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【關(guān)鍵詞】新課改 高中生物 情景教學(xué)

情景教學(xué)是提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促使課堂教學(xué)效率提升的有效方法，對于課堂教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。本文以高中生物為例，對于如何使用情景教學(xué)，提升高中生物教學(xué)質(zhì)量作一簡要分析。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境

在教學(xué)過程中，要想取得良好的教學(xué)效果，就要學(xué)生能不斷地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題。從而增強(qiáng)他們的問題意識。在教學(xué)課堂中，通過問題情境的創(chuàng)設(shè)，讓學(xué)生的認(rèn)知沖突得到引發(fā)，從而讓學(xué)生探究的好奇心被引發(fā)出來。最終讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中想不斷詢問。比如，高中生物中，“減數(shù)分裂”是教學(xué)重點(diǎn)，同時(shí)也是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)。在教學(xué)過程中，如何才能激發(fā)學(xué)生的探究興趣呢？在導(dǎo)課的時(shí)候，我就向?qū)W生說：“有性生殖過程中，兩性生殖細(xì)胞是如何形成的？是否是有絲分裂？假若是，以人為例，結(jié)果會(huì)怎樣？”同時(shí)，對學(xué)生進(jìn)行相關(guān)知識的引導(dǎo)，學(xué)生從人的生殖發(fā)育過程出發(fā)，對不同細(xì)胞的染色體數(shù)量進(jìn)行分析。通過這樣的引導(dǎo)，學(xué)生很快就發(fā)現(xiàn)了學(xué)習(xí)中的問題。

就是：假如是兩性生殖細(xì)胞，和卵細(xì)胞的染色體數(shù)均為46條。但是在受精后，染色體的數(shù)量增加一倍，增加到92條。通過這種方式可以讓生物前后代遺傳性狀在一定程度上的改變。從中可以看出，通過有絲分裂不能得到有性生殖細(xì)胞。當(dāng)學(xué)習(xí)到這樣的程度，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了自己的原有的知識不能解決問題，于是就迫切想要通過學(xué)習(xí)新知識來解決這個(gè)問題。在這個(gè)時(shí)候，教師也要相機(jī)追問。對學(xué)生提問：“要保證子代與親代保持染色體不變其關(guān)鍵是什么？”對教師提出的這個(gè)問題，學(xué)生很輕松就回答出來：“產(chǎn)生的兩性生殖細(xì)胞的染色體數(shù)減半”。教師要將這個(gè)問題及時(shí)展示給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行自主探究，同時(shí)給學(xué)生一些指導(dǎo)。教師要引導(dǎo)學(xué)生對知識進(jìn)行歸納總結(jié)，這樣構(gòu)建起完善新的知識結(jié)構(gòu)。

二、創(chuàng)設(shè)生活情境

生物學(xué)科同其他學(xué)科相比較，主要表現(xiàn)在生活性更強(qiáng)更直接。主要原因是生活是學(xué)生生物學(xué)知識的基本來源。學(xué)生生物學(xué)知識的最大應(yīng)用場所也是表現(xiàn)生活場景中。因此，教師在教學(xué)過程中，要想創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境就要利用我們生活中的生動(dòng)具體的事實(shí)。比如，在對免疫進(jìn)行教學(xué)的時(shí)候，我們可以從生活中去防疫站打針的的場景輔助教學(xué)。講到病毒的相關(guān)知識的時(shí)候，可以將SARS流行時(shí)的情境穿來。比如，在講到呼吸的時(shí)候，可以從減肥等方面這些熟悉的，又是學(xué)生感興趣的場景進(jìn)行。但是，生物中有些知識同我們的距離是比較遠(yuǎn)的。在教學(xué)這些知識的時(shí)候，可以通過類比的方式來進(jìn)行。

三、創(chuàng)設(shè)直觀情境

在生物教學(xué)過程中，教師要通過直觀的手段，創(chuàng)設(shè)良好的教學(xué)情境。讓學(xué)生看到感覺到、能摸到他們所不理解的知識。教師可以通過實(shí)物模型、展示掛圖或多媒體課件這些形式，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)直觀的教學(xué)情境。教師將這些教學(xué)素材展示出來之后，可以采用生動(dòng)的語言進(jìn)行講解。調(diào)動(dòng)學(xué)生的感覺器官從而進(jìn)行有效性學(xué)習(xí)。從而讓學(xué)生感受到許多形象的生物學(xué)科知識。比如，在講述動(dòng)、植物細(xì)胞有絲分裂過程的時(shí)候，這些知識是比較枯燥難懂的，假如照著書本上的知識進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生會(huì)越聽越糊涂。在教學(xué)過程中，可以采用flas并配合精練的語言講解，通過這種形式可以獲得較好的教學(xué)效果。在教學(xué)過程中要運(yùn)用直觀情境創(chuàng)設(shè)方法，讓抽象的知識變得主觀?？梢杂行W(xué)生的思維能力。

四、創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境

在生物課堂的教學(xué)過程中，教師一定要將演示實(shí)驗(yàn)做到位。通過良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)情境，可以讓學(xué)生探究知識的熱情得到最大程度的激發(fā)。在高中生物課本中，沒有太多的演示實(shí)驗(yàn)。因此，教師要對教材進(jìn)行充分的挖掘，組織設(shè)計(jì)一些有效的實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生展示一個(gè)良好的、形象生動(dòng)的情境?？梢宰寣W(xué)生對生物學(xué)概念原理的理解與認(rèn)可。比如，在進(jìn)行“影響淀粉酶活性的條件”的實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以采取下列教學(xué)方法進(jìn)行。將學(xué)生進(jìn)行分組，可以采用平均人數(shù)的分法。當(dāng)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)之后，教師要引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程中的各種情況進(jìn)行必要的討論。教師也可以參與到具體的討論之后，從而引導(dǎo)學(xué)生從相應(yīng)的討論中找到生物實(shí)驗(yàn)過程中有著規(guī)律性的知識。從而可以將生物知識較好地展示出來。在這樣的討論階段，學(xué)生可以對自己的探究過程進(jìn)行回顧，從而對具體進(jìn)行深層次的探究。

總之，在教學(xué)過程中采用情境教學(xué)法的時(shí)候，要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行緊密的結(jié)合。在對教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行完成的時(shí)候，要緊密結(jié)合生活實(shí)際，創(chuàng)設(shè)較好的教學(xué)情境。同時(shí)要根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)不同的教學(xué)情境，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)得到激發(fā)，從而進(jìn)行有效性學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：新課改背景下 學(xué)科特點(diǎn) 生物教學(xué)情境 學(xué)習(xí)積極性主動(dòng)性

農(nóng)村中學(xué)的生源素質(zhì)一般較差，學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握不牢，對學(xué)習(xí)新知識普遍存在著畏難情緒，學(xué)生多半比較好動(dòng)貪玩，但他們也有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，那就是與大自然接觸的機(jī)會(huì)比較多，對生物的知識有著較多的生活體驗(yàn)，還保存著不泯滅的好奇心。如果我們教師能夠切實(shí)貫徹基礎(chǔ)教育課程改革的具體目標(biāo)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生形成積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)態(tài)度，就能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。興趣是最好的老師，就像昆蟲學(xué)家法布爾因?yàn)榕d趣耗費(fèi)一生來觀察昆蟲。我國數(shù)學(xué)家陳景潤，也因?yàn)槔蠋煹囊淮紊鷦?dòng)啟示激發(fā)他對數(shù)學(xué)皇冠上的明珠產(chǎn)生了濃厚的興趣、奮發(fā)圖強(qiáng)、潛心鉆研，終于在世界數(shù)學(xué)領(lǐng)域創(chuàng)立了“陳氏定理”。還有，興趣讓達(dá)爾忘記了異味將昆蟲含在口中……

