题的研究正在成为情报学界研究热点和学科体系成长的标志，最终将使情报学成为研究知识与知识活动包括知识的激活、扩散、转移、组织、增值、吸收、利用等规律性的一门学科。

2.7经济学范式（EconomicsParadigm）

情报学与经济学的联系早期仅仅只是引入经济学中的效用、效益等概念，成本—收益分析方法、投入—产出分析方法等基本方法，借用政治经济学的生产—交换—分配—消费模式来评价情报服务的成本与效率。随后，情报的价值、情报传递的成本与效益以及情报工作的效率等也成为情报经济学的主要议题。1979年在荷兰海牙召开了国际情报经济学年会，内容主要围绕情报商品与情报市场研究、情报经济效益研究、情报经济管理研究、情报产业和信息化社会发展研究等方面。面向21世纪，信息经济学的研究方兴未艾，网络革命掀起的全球信息化所提出的众多理论课题与实践课题正在推动情报经济学开拓新的领域。例如，信息（情报）经纪业、竞争情报、博弈论、微观经济学中市场结构理论等，都成为情报经济学研究热点。

2.8人文范式（CultureParadigm）

以人为本的思想必然要同人文科学这一更高层次的概念进行整合，从而研究信息民主与信息专制、信息自由与信息保护、信息平等与信息歧视、信息富裕与信息贫穷、信息共享与信息垄断以及信息污染、信息灾害、信息伦理、信息法律、信息政策、信息文化等以人为主体的信息环境中人与人、人与社会、人与文化的相互关系。突出人文因素的研究，提高人的信息素养，将使情报学更加符合信息化时代特征和情报学自身的发展要求。

3国内外情报学发展现状

20世纪80—90年代以来，情报学研究范式的多元化，拓展了情报学研究视野和研究内容，使情报学研究带有时代特征，同信息科学群的其他学科协调、融合、互补，进入了一个情报学整体更新的发展阶段。信息技术是情报学创新的原动力，但国外情报学研究迅速改变“技术至上”的倾向，技术与理论并重，技术与人文并重，技术与经济并重，不断探索情报与技术最佳匹配模式。情报学研究从强调信息需求和信息利用，重视以用户为中心来设计信息系统和情报检索开始，逐步引入解释学、认知观、人文因素等新成分，现在关注的焦点移向知识管理和利用、以人为本、用户/信息/技术/社会和谐共处的生态平衡。情报学不断对传统观念提出质疑，与时代的要求俱进，与技术的发展俱进，与社会的进步俱进，不断拓宽情报学研究领域和研究内容，目前已形成为一门多范式交叉、多学科集成的全方位情报学。

我国情报学研究在20世纪80年代掀起了两个高潮。一个高潮是引进国外情报理论，开始学习和探讨波普尔的“三个世界”理论、布鲁克斯的知识方程式以及系统论、信息论、控制论、耗散结构论、协同论等，为我国情报学基础理论研究打下基础，一些有影响的情报学专著如《情报学概论》、《情报数学》等相继问世。另一个高潮是开始计算机情报检索的试验、应用和研究，出现了计算机编制主题表、汉字切分、中文全文检索、自动标引等应用研究。我国情报学关注领域和研究重点开始从文献转向技术，从理论转向应用。截止1998年统计，新中国成立50年来情报学领域计18369篇，按11个论文主题分类，论文数排名分别是情报组织管理、情报基础理论、情报检索、情报分析研究、情报服务、情报搜集、情报技术、情报事业、国外情报事业、情报整理、情报教育。关于理论研究方面，情报学界出版了《现代情报学理论》等专著，近年来在面向21世纪的情报学、情报学研究的定量化、情报学认知观、经济情报学、知识组织和管理、竞争情报、内容开发等广泛领域也出现了许多有影响的论文，说明我国情报学研究有新的发展。据2000年9月统计，我国目前培养情报学硕士的高等院校和情报中心有22个；培养情报学博士的单位有4个；情报学作为一级学科单位的有北京大学、武汉大学等2个。

4情报学与相关学科

4.1情报学与图书馆学、文献学

美国学者S.Hemer1984年在“JASIS”上发表的《情报学简史》认为，情报学是在图书馆学、计算机和穿孔卡片、研究与发展、文献学、文献与索引技术、传播学、行为科学、微观与宏观出版、视频与光学等学科领域相互整合的结果。情报学与图书馆、文献学在学科性质上有许多共同之处，都要研究编目与分类、存档与索引、检索与获取等技术。图书馆学和文献学是情报学的基础之一。图书馆学是以图书期刊为对象，以馆藏、出纳、阅览等为工作重点；文献学以文献为对象，以揭示报道、加工、研究、提供每篇文献以至每个数据的内容为重点。情报学以信息和知识为对象，以内容开发利用为重点，广泛采用情报技术产生、搜集、整理、检索、传递、分析、利用情报。情报学对信息加工组织有质的飞跃，对组织信息是由线性组织（字符串、全文文本）、平面组织（数据库、关系数据库）到立体组织（A/V数据），进而到虚拟组织（虚拟真实、时空信息）。

4.2情报学与信息科学群

信息科学群的崛起，是信息现象日趋复杂化、信息爆炸性增长、知识重要性增加、信息技术飞速发展等因素相互作用的结果。不同学科领域对信息现象的共同探索，形成了信息科学群。信息科学群是以信息为基本研究对象，以信息运动规律和应用方法为主要研究内容，以扩展人类信息功能为中心研究目标而形成的一个横断性、综合性学科群体。情报学是信息科学群的一个分支学科，起着重要作用，为信息科学群各个范畴提供新思路、新概念和新方法。综合有关研究，信息科学群的研究范围包括：哲学范畴、认知范畴、计算机科学范畴、信息交流与管理范畴、社会科学范畴、自然科学和工程技术领域有关信息范畴等。

4.3情报学与信息管理学

情报学与信息管理学具有血缘关系和学科延续性，信息管理学在广度上超过了情报学，而在深度上则逊于情报学。二者之间不是一种取代关系，而是一种衔接关系。从发展趋势看，两者将形成互补互动的学科关系。情报学50多年的发展形成的研究方法体系可为信息管理学研究方法体系的建立提供借鉴。信息管理学开发和利用当代信息资源的新技术和方法可为情报学弥补学科空缺领域提供借鉴。对于情报学和信息管理学来说，一方的研究向另一方研究领域发展会给双方学科带来新的研究领域和新的研究方向。

5情报学核心研究内容

情报学应该有自己的核心研究内容。情报学作为信息科学群一门独立的学科，必须阐述信息现象并回答有关信息查寻过程中的智力行为问题，而且这种回答必须是科学的并基于在一定程度上是本领域独有的调研方法。ASIS主席萨拉塞维克（T.Saracevic）认为，情报学科分为两大块：情报分析和情报检索。情报分析是指：情报学家对文献和文献结构的分析研究，研究作为内容载体的文本；研究不同群体中的信息传播，尤其是科学传播；情报的社会背景；情报利用；情报搜寻和情报行为；关于情报和相关论题的各种理论。现在情报分析与情报检索之间存在鸿沟，情报学的任务就是填平这道鸿沟。他认为，“待这两端成功相连之际，便是情报学这门学科羽翼丰满之时”。综合萨拉塞维克等学者的观点并从现实出发，情报学的核心研究领域可包括理论方法、信息管理和服务、情报分析、信息检索、知识管理、信息技术应用等6个组成部分。核心领域涉及的主要研究内容包括：

