信息科学与生命科学和医学的交叉领域.ppt

信息科学与生命科学和医学的交叉领域,李衍达,新世纪信息科学发展的一个重要趋势是对信息的研究与对物质，能量的研究的定义与融合。从科学的角度，复杂的物质与能量系统中的信息特征被日益发现起着关键的作用。对信息的研究成为理解这些复杂系统规律和机理的重要途径，从技术的角度，随着多种数据的大规模膨胀，信息技术成为很多领域中的核心技术和瓶颈，成为技术进步的一个关键的推动因素。对生命科学与医学来说，这两点显得越来越重要和越来越为人们所认可。,信息科学技术的应用,从本质上看，信息科学可应用于任何领域。但从更宽的视角来看，随着人类社会需求的发展，信息科学的交叉结合领域，重点也在变化。在过去许多年中，信息科学与技术应用有着显著效果的领域，如：通信，全球定位，石油勘探，医学影像，三维影像等,信息科学技术的应用,本世纪以来，人类社会面对的主要问题是：能源，水，可持续发展，环境对人类生存的影响，生命与健康；安全问题，包括各种灾害，疾病传播，以及网络安全等；脑与认知科学，等等,信息科学技术的未来,因此，我们面对的将来信息科技可能有显著效果的领域绿色能源的有效产生，分配和使用人类活动和全球变化的相互影响和机制环境保护问题对传染病，灾害，有毒物质的监测个人健康信息的廉价监测,信息科学技术的未来,我们面对的将来信息科技可能有显著效果的领域还有：无损医学诊断娱乐网络安全机器人系统节能运输与交通,信息科学与生命科学和医学的交叉领域是未来的一个重点,这里我重点的提出三个方向，即面对海量数据的基因组生物信息学与系统生物学中医药系统生物信息学健康信息学,信息科学与生命科学和医学的交叉领域,生命科学与信息科学是21世纪重要的前沿科学，这两大学科的交叉领域，是当今以及今后相当长时间内科学探索最活跃的领域之一。进入新世纪以来，在生命科学和医学突飞猛进的发展过程中，信息科学扮演了关键角色。,信息科学与生命科学和医学的交叉领域,大力促进信息科学与生命科学和医学交叉领域的基础研究，既对探索自然有着深刻的理论意义，又对保障人类健康有着重要的实际意义，将有力地提高人类对自身的认识水平，提升人民生活质量，减少国家医疗卫生资源的支出，从而对我国国家发展具有重要意义。,面对海量数据的基因组生物信息学与系统生物学研究,21世纪是生命科学的世纪，而信息科学在人们了解生命本质的过程中将扮演重要角色。生物信息学与系统生物学是信息科学与生命科学两大学科的交叉领域。近年来，继基因芯片之后，出现了超高通量的深度测序技术和对单个细胞的测序技术。这些大规模并行自动化测序能产生“日以T计”的超海量数据。,面对海量数据的基因组生物信息学与系统生物学研究,这些新技术为功能基因组学研究提供了崭新的途径，为揭示很多重要生物过程的基因调控规律提供了有效手段，同时也提出空前的生物信息学计算和存储需求，基因组学研究进入数据驱动的时代，生物信息学成为其中的核心。,面对海量数据的基因组生物信息学与系统生物学研究,如何存储、检索、挖掘和分析这些海量数据，从系统的角度研究重要生物过程的基因调控规律是当前生物信息学和系统生物学面临的巨大机遇和挑战。,面对海量数据的基因组生物信息学与系统生物学研究,本课题的研究重点是:面对海量的基因组学与系统生物学数据，以基因表达调控网络、生殖与发育过程中的表观遗传机制、细胞间的信号传递与响应、基因组个体间差异与及疾病易感性之间的关系等重要生物学问题为背景,面对海量数据的基因组生物信息学与系统生物学研究,本课题的研究重点是:研究高效的数据存储、检索和有效的复杂数据挖掘与分析方法，从信息和系统的角度认识重要生命过程的机理。这些研究将加深对重要生命过程的认识，推动信息科学与技术自身的发展，并为人们对重大疾病的认识和控制做出重要贡献。,中医药系统生物信息学,中医药是中华民族的瑰宝，中医药现代化是关系我国国计民生和人类健康的重大课题。然而，中医药现代化目前仍缺少有效的科学研究方法。中医学本质上具有系统科学的思想，揭示中医学的系统内涵需要突破传统方法或者还原式研究方法的局限。,中医药系统生物信息学,当前系统生物学、生物信息学的蓬勃发展，为从信息与系统的角度研究中医药的系统内涵提供了契机，也为信息科学理解复杂中医药系统带来了严峻挑战。因此，开展“中医药系统生物信息学”研究，将有助于建立中医药现代化的新思路与新方法，并从宏观水平和微观领域促进对人体系统的深入认识，在医学研究领域形成具有我国原创性的综合研究方式。,中医药系统生物信息学,重点研究领域包括：以系统生物学观点，综合中医药传统信息、现代疾病信息、生物功能信息、分子信息等多层次信息，对中医整体观、辨证论治的系统内涵开展研究；以若干重要疾病或重要病理生理环节为对象，基于复杂生物系统的观点，开展中药方剂综合干预的基本原理研究。,健康信息学,随着社会与经济的快速发展，人民的健康意识不断提升，国内外对于健康产业日益关注。与此同时，随着科技的进步，医疗领域的发展趋势已从目前对发病患者的治疗逐渐转变为以早期监测、早期预防、早期诊断、早期治疗的“早期医疗”模式并强调个体化的疾病诊疗方法。这将大大改善患者的治疗效果，并降低整个社会的医疗成本，减少国家卫生资源支出。,健康信息学,健康信息学致力于促进医疗和健康研究与信息科学、计算机科学的结合，通过整合DNA遗传信息、表观遗传信息、生物分子标记物、医学纳米影像以及医疗卫生数据等多方面的信息进行疾病风险预测、日常健康关护、疾病早期诊断，并为个体化医疗提供重要支持和决策参考。,健康信息学,课题研究重点分为三个层次：（1）研究人类基因组的个体差异，探究遗传信息对疾病产生的影响，为疾病风险评估、个体化的疾病治疗模式提供依据；（2）研究基于生物分子标记物、医学影像等多方面信息的疾病早期诊断方法，研究疾病早期发作机理，提供疾病预防及早期干预的有效依据；（3）基于疾病信息管理系统的分析，综合个体疾病治疗信息，研究