自古至今，多少成功人士，他們的成就大多來源于不懈的追求，來自他們小時(shí)候的興趣與愛好，因此可以說興趣的力量是巨大的，不可估量的。

那么怎樣才能在農(nóng)村初中生物學(xué)教學(xué)的過程中激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)生物的興趣呢？并且使興趣持久，且轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)的動(dòng)力呢？培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)興趣的方法和途徑是多種多樣的，這也是“仁者見仁，智者見智”。本人主要從以下幾個(gè)方面來談一談自己如何培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的興趣。

一、充分發(fā)揮生物學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)――活生生的實(shí)物展現(xiàn)

生物學(xué)作為一門基礎(chǔ)性的自然科學(xué)，是研究各種生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)、生物在哪里？它就在每一個(gè)人身邊，在人與自然的奇妙天地，中學(xué)生正值花季少年，最富好奇心，有著強(qiáng)烈的求知欲，面對大千世界如此絢麗多彩的生命現(xiàn)象，必然會(huì)激發(fā)他們極大的興趣，必然有無數(shù)個(gè)為什么出現(xiàn)在他們腦海中，興趣會(huì)激發(fā)他們的好奇心和求知欲，引導(dǎo)他們主動(dòng)觀察思考，而這正是新課程改革所要達(dá)到的目標(biāo)。

盡可能利用本地常見的生物來演示來實(shí)驗(yàn)以便激發(fā)學(xué)生的興趣。例如在人教版七年級上冊第三單元《生物圈中的綠色植物》，本人利用學(xué)校依山傍海的獨(dú)特地理資源，采集了學(xué)校周邊常見的水綿、墻蘚、芒萁等植物在實(shí)驗(yàn)室上課、這些植物對學(xué)生來說，簡直熟悉到視而不見，但一旦擺放到實(shí)驗(yàn)臺上、又重新迅速激起他們的興趣，不約而同拿起放大鏡興趣盎然地仔細(xì)觀察探究。又如在講《開花和結(jié)果》時(shí)，讓學(xué)生解剖校園內(nèi)種植的羊蹄角的花，學(xué)生兩個(gè)人一組津津有味地拿起解剖工具在仔細(xì)地觀察探究，切實(shí)地在感受體驗(yàn)生物實(shí)驗(yàn)的奧妙。

二、利用學(xué)生形成教育資源，激發(fā)學(xué)生的興趣

本地的學(xué)生有許多家庭有開展養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)，許多學(xué)生長年累月耳聞目染，對此類生物可算是小行家，教師可在課前摸底調(diào)查統(tǒng)計(jì)，當(dāng)上到有關(guān)章節(jié)時(shí)、讓此類同學(xué)事先準(zhǔn)備，上課時(shí)當(dāng)主角、現(xiàn)身介紹、不足的地方他人補(bǔ)充討論，總結(jié)出本節(jié)的要點(diǎn)。又如講到八年級下冊《兩棲動(dòng)物的生殖和發(fā)育》。讓養(yǎng)牛蛙的同學(xué)們帶來幾只牛蛙、介紹牛蛙的一生，學(xué)生主動(dòng)參與，非常投入，他們興奮不已，經(jīng)過討論補(bǔ)充，歸納得出本節(jié)課所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，使學(xué)生對學(xué)習(xí)生物產(chǎn)生濃厚的興趣。

三、設(shè)計(jì)生物教學(xué)情境

激發(fā)學(xué)生的求知欲，精心設(shè)計(jì)良好的教學(xué)情境可以學(xué)生由境入情、學(xué)習(xí)進(jìn)入最佳狀態(tài)激發(fā)學(xué)生探究的欲望，運(yùn)用些詩句，設(shè)計(jì)一些提問，可以點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

在進(jìn)行《昆蟲的生殖和發(fā)育》的教學(xué)時(shí)、引用唐朝李商隱的詩“春蠶到死絲方盡，蠟炬成灰淚始干”，設(shè)計(jì)提問：“這首詩藝術(shù)性很好，但從家蠶的發(fā)育過程來分析，這首詩有不準(zhǔn)確的地方，應(yīng)如何改其中的兩個(gè)字，才可以使其既有科學(xué)性，又不失藝術(shù)性呢？”在講到細(xì)菌和真菌作為分解者參與物質(zhì)循環(huán)時(shí)、引用了“落紅不是無情物，化作春泥更護(hù)花”。并提出為什么，以激發(fā)學(xué)生探討問題的興趣。

四、建立友好和諧的師生關(guān)系

農(nóng)村學(xué)生有相當(dāng)一部分是留守兒童，缺少關(guān)愛，我們要多關(guān)心他們的日常生活，多與他們溝通，做他們的貼心朋友，使學(xué)生對老師產(chǎn)生信任感，建立民主和諧的師生關(guān)系。正如古人所說的“親其師而信其道”，教師逐步培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，增強(qiáng)他們的自信心。農(nóng)村學(xué)生上課時(shí)較靦腆，我們要多鼓勵(lì)他們，在探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，他們有時(shí)提出相反的錯(cuò)誤看法時(shí)，我們也要靈活駕馭課堂給以學(xué)生表現(xiàn)的機(jī)會(huì)，巧妙設(shè)置疑問，并加以指導(dǎo)點(diǎn)撥，促使學(xué)生認(rèn)真思考，幫助學(xué)生解答疑問，從而激發(fā)了學(xué)生的興趣性和積極性，形成健康積極的心態(tài)，主動(dòng)學(xué)習(xí)，進(jìn)取向上。學(xué)習(xí)生物的興趣也就自然高漲起來。

五、 加強(qiáng)課堂教學(xué)與日常生活的聯(lián)系

初中學(xué)生活潑好動(dòng)，好奇心強(qiáng)，常常會(huì)對生活中碰到的事情產(chǎn)生疑問。教師可以利用學(xué)生的這種心理特征，把初中生物學(xué)教學(xué)融入生活，挖掘課程中的趣味性，有利于學(xué)生對生物知識的理解和掌握，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（一）關(guān)注社會(huì)生活中的熱點(diǎn)問題

在信息時(shí)代，社會(huì)新聞逐漸滲透到學(xué)生的日常生活中，社會(huì)新聞中蘊(yùn)藏著豐富的生物教育資源，并且其傳播范圍廣，傳播速度快，把這些教育資源應(yīng)用到日常教學(xué)中，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也有利于學(xué)生情感態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)。

（二）關(guān)心家庭生活中的細(xì)節(jié)問題

將生活中產(chǎn)生的問題引入課堂教學(xué)后，不僅能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開拓學(xué)生的視野、培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用的能力，同時(shí)也能提高課堂教學(xué)的效率，培養(yǎng)學(xué)生熱愛自然、珍惜生命的高尚情操。