1）理论方法。主要探讨和研究情报的性质、现象和过程、各种理论范式、情报学与相邻科学的关系等学科建设方向。当前尤其需要关注信息与社会进步、信息与经济活动、信息与大众传媒、信息与教育、信息与人文、信息构筑、信息生态、信息政策法规、信息伦理、知识产权、行为科学等课题。

2）研究方法。需要关注文献计量学、信息计量学、网络计量学、科学计量学以及情报的量化分析、引文分析、文献知识发现等课题。

3）信息管理。包括信息的收集、整理、存储、传播、分析和服务活动；信息资源开发和利用、信息资源的分类、信息资源管理体系、信息资源共建共享等；信息生产者与用户的关系；信息系统质量评价等；有关信息格式、内容加工和传输的各种标准和规范等。

4）信息检索。以信息处理和情报内容加工为主的研究。包括：元数据、界面设计、可视化、主题词表、分类表、概念分类、Web网站构筑、多媒体检索、跨语言检索、检索策略、搜索引擎等。

5）知识管理。知识单元、知识存储和管理、知识获取、知识提取、知识发现、知识表述和分类、知识挖掘、自然语言理解、语料库、知识工程应用研究、知识管理与统计学、机器学习、自动推理、问题求解、人类常识和专业知识的分析研究、最佳实践（BestPractice）和实践团体（CommunityofPractice，COP）、协同网等。

6）情报分析研究。从信息挖掘、抽取，对信息进行分析、加工，提供情报咨询服务，以及其相应的信息系统，如竞争情报（CI）、电子数据处理系统（EDPS）、决策支持系统（DSS）、群体决策支持系统（GDSS）、在线分析处理（OLAP）系统、计算机支持协同工作（CSCW）等。

7）应用和服务。应用范围包括电子商务、电子政务、在线教育、在线学习、在线保健、在线娱乐、在线金融等。服务范围包括网络接入商（LAP）、网络服务商（ISP）、网络内容商（ICP）、应用服务商（ASP）、网络培训商（ITP）、系统集成商（SI）、网络咨询等。

8）技术应用。技术对情报学发展的影响。信息内容技术：信息数字化、全文检索、搜索引擎、多媒体内容检索、自动标引、自动翻译、自动摘要、数据挖掘、文本挖掘、信息提取等。计算机与网络技术支持的知识内容加工和知识吸收、转换等。数字图书馆技术。

9）信息教育与人才培养。包括数字鸿沟、计算机文明、信息技能、专业结构、人才素质、教育制度、在职培训、继续教育、网络教育、网络学习等课题。

6情报学研究方法

1）社会调查法。情报调查法是指人们在社会情报实践活动中对客观情报情况的调查了解与分析研究方法，是搜索、跟踪、获取和开发利用情报资源的一种基本的、有效的方法。这种方法又可分作直接方法与间接方法两大类，前者主要是用现场观察法，后者又分作访问调查与调查表调查。

2）引文分析法。研究文献的被使用和被引用，也就是研究质量问题。自20世纪60年代初以来，由于《科学引文索引》（SCI）的创办，引文分析法已成为一个有相当深度和广度的情报学分支。对引文这一线索进行研究，可以了解某项发明或技术的应用范围、现状、著作水平、学科发展趋势等。

3）系统科学方法。从系统论、控制论和信息论出发，主要研究科技情报系统的结构、功能和最优设计，以及解决科技情报系统的最佳运行、实现最优服务等问题。

4）文献计量法。文献计量是情报学与数学、统计学等相互交叉和结合而产生的研究方法。文献计量研究方法包括布拉德福定律、洛特卡定律，齐夫定律、引文规律、文献老化规律、文献增长与冗余等已形成的理论体系。文献计量法开始向其他学科输出、扩散、渗透，利用文献计量统计方法，可以描述和解释许多分布机制相似的社会现象，如收入分布、利润分布、人口分布、不合格元件分布、通信间隔分布等。

5）科学计量法。科学计量试图通过定量方法寻找科学活动的内在规律和准规律，并为更有效率地开展科研提供指导。20世纪60年代初，D.普赖斯等人倡导并采用定量方法来研究科学自身，E.加菲尔德创建了“SCI”大型数据库，视为科学计量学的肇端。30多年来，许多情报学研究人员在该领域作出了许多重要成果，此外社会学和政策研究人员也投入这一新领域，使其研究对象不断增加、研究领域不断拓展——科学研究的生产率问题、科研资金投入的最优化、预测学科发展趋势、识别不同学科之间以至科学活动同技术活动之间的联系、科研绩效评估、描述科学活动规律和准规律、研究科技人才和科技教育问题等等，形成蔚为大观之势。

6）信息计量法。英国情报学家布鲁克斯和他的学生埃格希（L.Egghe）1988年主张用信息计量学代替文献计量学，提出了如下信息计量的发展逻辑过程：书目统计学文献计量学科学计量学信息计量学。信息计量学的提出表明情报学定量化研究已由文献单元深入到文献中的各个信息单元、知识单元；已由文献计量分析发展到信息计量分析，而达到了一个新的高度，最终将真正实现“知识信息的计量必须从语法层次向语义和语用层次发展”的这一飞跃。

7）网络计量法。1997年Almind和Ingwersen首次提出网络环境下引文分析的概念和“网络计量学”（Webomet-rics），将传统信息计量方法使用在Web分析上，对诸如语言、单词、词汇、频次、作者特征、作者合作的能力和程度，以及对作者的引文分析，学科或数据库增长的测量，新概念、新定义的增长，信息的测量，检索措施的形式与特征进行了研究。网络计量法可用于研究因特网的知识结构、学科性质、信息组织特征，研究网络环境下的科学信息交流规律，探讨学科、机构、国家、地区的科学发展趋势，研究网络用户的信息需求和网络查寻行为，指导网络建设和网站管理。

8）基于文献的知识发现法。由于科技文献和知识的爆炸增长，科学分工越来越细，跨学科的信息传递变得更加困难，就会产生知识的分裂，并且随着知识的持续增长，分裂现象会更加严重，尽管现代每个人懂得的东西越来越多，但是必定有许多未被人们发现的知识点、知识领域之间的相互联系。假设某学科发现医学状况A与症状B相联系，另一个完全不同的学科发现某营养成分缺乏C与症状B相联系，则A与C也发生了关系。但是两个完全不同领域的学科隔行如隔山，A与C的联系则长期蛰伏着，未被发现。1986年美国芝加哥大学情报学专家K.Swanson博士创立了基于文献的知识发现法，并开发了Arrowsmith系统。

7情报学前沿领域

情报学的发展将通过与不同学科的碰撞交叉而产生前沿研究领域，不断丰富它的内涵和扩大研究范围。据有关研究，前沿领域有：

1）“数据库知识发现”（KDD）研究。数据库知识发现是目前十分活跃的跨学科研究领域，情报学家利用“基于文献的知识发现法”，开发出各种软件系统，揭示数据库中不同领域知识的联系和问题的答案，找到了知识发现的新途径。

