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浅谈生命科学与软件 软件工程一班 高钟烨 随着社会的发展，高新技术不断提升，计算机技术软件工程已成为各种事物继续发展的基础，软件为替他研究提供了根本性的帮助。 当然，现代生命学科的发展如果没有软件的辅助是不可想象的。没有软件的应用，就不可能有人类基因组学、蛋白质组学的成就。随着生命科学和数学、物理、软件等学科的交叉，生命科学得到了进一步发展。 生命科学的发展，使有关的数据、信息变得极其复杂丰富。为便于数据处理和实际问题的解决，目前已涌现出大量和生命科学有关的计算机软件，而且子程序库的存量也在逐年迅速增加，这为解决实际问题提供了相当方便的条件。所以，生命科学与软件有着紧密的联系。 生命科学是生物技术的基础，利用生物（或生物组织、细胞及其他组成部分）的特性和功能，设计、构建具有预期性能的新物质或新品系，以及与工程原理相结合，加工生产产品或提供服务的综合性技术。同时，孕育而生出生物信息技术，一个依靠计算机技术、通信技术、微电子技术结合而成，即是利用计算机进行信息处理，利用现代电子通信技术从事信息采集、存储、加工、利用以及相关产品制造、技术开发、信息服务的新学科。不可避免的，这些技术都要依靠软件来开发，拓展。生物信息技术（生命科学）与软件工程都是高新技术二者在新经济中并非此消彼长的关系，而是相辅相成，共同推进21世纪经济的快速发展。（1）生物技术的发展需要软件工程支撑生物技术发展需要特定软件技术的支持。生物技术及其产业的发展对于生物技术类软件的需求将进一步增加，软件技术将成为支撑生物技术及其产业发展的关键力量之一。在生物技术各领域中均需要相应的专业软件来支撑：1) 各类生物技术数据库的构建需要性能优良、更新换代迅速的软件技术；2) 核酸低级结构分析、引物设计、质粒绘图、序列分析、蛋白质低级结构分析、生化反应模拟等等也需要相应的软件及其技术支撑；3) 加强生物安全管理与生物信息安全管理也离不开软件及其技术发展的支持。软件工程同时为生物技术的发展提供强有力的计算工具。在现代生物技术发展过程中，计算机与高性能的计算技术发挥了巨大的推动作用。在赛莱拉基因研究公司、英国Sanger中心、美国怀特海德研究院、美国国家卫生研究院和中国科学院遗传所人类基因组中心联合绘制的人类基因组草图的发布中，美国多家研究机构特别强调正是信息技术厂商提供的高性能计算技术使这一切成为可能。同样，在被称为“生命科学阿波罗登月计划”的人类基因草图的诞生过程中，康柏公司的Alpha服务器也为研究人员提供了出色的计算动力。业界分析人士称，在这场激烈的基因解码竞赛背后隐含的是一场超级计算能力的竞赛，同时，这次竞赛有助于大众对超级计算机的超强能力形成普遍认知。在此之前，这些计算机软件一直默默无闻，他们被用于控制核反应堆、预报天气或是与世界级国际象棋大师同台对弈。如今，人们越来越清醒地认识到，软件在创造新品种的药物、治愈疾病以及最终使我们能够修复人类基因缺陷等方面是至关重要的，高性能计算可以为人类作出更大的贡献。（2） 生物技术为软件工程发展开辟了新的道路生物技术推动软件工程的发展。随着人类基因组计划各项任务的完成，有关核酸、蛋白质的序列和结构数据呈指数增长。面对如此巨大而复杂的数据，只有运用计算机进行数据管理、控制误差、加速分析过程，使得人类最终能够从中受益。然而要完成这些过程，并非一般的计算机力所能及，而需要具有更简洁算法的软件。因此，生物技术的发展将对软件提出更高的需求，从而推动信息产业的发展。比较有说服力的例子是，2002年11月22日出版的自然杂志上，以色列科学家宣布研制出一种由DNA分子和酶分子构成的微型“生物计算机”，一万亿个这样的计算机仅一滴水那样大，运算速度达到每秒10亿次，准确率为99.8%。当然像所有的新技术一样，有的科学家表示怀疑。他们认为，这种试管里的计算机存在致命的缺陷，因为生化反应本身存在一定的随机性，这种运算的结果可能不完全精确；而且，参与运算的DNA分子之间不能像传统计算机一样通信，只能“各自为战”，不足以处理一些大型计算。欧美各国及日本相继成立了生物信息数据中心，美国有国家生物技术信息中心(NCBI)、英国有欧洲生物信息研究所(ebi)、日本有70余家制药、生物及高技术公司组成的“生物产业信息化共同体”等。而戈德曼-萨克斯财团2001年的一份报告显示，美国国际商用机器公司(IBM)、SUN、康伯和摩托罗拉等公司每家已至少与生物技术公司和调研公司达成12项合作意向，共有140多项合作协议，合作内容涉及到各种技术领域，包括基因芯片，用计算机模拟药效等。这样就为软件的开发提供了更有利的工具，更快捷的计算方式也就是算法。要想更充分的来说明二者关系的密切，不放举个例子来说明。美国国家卫生研究院日前宣布，在2014财年将重点资助9个大脑研究领域。这是今年4月美国总统奥巴马推出人脑研究计划后，相关政府科研机构首次公布具体研究与实施细节。据悉，“脑计划”工作组提出了9个资助领域，全部获得国家卫生研究院院长（财苑）弗朗西斯柯林斯批准，这些领域包括:统计大脑细胞类型；建立大脑结构图；开发大规模神经网络记录技术；开发操作神经回路的工具；了解神经细胞与个体行为之间的联系；把神经科学实验与理论、模型、统计学等整合；描述人类大脑成像技术的机制；为科学研究建立收集人类数据的机制；知识传播与培训。在这其中多个领域都要运用软件工程的相关知识，没有软