我國古代偉大的教育家孔子說過：“知之者不如好知者?！毙睦韺W(xué)研究指出：學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣能喚起學(xué)生的求知欲，推動(dòng)學(xué)生克服學(xué)習(xí)上的困難。物理學(xué)家愛因斯坦說：“興趣是最好老師、它永遠(yuǎn)勝過責(zé)任感?！笨梢娂ぐl(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，那么他就會(huì)自覺動(dòng)、熱心地、專業(yè)致志地去接受新知識，變苦學(xué)為樂學(xué)、變要我學(xué)為我要學(xué)，從而事半功倍地完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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“生物信息學(xué)”是英文單詞“bioinformatics”的中文譯名，其概念是1956年在美國田納西州gatlinburg召開的“生物學(xué)中的信息理論”討論會(huì)上首次被提出的［1］，由美國學(xué)者lim在1991年發(fā)表的文章中首次使用。生物信息學(xué)自產(chǎn)生以來，大致經(jīng)歷了前基因組時(shí)代、基因組時(shí)代和后基因組時(shí)代三個(gè)發(fā)展階段［2］。2003年4月14日，美國人類基因組研究項(xiàng)目首席科學(xué)家collins f博士在華盛頓隆重宣布人類基因組計(jì)劃（human genome project，hgp）的所有目標(biāo)全部實(shí)現(xiàn)［3］。這標(biāo)志著后基因組時(shí)代（post genome era，pge）的來臨，是生命科學(xué)史中又一個(gè)里程碑。生物信息學(xué)作為21世紀(jì)生物技術(shù)的核心，已經(jīng)成為現(xiàn)代生命科學(xué)研究中重要的組成部分。研究基因、蛋白質(zhì)和生命，其研究成果必將深刻地影響農(nóng)業(yè)。本文重點(diǎn)闡述生物信息學(xué)在農(nóng)業(yè)模式植物、種質(zhì)資源優(yōu)化、農(nóng)藥的設(shè)計(jì)開發(fā)、作物遺傳育種、生態(tài)環(huán)境改善等方面的最新研究進(jìn)展。

1.生物信息學(xué)在農(nóng)業(yè)模式植物研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

1997年5月美國啟動(dòng)國家植物基因組計(jì)劃（npgi），旨在繪出包括玉米、大豆、小麥、大麥、高粱、水稻、棉花、西紅柿和松樹等十多種具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的關(guān)鍵植物的基因圖譜。國家植物基因組計(jì)劃是與人類基因組工程（hgp）并行的龐大工程［4］。近年來，通過各國科學(xué)家的通力合作，植物基因組研究取得了重大進(jìn)展，擬南芥、水稻等模式植物已完成了全基因組測序。人們可以使用生物信息學(xué)的方法系統(tǒng)地研究這些重要農(nóng)作物的基因表達(dá)、蛋白質(zhì)互作、蛋白質(zhì)和核酸的定位、代謝物及其調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)等，從而從分子水平上了解細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能［5］。目前已經(jīng)建立的農(nóng)作物生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫研究平臺有植物轉(zhuǎn)錄本（ta）集合數(shù)據(jù)庫tigr、植物核酸序列數(shù)據(jù)庫plantgdb、研究玉米遺傳學(xué)和基因組學(xué)的mazegdb數(shù)據(jù)庫、研究草類和水稻的gramene數(shù)據(jù)庫、研究馬鈴薯的pomamo數(shù)據(jù)庫，等等。

2.生物信息學(xué)在種質(zhì)資源保存研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

種質(zhì)資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要資源，它包括許多農(nóng)藝性狀（如抗病、產(chǎn)量、品質(zhì)、環(huán)境適應(yīng)性基因等）的等位基因。植物種質(zhì)資源庫是指以植物種質(zhì)資源為保護(hù)對象的保存設(shè)施。至1996年，全世界已建成了1300余座植物種質(zhì)資源庫，在我國也已建成30多座作物種質(zhì)資源庫。種質(zhì)入庫保存類型也從單一的種子形式，發(fā)展到營養(yǎng)器官、細(xì)胞和組織，甚至dna片段等多種形式。保護(hù)的物種也從有性繁殖植物擴(kuò)展到無性繁殖植物及頑拗型種子植物等［6］。近年來，人們越來越多地應(yīng)用各種分子標(biāo)記來鑒定種質(zhì)資源。例如微衛(wèi)星、aflp、ssap、rbip和snp等。由于對種質(zhì)資源進(jìn)行分子標(biāo)記產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，因此需要建立生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫和采用分析工具來實(shí)現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)分析等［7］。

3.生物信息學(xué)在農(nóng)藥設(shè)計(jì)開發(fā)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的藥物研制主要是從大量的天然產(chǎn)物、合成化合物，以及礦物中進(jìn)行篩選，得到一個(gè)可供臨床使用的藥物要耗費(fèi)大量的時(shí)間與金錢。生物信息學(xué)在藥物研發(fā)中的意義在于找到病理過程中關(guān)鍵性的分子靶標(biāo)、闡明其結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)能激活或阻斷生物大分子發(fā)揮其生物功能的治療性藥物，使藥物研發(fā)之路從過去的偶然和盲目中找到正確的研發(fā)方向。生物信息學(xué)為藥物研發(fā)提供了新的手段［8，9］，導(dǎo)致了藥物研發(fā)模式的改變［10］。目前，生物信息學(xué)促進(jìn)農(nóng)藥研制已有許多成功的例子。itzstein等設(shè)計(jì)出兩種具有與唾液酸酶結(jié)合化合物：4-氨基-neu5ac2en和4-胍基-neu5ac2en。其中，后者是前者與唾液酸酶的結(jié)合活性的250倍［11］。目前，這兩種新藥已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。tang sy等學(xué)者研制出新一代抗aids藥物saquinavir［12］。pungpo等已經(jīng)設(shè)計(jì)出幾種新型高效的抗hiv-1型藥物［13］。楊華錚等人設(shè)計(jì)合成了十多類數(shù)百個(gè)除草化合物，經(jīng)生物活性測定，部分化合物的活性已超過商品化光合作用抑制劑的水平［14］。

現(xiàn)代農(nóng)藥的研發(fā)已離不開生物信息技術(shù)的參與，隨著生物信息學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步完善和發(fā)展，將會(huì)大大降低藥物研發(fā)的成本，提高研發(fā)的質(zhì)量和效率。

4.生物學(xué)信息學(xué)在作物遺傳育種研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著主要農(nóng)作物遺傳圖譜精確度的提高，以及特定性狀相關(guān)分子基礎(chǔ)的進(jìn)一步闡明，人們可以利用生物信息學(xué)的方法，先從模式生物中尋找可能的相關(guān)基因，然后在作物中找到相應(yīng)的基因及其位點(diǎn)。農(nóng)作物的遺

傳學(xué)和分子生物學(xué)的研究積累了大量的基因序列、分子標(biāo)記、圖譜和功能方面的數(shù)據(jù)，可通過建立生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫來整合這些數(shù)據(jù)，從而比較和分析來自不同基因組的基因序列、功能和遺傳圖譜位置［15］。在此基礎(chǔ)上，育種學(xué)家就可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)模型來提出預(yù)測假設(shè)，從多種復(fù)雜的等位基因組合中建立自己所需要的表型，然后從大量遺傳標(biāo)記中篩選到理想的組合，從而培育出新的優(yōu)良農(nóng)作物品種。

5.生物信息學(xué)在生態(tài)環(huán)境平衡研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

在生態(tài)系統(tǒng)中，基因流從根本上影響能量流和物質(zhì)流的循環(huán)和運(yùn)轉(zhuǎn)，是生態(tài)平衡穩(wěn)定的根本因素。生物信息學(xué)在環(huán)境領(lǐng)域主要應(yīng)用在控制環(huán)境污染方面，主要通過數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)的運(yùn)用構(gòu)建遺傳工程特效菌株，以降解目標(biāo)基因及其目標(biāo)污染物為切入點(diǎn)，通過降解污染物的分子遺傳物質(zhì)核酸 dna，以及生物大分子蛋白質(zhì)酶，達(dá)到催化目標(biāo)污染物的降解，從而維護(hù)空氣［16］、水源、土地等生態(tài)環(huán)境的安全。