2）语义网研究。语义网实际上是一种智能网络技术，能理解人类语言，并能推理，不仅可以理解词和概念的涵义，而且还能理出其间的逻辑关系。语义网技术一夜之间得出的组合方式将比一个人穷尽一辈子心力想得到的还要多，有助于人们提高自身的直觉和分析能力，促进全球范围内不同文化背景的人们之间合作。美国互联网之父伯纳斯·李希望到2005年用“语义互联网”取代目前的万维网。他将互联网变成一个巨型大脑，每一台接入互联网的电脑都能享受人类自5000年以来的全部知识。现在，全世界都在关注语义网问题，也是情报学将有很大作为的领域。这方面的研究项目有：面向自然语言处理的语法、语义计算机模式的研究，潜在的语义索引，复合词的分析模型研究，自动构成多语种词库，存取多语种信息，用户自适应集合分类法研究，知识共生现象研究，网络知识搜寻等。

3）3G（GreatGlobalGrid）研究。欧洲各国正在投入大量人力、物力研究3G技术，主要目的是将各种网络信息资源连接起来，像今天的电力网格一样，方便地送到每个用户那里。目前在因特网上，信息资源分散在各个网络站点，将来，可以通过网格技术，在世界范围内对用户提供各种一体化的信息服务基础设施，也就是将分布于全世界的计算机、数据、信息、知识等组织成一个逻辑整体，用户可通过网格门户透明地使用整个网格资源。核心技术包括：信息优化使用技术，网格资源管理技术，网格中的作业调度技术，网格安全技术。

4）信息构建（InformationArchitecture）。美国建筑师R.S.Wurman于1976年在美国建筑师协会年会上首次提出IA的概念。1989年，他在《信息悬念》（InformationAnxiety）一书中对IA作了定义，就是如何组织信息，把复杂的信息变成明晰，以帮助人们有效地实现其信息需求。随后，随着因特网的发展，IA的理念和应用获得了迅速的发展，特别是在情报学界和信息管理学界。IA是把传统图书馆学情报学同现代科学技术结合，组织信息和构建信息环境，以满足用户的信息需求的一门科学和艺术，已引起国际情报学界重视和关注，成为情报学的核心问题，并把它的理念合理地运用到情报学研究领域上来。

5）知识管理研究。知识管理不仅包括对知识本身的管理，还包括对知识有关的各种有形资源和无形资源的管理，涉及知识组织、知识设施、知识资产、知识活动、知识人员等全方位、全过程的管理。目前的研究热点在于：知识组织、知识链、知识发现、自然语言理解、知识管理工具、知识转换模式和4力场（4Ba’s）研究、实践社区、最佳实践库、智能、知识网络化研究等。

6）数字图书馆研究。数字图书馆正引发一场全球范围内的文化媒介迁移运动。图书馆、博物馆、档案馆等一些文化机构将进入经济开发的中心地带，传统文化资源将被开发成经济资源，导致一个国家的文化生态从根本上发生变化。数字图书馆需要跨行业、跨学科、跨地区、跨国界的合作，共同解决技术问题、管理问题、运营问题和法律等问题，不同学科将从不同领域对发展数字图书馆作出贡献。情报学的理论、方法、技术是建设数字图书馆的重要支柱，同时情报学也将吸收数字图书馆集成的各个学科的养分进一步实现现代化。

7）信息技术应用。技术方面前沿课题很多，包括：元数据技术、语料库技术、海量信息存储与压缩技术、信息可视化技术、图像检索技术、语言检索技术、人机界面技术、多语言浏览器、跨语言信息检索、自然语言理解、人工智能、大规模真实文本处理、自动抽词、自动索引、自动分类、自动文摘、概念分类（Ontology）、信息安全和保护技术等。当前要着重内容和知识开发利用的新技术和新应用的研究和探索，以及实现这些技术和应用不可或缺的基础研究、基础建设和标准规范的采用。

8）小世界现象。从很大的人口中任意挑出两个人，这两个人彼此认识的概率有多大？任意挑出的两个人当中要达到彼此认识的最短链条是多长？1967年，哈佛大学社会心理学家斯坦利·米尔格拉姆（S.Milgram）做了一个实验。他给内布拉斯加州奥马哈市随意选择的300多人发信，要求他们把他的这封信寄到波士顿市一个独一无二的“目标”人，分别由每个人独自联系。米尔格拉姆告诉每个发信人有关目标人的信息，包括姓名、所在地、职业，如果发信人不认识这个目标人，他们把这封信寄给他们认为与目标人比较近的，而且是他们认识的一个人。于是开始了发信人的链条，链上的每个成员都力图把这封信寄给他们的朋友、家庭成员、商业同事或偶然熟人，以便很快到达目标人。米尔格拉姆发现，有60个链条最终到达目标人，链条中平均步骤大约为6，这个结果说成“六度分离”（SixDegreesofSeparation），广为传播。“六度分离”在学术上称为“小世界现象”或“小世界问题”。近年来，小世界现象引起了数学家、情报学家、物理学家、计算科学家、行为科学家、数理经济学家的广泛兴趣，并对其进行了深入研究，展现出广阔的应用领域。现在，我们生活在一个网络的世界中，互联网上的信息传播是我们情报学的重要研究课题，而且统计表明，尽管互联网上信息数以亿计，但网络的特征路径长度L最多达到19，因此互联网连接具有小世界现象。可以运用小世界网络理论来改善因特网中的信息流。“小世界现象”对于情报工作者如何快捷、准确获取网上信息提供新思路。

本文在写作中得到了曾民族教授等的大力协助，在此致以深切的谢意。

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生物信息学的研究方向篇2

一、“整合”的探究

1.内容的“整合”是关键。

整合的关键是信息技术与学科内容的整合。目前使用的初中新课程物理教材虽然克服了以往教材如教学内容偏旧等的不足，但教材内容还是缺乏鲜活的时代气息，造成学生对学习物理神秘难学之感。而现实生活中的材料，能够使学生体会到物理就在身边，现实生活中隐藏着丰富的物理现象，与自己接触到的问题息息相关，大大调动学生学习的兴趣。教师依照物理知识点在网上找到相关网站，把站名提供给学生或在网页上提供相关链接，让学生上网浏览，便可以从小小的窗口实现物理走向生活、社会。大量的感性材料能激起学生求知的欲望，学生不但搜集到了和书本知识相关的内容，而且搜集到了许多让我们意想不到的内容。让学生感到满足的不只是知识的获取，更重要的发现知识的过程和方法的体验。这也正好体现了新课标的三个维度，所以整合对新的课程改革有着十分重要的意义，是实现教与学方式转变的行之有效的方法和手段。

2.方法的“整合”是核心。

网络环境下的教学过程是：内容呈现多媒体化；学习过程互动化；学习方式自主化；学习资源开放化；学习形式全球化。传统教学方法下的学生学习方式比较单一、被动，缺乏自主、合作和独立获取知识的机会。改革现行的学科教学方法，使其适应信息环境下的学习要求，是课程整合的核心内容。我们力求在每一节物理课中都安排分层的课堂练习，在练习中，计算机将正确、错误的评价以及提示等信息及时地反馈给学生，学生根据对知识掌握的情况逐步深入。计算机对学生的不同解题过程，通过网络显示在大屏幕上。不仅使学生很快地了解自己的学习情况，加深学习体验，而且也可使教师从中获得众多的教学反馈信息，及时采取补救措施，使教学过程向教学目标*近，实现真正意义上的分层教学和个性化教学。

3.形式的“整合”是创新。

鉴于学校目前的班级授课制教学机制，在整合过程中我们以传统的教学形式为主，尝试增加新的教学形式。基于这一认识和思考，我们建立了以特定知识点为核心的“主题网站”，如用网页形式制作的课件——《密度》物理教学网站，教师根据教学目标对教材进行分析和处理，并以“主题网站”的形式呈现给学生，有意识地引导学生主动到“主题网站”去学习。学生接受任务以后，在教师的指导下，动手做实验后，将真实实验和网上虚拟实验相结合，使传统媒体和信息媒体优势互补，学生利用教师提供的资料进行个别化和协作式相结合的自主学习，并利用信息技术对实验数据进行处理得出实验结论，从而顺利完成教学任务。

4.研究性课题的“整合”是根本。

信息技术与初中物理研究性课题的整合，必然利用信息技术在这浩如烟海的信息世界中获取相关内容，整合使学生学习变得更为主动，他们有了小课题后，受各自兴趣、喜好等个性特点的影响在不同网站或不同媒体上，以不同的视角进行信息搜集和处理，在交流研讨中，进行思维碰撞，各展所长，互为补充，不仅学习他人的研究成果，而且对自己所研究的成果有喜悦感、成就感，同时又感受到与他人共同讨论、探究的乐趣。这样的整合才能使学生获得真正意义上的自主学习能力和体验，形成自主学习的方法和习惯，从而实现学习方式的改变，甚至影响到主体的终身学习。

二、整合的反思

1.教学内容指向现实。

随着信息技术的发展，学生可以很容易获得丰富的、多样化的教育资源。这也迫使教师不断拓宽自己的知识面，以更好地选择教学内容、设计教学过程，结合教学探究，因势利导地帮助和指导学生了解从何处获取以及如何有效地利用与课程相关的资源，使教学内容更具有时代气息、更贴近生活和现代科技，纳米技术、全息图片、光手术刀等新科技随时可能进入学生的视野，大量与教科书、生活、科技前沿相关的知识内容就尽收眼底。在这一全新的教学环境中，知识内容呈现开放性，不惟“纲”、不惟“本”，不以教师、课堂、书本为中心，学生能选择不同的内容来建构自己的知识结构，以及个体独特的知识体系。

2.学习方式转向自主。

信息技术与初中物理教学的整合是更多地利用光盘、网络检索，获取大量信息资源，并通过与计算机的交互，在与教师和同学的协作交流下，进行自主学习和网络协作，以达到建构物理知识、提高学习能力的目的。教师的“讲”更多地由学生积极参与的活动所代替，学生由“听讲”、“记笔记”的学习方式更多地变为观察、实验和主动地思考。现代信息技术提供的大量资源构成有利于学生自主选择学习方向、自主进行意义建构的情境。在这种环境中，学生变整齐划一的“不得不学”为主动多样的“积极去学”，真正成为学习的主人。

3.学习过程走向探究。

信息技术是课题研究的研发工具。网上资源为物理课题探究提供了丰富的材料，学生不但可以看到、听到各种信息，而且可以进入学习内容中去，去处理信息和生成新的信息。课程教学中，可以不定期地公布一些由课本中问题转化来的“探索研究”的课题，以激励学生试着去设计实验、解决特定的问题。

4.课程资源倾向多媒体。

生物信息学的研究方向篇3

[摘要]为了使社区居民享受高效、便捷的社区医疗服务

>>基于健康物联网的社区卫生服务系统设计基于物联网的智能社区医疗服务系统设计社区服务信息终端系统设计基于物联网及移动平台的社区智能精细化服务管理系统建设研究基于物联网的校园快递智慧服务系统设计物联网基础下物流信息系统的设计与实现研究面向服务的物联网信息共享技术研究基于物联网的智慧景区信息系统设计物联网信息采集系统的设计与实现浅谈物联网模式下的社区火情应急服务系统社区智能健康医疗服务系统实施研究物联网的能源管理系统设计研究物联网时代小区智能化系统设计研究基于物联网技术的社区帮扶人员管理系统研究与实现不完全信息下物联网信息服务定价策略研究物联网服务模式设计及应用物联网综合航运信息系统社区便民服务系统设计与实现研究物联网在社区卫生服务中的应用信息时代下物联网服务模式设计及应用常见问题解答当前所在位置：l.

[6]PSPandian，KPSafeer，DTShakunthala，etal.InternetProtocolBasedStoreandForwardWirelessTelemedicineSystemforVSATandWirelessLocalAreaNetwork[C]//IEEE-ICSCN，2007：54-58.

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[10]赵秋芬.面向社区的健康服务网络平台的研究与设计[D].广州：华南理工大学，2013.

[收稿日期]2017-02-24

生物信息学的研究方向篇4

中心法则作为分子生物学最基本、最重要的理论之一，对当代分子生物学的发展起到了极大地推动作用。然而，在分子生物学领域，自其产生到现在一直存在着很多争议。作为一个科学假设的中心法则，对其进行系统的语义分析有益于这一理论的意义澄清。那么在什么样的一个基底上对其进行语义分析？我们认为这一基底应该是语境论。

结构学、生物化学和信息学路线是一直较为公认的分子生物学研究中三条主要的路线。[1]中心法则的产生是以生化——信息学方法为基础的。其产生的模式是假说演绎的，即先利用有限的证据提出一个假说，然后根据假说演绎出若干理论，最后等待证据检验所演绎的结论，其过程是假说——演绎——检验。伴随着分子生物学的不断发展，这一演绎——检验的过程不断循环往复。正是在这种循环往复的过程中，中心法则的语形发生着不断地转变。同时，在此过程中，不断有新的生物学概念的提出，不断有新旧生物学概念的更替。在这里既包括新的概念的提出及其所被赋予的特定意义，又包括同一概念在不同的研究范围中所包含的不同的生物学意义。也就是说，在这一过程中中心法则的语义不断地发生变迁，而这种变迁是在分子生物学纵向语境的不断变化中实现的。

1中心法则的语义变迁

自克里克在1958年提出中心法则至今，中心法则已经经过了半个多世纪的丰富和发展。我们可以将其发展的整个过程大致分为三个阶段：克里克最初提出的经典的中心法则；20世纪70—80年代被修正和丰富的中心法则；20世纪末基因组及后基因组时代下的中心法则。

最初被克里克描述的中心法则如图1所示。

图1最初被克里克描述的中心法则图

箭头表示在三大类生物大分子DNA、RNA和蛋白质间信息传递或流动所有可能的方向。它揭示了生命遗传信息的流动方向或传递规律。结合当时的理论背景和认识论背景，克里克对所描述的中心法则做了进一步的分析，最终提出了中心法则最初的基本形式：