美國農(nóng)業(yè)研究中心（ars） 的農(nóng)藥特性信息數(shù)據(jù)庫（ppd） 提供 334 種正在廣泛使用的殺蟲劑信息，涉及它們在環(huán)境中轉(zhuǎn)運(yùn)和降解途徑的16種最重要的物化特性。日本豐橋技術(shù)大學(xué)（toyohashi university of technology） 多環(huán)芳烴危險(xiǎn)性有機(jī)污染物的物化特性、色譜、紫外光譜的譜線圖。美國環(huán)保局綜合風(fēng)險(xiǎn)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫（iris） 涉及 600種化學(xué)污染物，列出了污染物的毒性與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)參數(shù)，以及分子遺傳毒性參數(shù)［17］。除此之外，生物信息學(xué)在生物防治［18］中也起到了重要的作用。網(wǎng)絡(luò)的普及，情報(bào)、信息等學(xué)科的資源共享，勢必會(huì)創(chuàng)造出一個(gè)環(huán)境微生物技術(shù)信息的高速發(fā)展趨勢。

6.生物信息學(xué)在食品安全研究領(lǐng)域中的應(yīng)用

食品在加工制作和存儲過程中各種細(xì)菌數(shù)量發(fā)生變化，傳統(tǒng)檢測方法是進(jìn)行生化鑒定，但所需時(shí)間較長，不能滿足檢驗(yàn)檢疫部門的要求，運(yùn)用生物信息學(xué)方法獲得各種致病菌的核酸序列，并對這些序列進(jìn)行比對，篩選出用于檢測的引物和探針，進(jìn)而運(yùn)用pcr法［19］、rt-pcr法、熒光rt-pcr法、多重pcr［20］和多重?zé)晒舛縫cr等技術(shù)，可快速準(zhǔn)確地檢測出細(xì)菌及病毒。此外，對電阻抗、放射測量、elisa法、生物傳感器、基因芯片等［21-25］技術(shù)也是未來食品病毒檢測的發(fā)展方向。

轉(zhuǎn)基因食品檢測是通過設(shè)計(jì)特異性的引物對食品樣品的dna提取物進(jìn)行擴(kuò)增，從而判斷樣品中是否含有外源性基因片段［26］。通過對轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫信息的及時(shí)更新，可準(zhǔn)確了解各國新出現(xiàn)和新批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品，便于查找其插入的外源基因片段，以便及時(shí)對檢驗(yàn)方法進(jìn)行修改。目前由于某些通過食品傳播的病毒具有變異特性，以及檢測方法的不完善等因素影響，生物信息學(xué)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用還比較有限，但隨著食品安全檢測數(shù)據(jù)庫的不斷完善，相信相關(guān)的生物信息學(xué)技術(shù)將在食品領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。 　生物信息學(xué)廣泛用于農(nóng)業(yè)科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域，但是僅有信息資源是不夠的，選出符合自己需求的生物信息就需要情報(bào)部門，以及信息中介服務(wù)機(jī)構(gòu)提供相關(guān)服務(wù)，通過出版物、信息共享平臺、數(shù)字圖書館、電子論壇等信息媒介的幫助，科研工作者可快速有效地找到符合需要的信息。目前我國生物信息學(xué)發(fā)展還很不均衡，與國際前沿有一定差距，這需要從事信息和科研的工作者們不斷交流，使得生物信息學(xué)能夠更好地為我國農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展發(fā)揮作用。

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篇4

關(guān)鍵詞:Java教學(xué);案例驅(qū)動(dòng);生物信息學(xué)專業(yè);醫(yī)科院校

中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

1引言

隨著生物信息學(xué)研究的飛速發(fā)展,帶來了對開源、可重復(fù)利用和面向?qū)ο蟮某绦虬蛙浖钠惹行枨?。Java作為面向?qū)ο缶幊陶Z言工具,在生物信息學(xué)的研究中具有廣泛的應(yīng)用。目前,學(xué)界已經(jīng)針對生物信息學(xué)中的各種問題,開發(fā)了很多基于Java的軟件工具,比如BioJava、Cytoscape等等。BioJava是用于分析和表示生物序列(如DNA、RNA和蛋白質(zhì))的基礎(chǔ)庫;Cytoscape是用于繪制和分析各種生物學(xué)網(wǎng)絡(luò),基于Cytoscape的插件已達(dá)數(shù)百種,針對各種類型的網(wǎng)絡(luò)給出更有針對性的分析。此外,美國國立生物技術(shù)信息中心NCBI[4]作為生物信息學(xué)領(lǐng)域最權(quán)威和廣泛使用的平臺也提供了相應(yīng)的Java API。這些都說明Java是從事生物信息學(xué)研究的強(qiáng)有力的工具。

在醫(yī)科院校生物信息專業(yè)開設(shè)Java課程,特別是在完成生物信息相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程后,學(xué)生通過學(xué)習(xí)Java課程,會(huì)使學(xué)生掌握從事生物信息研究的平臺工具,從而更好的完成理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐環(huán)節(jié)的跨越。為了講授好Java語言這門課程,我們對醫(yī)科院校生物信息專業(yè)本科生的特點(diǎn)進(jìn)行了深入的分析,并在我們的教學(xué)實(shí)踐中注重與科研實(shí)踐相結(jié)合,注重課程之間相銜接,注重課內(nèi)課外相促進(jìn),寓學(xué)于做,以練帶學(xué),取得了較好的教學(xué)效果。

2由淺入深,注重課程聯(lián)系,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

作為一名醫(yī)科院校生物信息專業(yè)的學(xué)生,要求既要有良好的數(shù)理基礎(chǔ)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用知識,又要有較為系統(tǒng)扎實(shí)的生物信息學(xué)理論基礎(chǔ),學(xué)習(xí)廣泛的課程,涉及數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)、生物等多個(gè)學(xué)科。計(jì)算機(jī)只是作為生物信息學(xué)學(xué)習(xí)和研究的應(yīng)用工具,醫(yī)科生不可能進(jìn)行計(jì)算機(jī)專業(yè)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。因此,醫(yī)科生普遍對自己的編程能力缺乏信心。針對這樣的情況,我們在教學(xué)實(shí)踐時(shí)會(huì)用一些生動(dòng)有趣,并且?guī)拙浜唵蔚拇a就能實(shí)現(xiàn)的功能,先把復(fù)雜的問題簡單化,隨著課程的不斷推進(jìn),學(xué)生慢慢入門,再把簡單的問題逐漸復(fù)雜化,讓學(xué)生認(rèn)識到編程語言不僅精妙深刻,而且博大精深,程序也可以編寫的很美妙,這的確是可以終其一生去不斷研究和探索的深刻學(xué)問。這樣就使學(xué)生產(chǎn)生自己繼續(xù)鉆研下去的興趣。

要增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)力,提升本課程在整個(gè)課程體系中的地位和作用也是十分重要的,因此在授課過程中我們非常注重與其他課程的銜接和聯(lián)系,結(jié)合其他課程,設(shè)計(jì)案例。比如,此門Java課程與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在同一學(xué)期開課,用applet實(shí)現(xiàn)分形幾何中的繪圖算法,即增強(qiáng)了Java的教學(xué)效果,又加深學(xué)生對圖形學(xué)理論的理解。此外,之前開設(shè)過的數(shù)據(jù)庫原理,如果在Java的教學(xué)中引入數(shù)據(jù)庫的連接和數(shù)據(jù)庫操作,豈不知新而溫故。

3案例驅(qū)動(dòng),結(jié)合科研實(shí)際,提升課堂教學(xué)效果

在教學(xué)中,我們采用案例驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方法,每一部分的理論知識,都要配以相應(yīng)的案例講解來幫助學(xué)生消化和理解理論知識。教師講解的案例都是代碼級別的,定義規(guī)范,流程清楚,可讀性強(qiáng),具備參考價(jià)值,這樣可以促使學(xué)生養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣。另外,教師以多媒體手段演示代碼的編制調(diào)試過程,使學(xué)生對編程環(huán)境更加熟悉,能夠靈活運(yùn)用跟蹤、斷點(diǎn)等調(diào)試手段,使學(xué)生能夠置身于程序開發(fā)的氛圍中,而不是被動(dòng)的接受。

為了讓學(xué)生更深刻的了解Java在生物信息領(lǐng)域研究中的實(shí)際應(yīng)用,我們在教學(xué)中所使用的實(shí)例大部分來源于生物信息學(xué)科研實(shí)踐中遇到的具體問題,把對這些實(shí)際的生物信息學(xué)問題的解決方案轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)的生動(dòng)案例,讓學(xué)生看得到這些編程技術(shù)的實(shí)際作用,在學(xué)習(xí)中慢慢滲透和培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。生物信息學(xué)是現(xiàn)代的前沿學(xué)科,很多畢業(yè)生將來可能會(huì)繼續(xù)從事相關(guān)的科研工作,因此這方面的培養(yǎng)是非常必要的。如表1所示,我們列舉了部分具體的教學(xué)內(nèi)容及相應(yīng)采用的實(shí)例。

表1教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)案例

教學(xué)內(nèi)容 典型案例

Java基礎(chǔ)知識 基因類和蛋白類的定義;實(shí)現(xiàn)基因DNA序列向蛋白氨基酸序列的轉(zhuǎn)化算法。

Java與文件操作 實(shí)現(xiàn)多種分析軟件的輸入、輸出數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換,主要用到BufferedReader、BufferedWriter、FileReader、FileWriter等類。

Java Applet 根據(jù)用戶提供的轉(zhuǎn)錄因子集合,動(dòng)態(tài)繪制這些轉(zhuǎn)錄因子所參與的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖;用applet實(shí)現(xiàn)分形集合中的繪圖算法。

Java與Servlet 簡單實(shí)現(xiàn)多物種的轉(zhuǎn)錄因子和靶基因注釋系統(tǒng),即根據(jù)用戶輸入的轉(zhuǎn)錄因子或靶基因列表和選擇的物種信息,以表單形式返回相對應(yīng)的靶基因或轉(zhuǎn)錄因子信息。

Java與數(shù)據(jù)庫 通過連接數(shù)據(jù)庫,查詢得到轉(zhuǎn)錄因子與靶基因間的對應(yīng)關(guān)系,以及添加、修改和刪除數(shù)據(jù)庫中的轉(zhuǎn)錄因子與靶基因間的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)。

Java與網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)有的基于Web的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)預(yù)測工具M(jìn)atch只支持單個(gè)序列的輸入,不支持批量預(yù)測,通過網(wǎng)絡(luò)編程利用Match工具實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的批量預(yù)測。

4以練帶學(xué),鼓勵(lì)自主學(xué)習(xí),培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力

師傅領(lǐng)進(jìn)門,修行靠個(gè)人。授課的目的是為了讓學(xué)生牢牢掌握J(rèn)ava這門工具,要熟練掌握語言工具,動(dòng)手聯(lián)系往往比單純的理論學(xué)習(xí)來得更重要。在課堂上教師通過對典型案例的講授,教給了學(xué)生解決某些具體問題的方法,激發(fā)了學(xué)生渴望親自動(dòng)手實(shí)踐的熱情,他們愿意通過自己的努力來制作一份豐富的“大餐”。通過布置課程大作業(yè),使其作為課程考試的一部分,這樣就可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力。

課外大作業(yè)涉及了較為完整的軟件開發(fā)過程,包括前期的系統(tǒng)設(shè)計(jì),到后期的程序歸檔,以及幫助文檔的編寫和制作,通過這個(gè)流程讓學(xué)生了解Java軟件開發(fā)的全過程,積累了一定的軟件開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。為激發(fā)大家的積極性,我們不限制題目內(nèi)容,大家可以根據(jù)自己的興趣,自己選題,以下列舉學(xué)生的一些課程大作業(yè)的題目:分形樹,Koch雪花,Flamboyent皇冠等計(jì)算圖形學(xué)中分形幾何圖形的實(shí)現(xiàn);讀心術(shù)、拼寫練習(xí)、圍棋對弈等游戲的制作;計(jì)算器、日常事務(wù)管理器等工具軟件的實(shí)現(xiàn);還有分析基因序列特征、繪制蛋白互作網(wǎng)絡(luò)圖、批量預(yù)測轉(zhuǎn)錄調(diào)控關(guān)系等等的生物信息學(xué)軟件。其中基本涵蓋了上課時(shí)所講授的大部分相關(guān)技術(shù),我們對用到每種技術(shù)的使用頻率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。如圖1所示。

教為不教是我們教學(xué)的一個(gè)重要目的,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力是學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐能力的基本要求。在進(jìn)行課程大作業(yè)的實(shí)踐中,我們鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用各種信息資源(如網(wǎng)絡(luò)、書籍)來解決問題,利用搜索工具求解,通過專業(yè)論壇向其他編程愛好者請教,共同探討來解決困難等等;我們提倡學(xué)生使用JDK幫助文檔來查閱各種Java類的用法,而不是死記硬背,允許學(xué)習(xí)和利用他人已經(jīng)編好的程序,

就像搭積木一樣,逐漸累積起自己的知識體系,通過消化吸收他人的解題思想,通過查閱資料來解決自己的課程設(shè)計(jì)問題,培養(yǎng)學(xué)生舉一反三的能力。

圖1學(xué)生在課程實(shí)踐中應(yīng)用到的Java技術(shù)

5小結(jié)

為了提升Java課程的教學(xué)效果,在授課過程中我們對教學(xué)方法做了很多的探索和實(shí)踐,緊緊圍繞學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、課堂教學(xué)效果、創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)這幾個(gè)環(huán)節(jié)開展教學(xué)研究與教學(xué)實(shí)踐,同時(shí)也很好的把握住了Java這門工具性語言實(shí)踐性強(qiáng)以及在醫(yī)科院校生物信息學(xué)專業(yè)應(yīng)用目標(biāo)明確的特點(diǎn),從科研實(shí)踐中提取大量案例融入課堂教學(xué),并通過課外大作業(yè)進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)理論,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用能力,取得了較好的教學(xué)效果,可以為同行提供一些借鑒。

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篇5

【關(guān)鍵詞】信息時(shí)代;醫(yī)學(xué)信息化;發(fā)展前景;研究

1.引言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，加快了人類信息社會(huì)的建設(shè)步伐，信息化、數(shù)字化已經(jīng)逐漸進(jìn)入到醫(yī)學(xué)的各領(lǐng)域中，成為醫(yī)學(xué)界不可或缺的重要工具與手段。信息技術(shù)的高速發(fā)展正改變著醫(yī)學(xué)的教學(xué)、研究、醫(yī)療服務(wù)等的諸多傳統(tǒng)方式，并隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展而不斷推陳出新。但是，我們不能否認(rèn)，現(xiàn)代信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用不僅為醫(yī)學(xué)的認(rèn)知帶來了新的渠道，轉(zhuǎn)變了醫(yī)學(xué)的思想觀念與工作方式，同時(shí)也為醫(yī)學(xué)界帶來了一些問題，例如：新的倫理問題等。因此，在醫(yī)學(xué)信息化建設(shè)迅速發(fā)展的今天，如何才能更好的將信息技術(shù)運(yùn)用到醫(yī)學(xué)中，醫(yī)學(xué)信息化的發(fā)展前景如何？對醫(yī)學(xué)界具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義與長遠(yuǎn)意義。