上式描述了由碱基→氨基酸→蛋白质这一基本过程。对这一过程中代码的语义分析，必然无法脱离整个理论的语义结构。因为，在以上所描述的过程中，任意一次结构的上升，都必然会伴随着其代码的语义调整。在中心法则中，碱基位于一个基础的层面，成为生物学解释与物理、化学解释的纽带。例如，在化学中GAA是作为氨基乙酸的代码，然而，在生物学中，它却表示对应于谷氨酸的遗传密码。当我们对其结构上升，多个连续的三联体碱基序列自然也就对应多个连续的氨基酸序列。当碱基序列发生变化时，也就必然地导致氨基酸序列发生变化。有序列的碱基链和氨基酸链又分别构成了DNA和蛋白质。自此，就构成了最初的中心法则：蛋白质作为生物性状形成的工作分子是由构成DNA的碱基序列所决定，我们把这种碱基序列称之为遗传信息。同时，由于当时生物学理论背景及研究对象的限制，自然决定了中心法则从DNA到RNA到蛋白质严格的单程信息流路线，以及从DNA序列到RNA序列到蛋白质氨基酸序列严格的共线性。

由上可以得到，单一的碱基符号的语义形成是在中心法则整个的语义结构中实现的，碱基序列在生物学语境中的语义表达同样也无法脱离中心法则的语义结构。而整个中心法则的语义实现又是在当时特定的语境下完成。也就是说，特定语境的确立，决定了中心法则的语义解释，确定了中心法则在当时语境下的解释伸缩度。

随着分子生物学的发展，1970年Temin等在RNA病毒中发现了RNA逆转录酶，说明了RNA到DNA逆向转录的可能性。[2]之后，又有人发现细胞核里的DNA还可以直接转译到细胞质的核糖体上，不需要通过RNA即可以控制蛋白质的合成。[3]此时，中心法则被修正为如图2所示。

图2修正后的中心法则图

而中心法则的语义解释，也就由之前的严格的单程式”变迁为一种中途单程式”。从20世纪70年代开始，分子生物学家对真核生物进行了大量的研究，发现了基因上存在的非编码序列，从而产生了内含子与外显子的区别。20世纪80年代末，分子生物学家又报道了多种RNA编辑的类型。这些都说明了蛋白质序列在DNA序列上的非连续性及非对应性。这又要求中心法则的语义解释由之前的严格共线性”转变为非共线性”。这都是由于分子生物学纵向语境的变化，导致了中心法则语义边界的改变，从而使其语义的解释范围及解释伸缩度发生改变。理论背景及认识论背景的不同，便造成了中心法则概念的语义扩张。这种语义的扩张通过再语境化的功能，继而又成为其它生物学理论的语义语境。中心法则的理论发展，就是在这种语境转变，或者说是再语境化的过程中不断实现其语义转变。

在分子生物学中，还有非DNA分子模板(如细胞模板、糖原以及一些细胞级的非分子模板)、朊病毒等的出现。虽然，这些只是出现在离体实验中，应只属于尚未定论的科学预测。但是，它们强力说明着：在生物系统中，信息流的传递是多元和多层次的，它们在细胞中构成了一个精密的时空框架，中心法则仅仅只是这些信息流中的一条或者说是一条主流；在中心法则的信息流中，非DNA编码的渗入，使得DNA仅作为DNA编码的一个起点，而不是遗传信息流的唯一源头；同时，在信息流的传递过程中，非模板式的序列加工，使得信息流并不是模板流。[4]这些似乎对中心法则都构成了严峻的挑战。然而，我们并不能抹杀它的合理性地位。中心法则的提出是以当时病毒、细菌的实验材料为依据。它所指出的DNA、RNA、蛋白质间的信息传递是符合分子生物法则的。鉴于当时理论背景和认识论背景的限制，我们应该是在其三大分子的框架性语境下对其进行语义解释。当分子生物学推进到真核细胞时，中心法则的信息流其实已经处于另一个完全不同的时空框架中，这时我们应对其进行语境下降，在单个基因层面或者是更低的层面对其进行语义解释。而面对当代基因组语义研究的问题，或许我们还要对其进行语境上升，在基因组层面、细胞层面甚至是更高的层面对其进行语义解释。

综上所述，对中心法则的语义解释应该放在分子生物学发展的纵向语境下进行。中心法则的语义变迁就是在这一纵向发展过程中，一次次不断地语境化与再语境化的过程中实现的。同时，我们对中心法则的语义理解也还必须在一种横向的特定的语境下进行，而不是仅仅只在分子生物信息较窄的概念下进行。只有这样才不会导致中心法则的语义局限性。而作为科学理论的中心法则语义被局限，自然会导致其作为研究方法的意义局限性。这也就引出了本文接下来所要谈论的一个问题：在传统意义下，作为研究方法的中心法则的意义及其局限性。

2作为研究方法的中心法则的意义及其局限性

中心法则是一个关于DNA、RNA、蛋白质三大分子的信息传递的科学理论。在它的解释之下，信息不能由蛋白质向下传递到DNA，而是DNA被转录成RNA，RNA再翻译成蛋白质。更进一步讲是，信息从DNA向上传递到RNA、蛋白质，进而延伸到细胞、多细胞系统”。[5]然而，不仅于此，中心法则还作为一种研究的方法，被用于许多研究计划，用以解决基因组的语义问题。

基因组研究的核心问题是研究作为生命系统发展和运行基础的基因组调节网络的意义。一个基因组意义的理论问题便是一个基因组语义问题。部分地讲，这种语义是将基因组序列转化成系统性意义的语义代码。由于生物系统是在不同层次被组织，所以一个基因组的语义会由于该序列片段所处的本体论、功能及组织层次的不同而产生不同的语义联想意义。因此，如何获得一个基因组语义的元理论问题便成为基因组和蛋白质组研究的战略问题。

目前，许多关于基因组研究的方法论都是遵循一种自下而上的策略。这种研究的方法正是受到了中心法则的启示。也就是说，中心法则为还原论者研究基因组提供了方法论基础。这种还原论方法论的前提是，在我们要进一步了解下一个层次的信息时，我们必须在理论上和实际中都要对每一个更低、更微观层面的信息和本体论的知识有所把握。这就好比说，当我们要获得一个蛋白质的结构时，我们首先要掌握构成这一蛋白质的氨基酸信息，再获得核酸信息。然而，即便是掌握了基本的核酸信息，由于基因和细胞网络设计一系列的相互作用的部分，而使得从核酸到蛋白质信息的过程特别复杂。

一个以中心法则为方法的研究项目，最大的弱点是其惊人的复杂度。这种自下而上的还原论策略存在的问题是，寻找到一个解决路径的搜索空间非常巨大。在计算机科学中，解决一个问题的关键往往就在于能够解决这个问题的可能路径的空间。这样一系列的可能路径被称为搜索空间。一个问题的一种解决方法就是一个路径在这样一种搜索空间中实现一个目标或解决。一些问题拥有巨大的搜索空间，从而使得其在实际层面上几乎不可能被解决。在计算机科学中讲，这就是所谓的NP——complete问题。[6]这些问题的复杂程度，足以使现阶段最快的计算机瘫痪。基因组和细胞网络的研究正是面临这样的问题，它们涉及成千上万的相互作用的部分。遵循一种自下而上的策略进行研究，必然在其过程中呈现出一系列的NP——complete问题。

然而，在实际的研究过程中，研究者形成的研究策略都是依据关于更高层次的生物信息的知识。即使在平常的实验决策和实验设计中，研究者的行为都是在一个关于现象的系统知识，即一个更高层次的语境中进行的。”[7]在这些系统问题的研究过程中，研究者预先假设这些知识可以对他的研究和实验设计提供一个更宽的方向。更为重要的是，这样就使得这个研究有了其自身的意义。这种高层次、系统性的信息给出了这个研究或实验为什么要进行的理由。

这种知识在人工智能的研究领域被称为启发性知识。启发性知识被定义为可以减少搜索空间的信息。因此，在这种情况下，科学家就利用这种启发性的、系统层面的生物学知识，去减少那些非正式的、直觉的、先验的搜索空间，从而来解决他的问题。在我们所说的基因组语义的问题中，启发性信息可以减少基因组语义的搜索空间，可以减少基因代码可能解释的空间。

例如，在信息的传递方面，根据中心法则，信息是不能从蛋白质到RNA再到DNA向下传递的。然而，在系统层面，信息可以从蛋白质向下传递到DNA。细胞信号就是一个例子。正是由于一系列的蛋白质与蛋白质的相互作用，蛋白质与RNA的相互作用，导致了DNA转录的被激活。因此，从系统层面来讲，中心法则仅仅介绍了细胞信息系统中许多种可能的信息传递路径中的一种。实际上，存在细胞内的信息传递路径和细胞间的信息传递路径。这些路径构成了细胞内及细胞间的信息传递网。然而，它们又都是通过细胞的基因组信息来组织着细胞内和细胞间的信息传递。

所以，我们必须有意识地去区分作为科学理论的中心法则和作为研究的方法的中心法则。否则，我们就有可能错误地提前认为，由于信息不能向下传递，我们就不能自上而下地由高层次的信息得到低层次的信息。多细胞以及单细胞中信息传递的二元性，就使得基因组语义的研究策略，跳出了传统意义下中心法则的局限性。

现阶段关于基因组理论的大部分研究，都是遵循传统意义下的中心法则，在一个严格的自下而上研究策略下进行的。替代这种研究策略，我们主张同时考虑一种自上而下的互补性策略。我们认为，一种能够整合高层面的系统层面与低层面的基因组信息层面的研究策略，对于解决基因组语义问题是非常必要的。传统意义下的中心法则对于基因组语义研究已经不再是充足的组织模式。那么是否存在一种路径，在细胞和多细胞的语境下，利用高层次的系统信息去理解基因组？我们认为是存在的。正如上文所言，这时候我们就需要对传统意义下的中心法则进行语境上升，在细胞与多细胞的层面对其进行语义理解。同时，在方法论层面，我们也就同样可以尝试一种自上而下的研究范式，来补充之前的严格的自下而上的方法论研究策略。

3中心法则方法论意义研究的新路径

什么是一个自上而下的研究策略？

在一个自上而下的研究策略下，我们可以在抽象概念的层面来讨论多细胞的发展过程。在抽象概念层面的讨论，可以使我们获得更多关于系统层面的现象。假设有一个软件系统，并且在这个软件系统中可以设计一个人工基因组，同时在这个系统中该基因组可以产生一个人工有机体。然后，我们可以使这个人工基因组尽可能地模仿自然基因组的主要的系统属性。比如，该系统是否能够模拟多细胞的发展、细胞信号的传递等？在该系统中进行特定位点的基因突变，是否能得到自然基因组下的相似效果，如畸形发展、癌变等？这一系列问题的实现，就使得我们可以确认该系统能够反映自然基因组的一些基本特征。然而，我们可能需要一种更为精确的相关性。但是，如果我们能够使得人工基因组与自然基因组相关联，那么我们就得到了从一个基因组翻译到另一个基因组的开端。如图3所示。

图3基因组翻译模拟图

图3所模拟的是生物体内的基因组和计算机系统中多细胞有机体之间的关系。图中的翻译关系”指的是计算机系统及生物体系统中基因组之间的句法关系”。中间的语义关系”表示的是用计算机系统中的多细胞有机体语言翻译出生物体中的基因组。下面的一致性关系”应该包括系统之间暂时的和动态的形态学之间的一致性。

这就好比将英语翻译成汉语。我们需要知道这些被翻译的单词是什么，如何在句子中使它们相关联。这就是语言中的句法。但是，首先我们需要知道语言的语义。也只有当两段话的意思相同的时候，对于一个词、一句话或者一段话的翻译才是充分的。

这样我们就通过计算机代码的语义获得了基因组的语义。然而，在这个过程中，并不妨碍我们同时使用自下而上的研究策略。在人工智能中，合并自上而下和自下而上的研究路径是较优的研究策略之一。当两种研究路径，分别自上而下与自下而上在中间合并时，便形成了一种解决路径。”[8]

在这里需要注意的是，无论是低层次的本体论层面(如生物化学)，还是高层次的关于信息和本体论的层面，对于研究生物过程而言，没有哪一种是固有的更为优越的。关于细胞和多细胞现象的正确的高层面的信息，没有必要一定要被还原成更低层面的本体论视角。很多情况下，高层面的系统知识反而能够帮助我们限定研究的搜索空间，促进我们去理解更低层面的生物过程。因此，对于一个系统不同层面信息的理解，能够使我们获得更多、更全面的关于该系统的知识。

所以，在细胞或者多细胞系统的层面，中心法则可以被简单的描述为：基因组→蛋白质组。我们也没有必要必须将其还原到DNA转录和翻译的层面。

4结语

随着分子生物学的发展，其理论在不断地远离经验。在这样的一个背景下，如何去构造、理解和解释分子生物学，语义分析成为一种十分重要的科学方法。首先，语义分析方法本身作为语义学方法论，在科学哲学中的运用是‘中性’的，这个方法本身并不必然地导向实在论或反实在论，而是为某种合理的科学哲学的立场提供有效的方法论的论证。”[9]语义分析方法在例如科学实在论等传统问题的研究上具有超越性，在一个整体语境范围内其方法更具基础性；其次，作为科学表述形式的规则与其理论自身架构是息息相关的，这种关联充分体现在理论表述的语义结构之上，对其逻辑合理性的分析就是对理论真理性的最佳验证；第三，生物学理论表述的多元化特征使得语义分析应用更加具有灵活性。”[10]

正如中心法则，其语义的实现无法脱离其整个理论的语义结构。在整个理论中，每一次结构的上升或者下降，都会带来其代码的语义调整。同时，生物体是一个多层次的、有组织的、结构复杂的系统，在这个不同层次被组织的复杂系统中，任何一个代码的语义都会由于其指称实体所处的本体论、功能及组织层次的不同，而产生不同的语义联想意义。因此，对中心法则进行语义研究是有益于其意义澄清及理论分析的。然而，这种语义研究应该在分子生物学发展的纵向语境下进行。因为，中心法则的语义变迁正是在分子生物学纵向发展的语境化与再语境化得过程中实现的。同时，我们也只有在某种特定的语境下对中心法则进行语义解释，才不会导致其语义的局限性。

生物信息学的研究方向篇5

关键词：昆虫信息素；应用研究；木材检验检疫

中图分类号：S482.2文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-12-0165-2

国际间农产品贸易的飞速发展向植物检疫提出越来越大的挑战，目前进口木材检验以及林业生产中的木材检验检疫方法以目测、手检为主，效率低下，昆虫信息素具有生物活性高，专一性强；害虫对信息素不会产生抗性，由于信息素的使用会减少化学药剂的使用量，降低环境污染；农林产品中的农药残留量低；昆虫信息素技术防治成本低廉等诸多特点，如今，国内外在信息素及其在昆虫监测研究方面取得了很好的效果，并在林木害虫防治和检疫中得到应用[1]，本文就昆虫信息素及其在木材检验中的应用研究进展作以简述。