不可否認(rèn)，醫(yī)學(xué)信息化的建設(shè)是長期的，只有符合醫(yī)學(xué)發(fā)展的信息化才具有生命力。在醫(yī)院中，我們隨處可見的CT、彩超等大型的數(shù)字化醫(yī)療設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各種醫(yī)療收費(fèi)系統(tǒng)、醫(yī)療信息處理系統(tǒng)等，還有在醫(yī)學(xué)教學(xué)、科研領(lǐng)域，都逐漸開始使用現(xiàn)代信息技術(shù)的輔助來提升教學(xué)與科研的水平。信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用與改造與創(chuàng)新，使得醫(yī)學(xué)的教學(xué)、科研、臨床、管理、藥品、醫(yī)學(xué)器械的研制等都在借助信息技術(shù)來加快自身的發(fā)展，很難想象沒有現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的醫(yī)學(xué)院校或者醫(yī)院將會(huì)使什么模樣。

2.信息時(shí)代醫(yī)學(xué)信息化所面臨的新挑戰(zhàn)

2.1 數(shù)據(jù)的共享問題

美國在醫(yī)學(xué)信息化數(shù)據(jù)的共享方面比較開放，美國的國立生物技術(shù)信息中心中存儲大量的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息對科學(xué)家是無償提供研究的。但是，在我國的生物醫(yī)學(xué)研究部門或者是醫(yī)療機(jī)構(gòu)中，已經(jīng)積累了大量的科研與臨床數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)目前大多數(shù)仍處于獨(dú)立使用的狀態(tài)中，各機(jī)構(gòu)之間缺乏數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象嚴(yán)重制約著我國生物醫(yī)學(xué)的研究與發(fā)展，同時(shí)也為我國社會(huì)醫(yī)療健康保障體系的建立帶來了困難。在實(shí)際中，這些醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間由于存在各種利益關(guān)系，一般都對自己所持有的醫(yī)學(xué)科研數(shù)據(jù)及診療數(shù)據(jù)資料保密，不愿意向同行與社會(huì)提供數(shù)據(jù)共享的服務(wù)。

2.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的問題

美國的著名勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)基因租的科學(xué)部主任表示，最理想的狀態(tài)就是能夠建立統(tǒng)一的電子醫(yī)療系統(tǒng)，這些醫(yī)療病歷系統(tǒng)應(yīng)該具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。但是，在我國的醫(yī)學(xué)現(xiàn)實(shí)中并非如此。各醫(yī)院存儲的各種數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不同，不同的系統(tǒng)在存儲的信息方面也不一樣，目前，醫(yī)療系統(tǒng)與醫(yī)療科研機(jī)構(gòu)之間的信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)很難實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。究其原因主要是由于各種醫(yī)療設(shè)備的生產(chǎn)廠家、醫(yī)療系統(tǒng)的軟件開發(fā)商之間的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各不相同造成的。例如：不同的醫(yī)院對信息管理系統(tǒng)中的電子病例數(shù)據(jù)信息的記錄格式、標(biāo)準(zhǔn)不同，而信息中心的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備在構(gòu)架上也不相同，這就造成各醫(yī)院之間的醫(yī)療數(shù)據(jù)信息無法實(shí)現(xiàn)交流溝通、共享。如果同一個(gè)病人想在不同的醫(yī)院進(jìn)行治療，就必須在不同的醫(yī)院分別再做一次相應(yīng)的檢查，這不僅增加了病人的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，嚴(yán)重的更影響了病人的最佳治療時(shí)期。因此，要想在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)信息化就必須先打破各醫(yī)院之間的技術(shù)壁壘，解決信息化的標(biāo)準(zhǔn)化問題。

2.3 醫(yī)學(xué)信息化綜合應(yīng)用型人才嚴(yán)重匱乏

目前，醫(yī)學(xué)信息學(xué)是建立在生物醫(yī)學(xué)、信息技術(shù)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、管理學(xué)等多學(xué)科基礎(chǔ)上的一門交叉性的學(xué)科，在實(shí)際中，真正了解并掌握、精通信息科學(xué)知識的專業(yè)人才非常少。為了真正實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)信息化并促進(jìn)多學(xué)科的研究與教學(xué)，于2009年美國的特拉華大學(xué)創(chuàng)立了生物信息學(xué)與計(jì)算機(jī)生物學(xué)中心，這一中心集中了來自美國的5個(gè)學(xué)院的60多名知名教師，并創(chuàng)立了負(fù)責(zé)多個(gè)生物信息學(xué)教育的研究項(xiàng)目?？v觀我國高校的現(xiàn)狀，還尚未成立專門的醫(yī)學(xué)信息專業(yè)，或者是生物醫(yī)學(xué)與信息學(xué)相交叉的學(xué)科專業(yè)。在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中的一些復(fù)合型研究人才大部分是由學(xué)生自己自學(xué)而成的，或者是由不同學(xué)科的導(dǎo)師共同培養(yǎng)而成的。這種狀況就造成我國醫(yī)療信息化應(yīng)用人才的嚴(yán)重匱乏，并為我國醫(yī)療信息化人才的培養(yǎng)帶來了阻礙。不過我們堅(jiān)信，在不久的將來，我國的醫(yī)學(xué)教育界一定會(huì)認(rèn)識到這一問題。

3.信息時(shí)代醫(yī)學(xué)信息化的發(fā)展前景

3.1 醫(yī)學(xué)信息化正朝著遠(yuǎn)程醫(yī)療與區(qū)域醫(yī)療的信息化發(fā)展

早在上世紀(jì)90年代，我國就曾經(jīng)提出過實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展，很多偏遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)院與大城市中具有實(shí)力的綜合醫(yī)院之間建立了遠(yuǎn)程醫(yī)療咨詢會(huì)與會(huì)診聯(lián)系，但是由于當(dāng)時(shí)采取的是調(diào)制解調(diào)器的電話網(wǎng)絡(luò)或較高成本的衛(wèi)星傳輸信息，在實(shí)際應(yīng)用中很難得以實(shí)現(xiàn)，因此也就未在全國范圍內(nèi)進(jìn)行推廣。進(jìn)入信息時(shí)代，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)音頻技術(shù)、視頻會(huì)議技術(shù)等在醫(yī)學(xué)界得到廣泛的推廣，并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程醫(yī)療教育，從而推動(dòng)了我國醫(yī)學(xué)影像信息的異地遠(yuǎn)程傳輸，進(jìn)一步推動(dòng)了我國的遠(yuǎn)程醫(yī)療發(fā)展。隨著醫(yī)學(xué)界對信息共享、電子病歷等問題的探討與研究，我國醫(yī)學(xué)信息化逐漸向著區(qū)域醫(yī)療衛(wèi)生信息化的方向發(fā)展。

3.2 數(shù)字化醫(yī)院是醫(yī)學(xué)信息化發(fā)展的必然趨勢

目前對于數(shù)字化醫(yī)院的定義至今還尚無定論，從一般意義上來看，它與醫(yī)學(xué)信息化所寓意的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容并不存在本質(zhì)上的區(qū)別。目前，我國以病人為中心的HIS建設(shè)還處于初級階段，雖然已經(jīng)在很多方面發(fā)揮了重大作用，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足病人、醫(yī)護(hù)人員、管理者實(shí)現(xiàn)方便、低廉、高效、安全的就診環(huán)境與模式，因此，數(shù)字化醫(yī)院的發(fā)展還需要建立信息化條件下合理的診療流程與復(fù)合業(yè)務(wù)的需求。總之，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化醫(yī)院在研究、開發(fā)、應(yīng)用方面還存在很大的發(fā)展空間。

總之，目前我國醫(yī)療領(lǐng)域信息化應(yīng)用還屬于起步階段，還存在一些問題。但是我們堅(jiān)信，在不遠(yuǎn)的將來，在我國政策的推動(dòng)下、在信息科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展下，信息時(shí)代醫(yī)療信息化的發(fā)展將不斷深入，將在我國生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得到不斷地發(fā)展與進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]許德瑋，桑梓勤.基于云計(jì)算的醫(yī)療衛(wèi)生位置服務(wù)平臺研究[J].醫(yī)學(xué)信息學(xué)雜志，2013（6）：8-13.

篇6

【關(guān)鍵詞】醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘;挖掘特點(diǎn);挖掘過程;應(yīng)用現(xiàn)狀

1.引言

在臨床研究中，隨著近年來大型醫(yī)院信息管理系統(tǒng)的發(fā)展，有關(guān)病人和疾病的電子格式的數(shù)據(jù)日益增多，通過臨床日常工作和各項(xiàng)檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行的數(shù)據(jù)采掘研究也逐年增加。有人應(yīng)用數(shù)據(jù)采掘技術(shù)在心電圖中尋找并且定位心肌梗塞的關(guān)鍵指征;還有人應(yīng)用大型的數(shù)據(jù)采掘軟件（如DMSS軟件，Data Mining Surveillance System）對ICU病房的微生物學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)感染和抗藥性模式上的變化;還有人對醫(yī)院感染和衛(wèi)生檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采掘研究。由于基因組學(xué)的革命產(chǎn)生了大量的電子格式的生物信息學(xué)信息。人們將信息學(xué)的研究方法引進(jìn)生物學(xué)的研究中，產(chǎn)生了新的學(xué)科-生物信息學(xué)（Bioinformatics）。數(shù)據(jù)采掘也成為在大量的生物信息學(xué)術(shù)舉重發(fā)現(xiàn)知識的重要工具。通過WWW可以進(jìn)入公共數(shù)據(jù)庫（如GenBank、EMBL）獲取公開的測序數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著大量的未知的信息，對它們進(jìn)行數(shù)據(jù)采掘會(huì)得出豐碩的成果。如Zweiger等提出可以對基因組數(shù)據(jù)中的基因表達(dá)微列陣進(jìn)行挖掘以發(fā)現(xiàn)新的知識。有人還開發(fā)出領(lǐng)域服務(wù)器直接從BLAST檢索中測定蛋白質(zhì)的同源性。Whisstock等通過在基因組序列中采掘確認(rèn)與已知的蛋白質(zhì)家族的遠(yuǎn)距離同源蛋白。Grelle等嘗試在基因和蛋白質(zhì)中尋找其選擇性表達(dá)。因此，掌握醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘的能力越來越成為開展基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等醫(yī)學(xué)課題的先決條件。

2.醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

挖掘醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫跟挖掘其它類型的數(shù)據(jù)庫相比，具有其自身的獨(dú)特性。醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)首先是以治愈患者為目的而搜集的，其次才是用于醫(yī)學(xué)研究的資源。醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)具有如下特點(diǎn)。

2.1 醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的隱私性

醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)不可避免地涉及到患者的一些隱私信息，當(dāng)這些隱私信息使患者在日常生活中遭遇到不可預(yù)料的侵?jǐn)_時(shí)，就產(chǎn)生了隱私性問題。隱私性不同于安全性和機(jī)密性，當(dāng)未被授權(quán)的個(gè)人或機(jī)構(gòu)設(shè)法取得這些隱私信息時(shí)，就產(chǎn)生了安全性問題;當(dāng)擁有隱私信息的研究人員與未經(jīng)授權(quán)的個(gè)人或機(jī)構(gòu)共享這些患者信息時(shí)，就暴露出了機(jī)密性問題。醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)挖掘者有義務(wù)和職責(zé)在保護(hù)患者隱私的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)研究，并且確保這些醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的安全性和機(jī)密性。

2.2 醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的多樣性

由于醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)是從醫(yī)學(xué)影像、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及醫(yī)生與病人的交流中獲得的，所以原始的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)具有多種形式。醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)包括影像（如SPECT）、信號（如ECG）、純數(shù)據(jù)（如體征參數(shù)化驗(yàn)結(jié)果）、文字（如病人的身份記錄、癥狀描述、檢測和診斷結(jié)果的文字表述）等。醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的多樣性是它區(qū)別于其它領(lǐng)域數(shù)據(jù)的最顯著特征。

2.3 醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的不完整性

醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的搜集和處理過程經(jīng)常相互脫節(jié)，搜集是以治愈患者為直接目的，而處理是以尋找某種疾病的一般規(guī)律為目的，因此搜集的信息可能無法涵蓋研究需要的所有信息。此外，人為因素也可能導(dǎo)致?lián)涗浀钠詈蜌埲?，許多醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的表達(dá)、記錄本身也具有不確定和模糊性。病例和病案的有限性使醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫不可能對任何一種疾病信息都能全面地反映。

2.4 醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的冗余性

醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫是一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)資源，每天都會(huì)有大量的記錄存儲到數(shù)據(jù)庫中，其中可能會(huì)包含重復(fù)的、無關(guān)緊要的、甚至是相互矛盾的記錄。例如，對同一疾病，病人所表現(xiàn)的癥狀、化驗(yàn)結(jié)果和治療措施都可能相同。此外，醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)還具有時(shí)間性特征，醫(yī)學(xué)檢測的信號如ECG、影像SPECT都是時(shí)間函數(shù)，具有較強(qiáng)的時(shí)效性。

3.數(shù)據(jù)挖掘的過程

數(shù)據(jù)挖掘的過程一般由三個(gè)主要的階段構(gòu)成：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、開采操作、結(jié)果表達(dá)和解釋，對知識的發(fā)現(xiàn)可以描述為這三個(gè)階段的反復(fù)過程。

3.1 準(zhǔn)備數(shù)據(jù)

這個(gè)階段又可進(jìn)一步分成三個(gè)子步驟：數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)選擇、數(shù)據(jù)預(yù)處理。數(shù)據(jù)集成將多文件和多數(shù)據(jù)庫運(yùn)行環(huán)境中的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，解決語義模糊性，處理數(shù)據(jù)中的遺漏和清洗無效數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)選擇的目的是辨別出需要分析的數(shù)據(jù)集合，縮小處理范圍，提高數(shù)據(jù)挖掘的質(zhì)量。預(yù)處理是為了克服目前數(shù)據(jù)挖掘工具的局限性。

3.2 數(shù)據(jù)挖掘

這個(gè)階段進(jìn)行實(shí)際性分析工作，包括的要點(diǎn)是：先決定如何產(chǎn)生假設(shè)，是讓數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)為用戶產(chǎn)生假設(shè)，還是用戶自己對數(shù)據(jù)庫中可能包含的知識提出假設(shè)，前一種稱為發(fā)現(xiàn)型的數(shù)據(jù)挖掘;后一種稱為驗(yàn)證型的數(shù)據(jù)挖掘。再選擇合適的工具進(jìn)行發(fā)掘知識的操作，最后進(jìn)行證實(shí)。