1昆虫信息素研究概况

第一个分离鉴定出的昆虫信息素是家蚕性信息素-蚕蛾醇，是由布特南特和赫克经过几十年的研究，几万条家蚕中分离出的，并在此基础上提出了昆虫信息素（pheromones）的概念，开启了昆虫化学生态研究的新篇章，昆虫信息素已经成为化学生态学研究的热点，据统计，目前全世界分离鉴定的昆虫信息素及其类似物达2000多种，现已合成成功的昆虫信息素1000多种，已商品化的有400多种[2]，而我国合成的农、林、果、蔬等重要害虫的性信息素也有几十种[3-4]。

昆虫信息素是同种昆虫个体之间在求偶、觅食、产卵等过程中昆虫分泌代谢的起通讯联络作用的化学信息物质[5]，昆虫信息素按照用途分类主要包括性信息素、聚集信息素、示踪信息素、报警信息素、疏散信息素以及蜂王信息素、那氏信息素等，各种信息素的作用和功能存在明显差异，其化学物质的结构也不尽相同；而在不同种昆虫之间和昆虫与其他生物之间也存在传递信息的化学媒介，即种间信息化学物质，简称种间素，主要有利己素、利他素和协同素等，如植物引诱剂等属于此类[6]，目前昆虫信息素中研究最多的是昆虫性信息素、聚集信息素和植物源引诱剂等，存在多个商品化的品种。

2昆虫信息素的在农林生产中应用研究进展

目前昆虫信息素的应用主要包括三个方面：（1）在农林生产中，利用昆虫信息素诱集害虫，对害虫数量进行统计，检测害虫种群发生发展的动态变化，并根据监测结果计算测报模型，进行可能的虫害预报；（2）在虫害发生时，根据虫害发生的种类和数量，设置合理的诱捕器械，对害虫进行大量诱捕，以降低虫口密度，在繁殖季节使用信息素干扰降低繁殖率、配合化学药剂以及经营措施等使用来防治害虫；（3）利用信息素的生物学特性，在害虫检疫领域进行应用，尤其在木材以及木制品等进口流通的害虫检疫和区分近缘种等方面。下面就应用的三个方面分别进行讨论。

2.1害虫种群监测预报与调查

使用昆虫信息素进行的监测、测报灵敏度高、操作简便、费用低，因此用经过近三十年的发展，利用昆虫信息素作为虫情监测和调查的工具这项技术已经十分成熟，并获得普遍承认。利用昆虫信息素及配套诱捕器，可调查某一害虫发生的世代特点，对各时期的害虫分别进行诱捕，掌握在世代特点和发生规律，诱捕工作结束后，对害虫的种类和数量进行统计分析，从而快速的对害虫发生期、发生量、发生范围和消长动态进行实时监测和掌握。当前用信息素进行监测的害虫以鳞翅目昆虫为最多，我国先后在30余种害虫上开展应用性信息素预测预报和防治技术研究，如利用信息素监测桔实蝇的种群密度，不同引诱剂效果不同，其中甲基子丁香酚和诱蝇酮对实蝇具有强烈的诱集作用，其中甲基子丁香酚的转化型最强[7]；用性信息素防治苹果蠹蛾技术，通过将性信息素和化学农药防治的结合使用，可以在有效控制虫口密度的基础上，可显著提高防治效果；林内松毛虫的调查统计十分复杂和费力，但是用性信息素诱捕器可以灵敏地监测松毛虫的存在，在虫口密度较低的情况下也可以有效的完成松毛虫种群数量的调查，松毛虫属于林业重要的食叶害虫，其发生规律和种群动态具有一定的发生周期，利用信息素监测后，可准确的判断松毛虫的虫口密度，为有效防控提供良好的信息情报资源；在加拿大和美国等发达国家正在研究和大规模应用的鳞翅目害虫性信息素大规模诱捕的测报系统就多达几十个，其成本低廉，在低虫口密度地区进行测报更加准确[8]。

2.2干扰和复合防治害虫

昆虫信息素防治害虫主要有大量诱捕法和迷向法两种[2]。诱捕法是利用信息素可以诱集异性，集中诱杀或者两种而达到降低虫口密度，或者利用植物源引诱剂对害虫的引诱作用，吸引害虫的聚集，从而降低虫口密度，减少下一代危害的目的。如果能够干扰或破坏雌雄性之间的这种通讯联络，害虫就很难正常通信和繁殖后代，这就是统称的迷向法，黎教良等[9]用迷向法对甘蔗条螟进行了防治，并取得了很好的防治效果，有效防治面积达3300hm2以上，甘蔗被害率减少50%以上；单一的使用信息素进行利用害虫防治效果有限，而目前研究人员主要的研究重点是性信息素与其他生物农药联合使用的害虫防治技术，其主要技术内容是利用性信息素的引诱作用，在诱捕器中加入多角体病毒等生物制剂，在将雄虫引到诱捕器中后，使其沾染病毒等生物制剂，在雄虫离开后与其他虫体进行接触，从而完成病毒等生物制剂的传播和扩散，导致整个种群产生流行病或子代不育，最终降低种群密度，从而达到防治的目的[10]。如赵博光等[11-12]以大袋蛾为研究对象，利用其性信息素加核型多角病毒制成的橡皮头诱芯在室内风洞和林间都开展了复合防治技术的应用试验，防治效果较好，因此认为该方法具有广泛的应用价值和开发前景。

2.3昆虫信息素在害虫检疫以及木材检验中的应用

在农业和林业生产中，加强病虫害检疫，防止重大病虫害从疫区扩散，同时海关及出入境口岸也是外来生物入侵的直接门槛，也同样肩负着截获外来入侵物种的重要任务。在林业上，木材的采伐外运以及苗木的调运等方面如果不加强木材检验和检疫，存在极大的风险，目前在基层林区，木材的检验检疫还是依靠传统的方法，效率低下而且存在一定检疫病虫害扩散的危险，目前信息素在木材检验检疫中的应用研究最多的是性信息素在小蠹虫检疫中的应用研究，二连浩特出入境检验检疫局在2006年开始，连续几年对俄罗斯进口木材上使用信息素诱捕有害生物，通过两个年度的疫情调查，证明信息素可以在木材检疫上推广应用，数据表明，应用小蠹虫信息素进行害虫诱捕监测比人工目测、手检截获的害虫种类多、数量大，获得信息量更全面，但是也存在一定的问题，如信息素专一性不是很强，小蠹虫信息素可以诱捕到松毛虫等种类，但也说明信息素的广谱性[13]。这是信息素在木材检疫检验中实际应用的有效案例，可以作为其他木材检验检疫机构的参考和学习的示范。太仓和张家港出入境检验检疫局等多家单位联合南京林业大学对信息素在木材检验检疫中的应用也进行了研究和论证，在太仓、张家港和宁波等地的港口木材进口基地，采用信息素诱捕技术对小蠹虫进行了诱捕研究，结果在进口木材上均可诱捕到大量小蠹虫害虫，其中小蠹科中诱捕到9属18个种类，部分种类为危险性较高的检疫害虫，证明信息素技术可以应用到现场检查检疫工作[14]。刘勇[15]对木材检疫中应用小蠹虫信息素技术进行了初步研究，实验结果表明，信息素技术是可以应用到木材检验检疫中的可靠技术，而且成本低廉，快捷准确，但也存在一些技术上的细节问题，需在今后的推广应用中不断完善和发展，使该项技术在木材检疫中得以实际应用。

昆虫信息素经过几十年的发展，已经形成了比较系统全面的研究方法和技术，对新害虫种类的信息素资源的发掘和鉴定工作正在进行，而更主要的是对已有高效信息素的人工合成技术的研究以及信息素产品的开发和实际应用研究，相信随着研究的深入和相关产品的丰富，昆虫信息素的应用会更加广泛和高效。

参考文献

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生物信息学的研究方向篇6

【关键词】生物信息学研究生培养模式研究生培养教育经过几十年的发展，已经取得长足的进步。国家每年研究生招生规模和数量都在不断增加，为国家培养大量专业人才，为科学与经济建设的迅猛发展起到良好的推动作用。尽管在研究生培养数量上增长明显，教学质量逐步提高，却仍有不尽人意之处，在某些领域仍存在着质量下降的问题，值得人们重视与思考。

一、西方国家培养研究生的模式呈多样化趋势

近年来，随着欧美等发达国家医学科学技术的发展，专业技能与综合素质的重要性日益突出，因此对高素质专业人才的培养提出了更高要求。所有大学都在考虑采用跨学科学习计划，如英、法等国在研究生课程中也开设了交叉学科的研究课程。对他们而言，交叉学科研究是现代医学科学发展的必然趋势，学科间知识的整合与交叉是当代医学科学的进步体现。虽然各国家研究生培养目标与模式各异，但研究生作为创新型人才的主要资源，其创新能力培养越来越受到各国家高校的重视，教育界的学者也纷纷对其研究现状进行了分析与探讨。

二、严把生源质量关，提高研究生教学质量

为尽快提升研究生教学质量，我们结合自身特点采取了一些针对性的有力措施。首先，严格把好生源入口，提高生源质量。培养研究生独立思考问题与解决实际问题的能力，重视有教学科研工作经验的人才并加以重点培养。其次，为拓宽专业知识面，及时增设跨学科新兴交叉课程，使研究生不仅掌握本专业知识，也加深了对相关专业知识的学习和理解，从而提高研究生的综合素质。

三、优化知识结构，构建创新实践型教学模式

在系统专业培养目标和培养要求梳理基础上，生物信息学专业研究生的培养目标是适应现代生物医药高新技术发展，推动生物医学与计算科学和信息科学的融合交叉，培养适应社会需求并具有较高科技开发能力。生物信息学专业研究生的培养是一个高素质复合型与创新型人才培养过程，各方面素质能力要求既相互统一，又各有所长。（1）生物信息学方向：了解生物医学大数据发展方向，掌握高通量分子生物技术原理和数据分析方法，具备一定的重大疾病机制分析、疾病风险标志物识别等生物信息学应用能力并胜任生物医学研究和产业开发工作。（2）生物医学软件工程方向：了解生物医学软件工程社会需求和产业进展，具备独立或在导师指导下进行生物医学软件和应用平台开发的基本技能和专业能力，胜任新型生物医药软件和平台研究、开发工作。（3）药物基因组信息学方向：了解大数据时代的新型药物开发和药物应用规律，重点增强网络药理学分析、药物靶标识别和计算机辅助药物设计技能，胜任计算机辅助新药开发、药物作用机制的工程分析等工作。（四）生物医学仪器开发方向：了解现代生物医学仪器产业发展，掌握电子学、生物医学和工程科学的交叉融合知识，胜任面向生物医药仪器设备开发、维护，及新型健康工程产业工作。

四、提升导师综合能力，培养高素质创新人才

加强研究生导师队伍建设，是培养生物信息学专业研究生的有力保障，“有好的导师人才，才有好的教育”，我们认真贯彻落实上级关于研究生课程建设改革的相关文件精神和要求，以现代教育理念为指导，制定培养研究生综合能力和创新能力的计划，不断优化研究生实践创新型教学模式。通过完善导师遴选制度改善导师队伍的结构，建立和完善导师培训制度；进一步提升导师自身道德品质、文化修养，努力形成一支素质优良、知识完备、结构合理的导师队伍。

导师是培养高素质创新人才的关键因素之一，我们始终坚持以培养创新型人才和建设一流大学的目标为抓手，通过高峰论坛、学术交流和国外学者来校访谈讲座等形式，进一步为导师创造良好的学术交流氛围，使导师能够吸取各种学术营养，博采众长，不断更新知识，拓宽专业领域，提高研究生教学质量。制定适合本专业特点的研究生培养目标与培训计划，调整和完善创新性研究生培养方案势在必行。

五、加大教学改革力度，全面优化研究生培养模式

在当前形势下，开展生物信息學专业人才培养模式改革应多管齐下，在持续推进研究生基础知识能力提升的情况下，着重解决与高新技术衔接能力培养方面的关键问题。

1.强化研究生培养过程的知识技能与社会需求衔接性调研，推进研究生教育各环节中的创新技能和产业技术的引入。选择一批实力较强的科研单位作为生物信息学专业研究生培养合作单位和产业实践基地，以此将企业资源引入到校园环境之中，推动产学研一体化发展。

2.积极深入企业、科技研发一线，了解用人单位对研究生知识、技能的需求，将符合社会需要的知识技能纳入到研究生课程教学体系，推进研究生导师与社会单位联合开展技术攻关或课题申报，提升转化潜力，推进生物医药高新技术产业与专业教育的全面融合。

3.根据生物医药高新技术领域发展现状和人才需求情况制定培养方案。以专业能力培养为核心、创新能力培养为重点、基本知识模块组成，重视基础、专业知识和创新思维能力的培养基础上，全面提高研究生的创新能力和与高新技术产业紧密衔接的综合素质能力。

4.拓展不同研究方向的研究生对综合性、交叉性以及新兴学科知识的选择范围，前沿性内容为研究生的个性发展和思维拓展提供了较为广阔的空间。以完善知识结构，提高思维能力，强化实践能力为目标，突出实践性、应用性，使其具有先进的医学理念、严谨的科研思维和解决实际问题能力。

当前研究生教育的主要目标与模式，应根据“创新经验的传授创新技能的训练创新实践的开展”的理念与思路，培养研究生的科研创新能力、独立思考和知难而进能力、坚实理论基础和实践动手能力；养成良好的科研作风，坚忍不拔的学术精神，适应新形式发展与需求的高级复合型人才。我们对生物信息学专业研究生培养模式的改革思路探讨与我国当前研究生教育的主旋律相吻合，具有一定的实用性、效用性和广泛的应用前景。未来我们将继续探索，进一步优化研究生培养模式与方案，为生物信息学专业培养更多的创新型人才，为学校推进双一流大学建设贡献力量。

参考文献：

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[2]甄良康，君英爽.建构我国研究生培养模式的改革思路.学位与研究生教育，2013.

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