3.3 結(jié)果表述和解釋

根據(jù)用戶的需求對提取的信息進(jìn)行分析，挑選出有效信息，并且通過決策支持工具進(jìn)行移交。因此，這一步驟的任務(wù)不僅是把結(jié)果表達(dá)出來（例如采用信息可視化方法），還要對信息進(jìn)行過濾處理，如果不能令用戶滿意，需要重復(fù)以上數(shù)據(jù)挖掘的過此，這一步驟的任務(wù)不僅是把結(jié)果表達(dá)出（例如采用信息可視化方法），還要對信息進(jìn)行過濾處理，如果不能令用戶滿意，需要重復(fù)以上數(shù)據(jù)挖掘的過程。

4.數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用

在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采掘研究在藥學(xué)和病理學(xué)的研究和開發(fā)中有廣闊的應(yīng)用前景，并取得了較為突出的成果。如利用趨勢分析篩選藥物，將某種藥物在一定時(shí)期內(nèi)的反應(yīng)收集起來加以分析。在大型化學(xué)數(shù)據(jù)庫中自動(dòng)尋找藥效基團(tuán)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對世界衛(wèi)生組織的藥物副作用數(shù)據(jù)庫的二百萬條報(bào)告進(jìn)行數(shù)據(jù)采掘，發(fā)現(xiàn)藥物間相互作用。

在病理學(xué)研究中，有人提出采用數(shù)據(jù)發(fā)掘技術(shù)對顯微標(biāo)本中獲得的大量數(shù)據(jù)（如計(jì)數(shù)、大小、形狀特點(diǎn)、生理學(xué)評估、質(zhì)地等分析數(shù)據(jù)）進(jìn)行分析，總結(jié)出其中的關(guān)鍵性指標(biāo);還可以對大分子及其化合物的電子顯微鏡三維致密重建圖形進(jìn)行數(shù)據(jù)采掘分析。

在基因?qū)W研究中，通過WWW可以進(jìn)入公共數(shù)據(jù)庫（如GenBank、EMBL）獲取公開的測序數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著大量的未知的信息，對它們進(jìn)行數(shù)據(jù)采掘會(huì)得出豐碩的成果。如Zweiger等提出可以對基因組數(shù)據(jù)中的基因表達(dá)微列陣進(jìn)行挖掘以發(fā)現(xiàn)新的知識。有人還開發(fā)出領(lǐng)域服務(wù)器直接從BLAST檢索中測定蛋白質(zhì)的同源性。Whisstock等通過在基因組序列中采掘確認(rèn)與已知的蛋白質(zhì)家族的遠(yuǎn)距離同源蛋白。Grelle等嘗試在基因和蛋白質(zhì)中尋找其選擇性表達(dá)。

5.數(shù)據(jù)挖掘的現(xiàn)狀

生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫是一個(gè)復(fù)雜數(shù)據(jù)庫，包括電子病歷、醫(yī)學(xué)影像、病理參數(shù)、化驗(yàn)結(jié)果等。目前數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)主要應(yīng)用于以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主的關(guān)系數(shù)據(jù)庫、事務(wù)數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫，對復(fù)雜類型數(shù)據(jù)的挖掘尚在起步階段。造成這種局面的可能原因有：挖掘結(jié)果的可理解性欠佳;挖掘結(jié)果數(shù)量過大，難以處置：挖掘方法在實(shí)際應(yīng)用中與用戶的交互作用不理想等。數(shù)據(jù)挖掘在經(jīng)過多年的發(fā)展之后已經(jīng)形成相對成的技術(shù)體系，特別是在數(shù)據(jù)挖掘設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)抽取以及聯(lián)機(jī)分析處理技術(shù)等方面都取得了令人滿意的進(jìn)展，為數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的廣泛應(yīng)用和各種挖掘算法的不斷改進(jìn)完善，結(jié)合生物醫(yī)學(xué)信息自身的特殊性和復(fù)雜性，處理好挖掘過程中的關(guān)鍵技術(shù)，使數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在處理生物醫(yī)學(xué)資料中的功能日益強(qiáng)大。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)研究、醫(yī)療衛(wèi)生管理與決策中的應(yīng)用范圍也會(huì)越來越廣，并帶來可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

綜上所述，可以預(yù)見數(shù)據(jù)采掘技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景，隨著大型數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及應(yīng)用，必將有大量的電子格式的數(shù)據(jù)在國內(nèi)的各行各業(yè)、尤其是醫(yī)療部門中出現(xiàn)，信息專業(yè)的研究與開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)抓住機(jī)遇，做好技術(shù)上的準(zhǔn)備，迎接挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

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篇7

信息、生物、新材料三大前沿領(lǐng)域

信息、生物、新材料是21世紀(jì)前30年發(fā)展最快、最熱門的三大領(lǐng)域，它們集結(jié)了當(dāng)今世界最強(qiáng)勢的研究力量。但在這些關(guān)系未來發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域中，我國許多核心技術(shù)仍依賴追蹤、模仿和引進(jìn)國外技術(shù)，原始創(chuàng)新能力明顯不足。

從更寬的視野來看，不僅僅是這三個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展需要高揚(yáng)“自主創(chuàng)新”的信心與勇氣。實(shí)際上，整個(gè)中國科技正面臨著前所未有的發(fā)展壓力：對外要適應(yīng)國際科技競爭的緊迫形勢，對內(nèi)要滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中的重大戰(zhàn)略性需求。而原始創(chuàng)新能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的薄弱，已成為當(dāng)前和未來相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)影響我國整體競爭力的極大障礙。

面向未來15年的《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》即將，科技部等有關(guān)部門正在著手制定科技“十一五規(guī)劃”——關(guān)于中國科技“未來”的探討與關(guān)注，在最近一年多來達(dá)到了前所未有的程度。就是在這樣帶著幾分焦灼、幾分期待、幾分信心的探討氛圍中，“自主創(chuàng)新”成為人們關(guān)于中國科技發(fā)展的共識。

帶著這個(gè)共識，再來看中國科技發(fā)展面臨的“壓力”，在很大程度上已經(jīng)變成了未來發(fā)展的重大機(jī)遇。未來10年，中國在這三大領(lǐng)域中最有可能實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)群究竟有哪些？有限的科技經(jīng)費(fèi)究竟應(yīng)當(dāng)投入到哪些突破口？

下一代移動(dòng)通信技術(shù)

移動(dòng)通信是人類社會(huì)發(fā)展中的一大奇跡。2004年12月，全球（蜂窩）移動(dòng)通信用戶總數(shù)已達(dá)17億以上，超過已有百年發(fā)展歷史的固定通信用戶數(shù)。過去10年，移動(dòng)通信技術(shù)完成了由第一代模擬通信技術(shù)向第二代數(shù)字通信技術(shù)的過渡，當(dāng)前正處于由其巔峰狀態(tài)向第三代（3G）移動(dòng)通信技術(shù)過渡的進(jìn)程中。

目前，世界發(fā)達(dá)國家紛紛投入力量進(jìn)行第三代及下一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)。

——3G移動(dòng)通信：國際電信聯(lián)盟（ITU－T ）批準(zhǔn)為3G 的三大標(biāo)準(zhǔn)分別是歐洲的WCDMA，美國高通公司的CDMA2000和中國大唐電信的TD－SCDMA。3G已在全球30多個(gè)國家開始商用。

——增強(qiáng)型3G（Enhanced 3G）：為了克服3G 技術(shù)不能很好支持流媒體等業(yè)務(wù)的不足，國際電信聯(lián)盟已在制定增強(qiáng)型3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。專家預(yù)測，增強(qiáng)型3G技術(shù)將進(jìn)入商用。

——4G（或Beyond 3G）：下一代移動(dòng)通信即所謂超3G（以下統(tǒng)稱Beyond 3G）技術(shù)的研究是國際上的熱點(diǎn)。Beyond 3G具有更高的速率與更好的頻譜利用率。 歐盟、日本、韓國等國家已開始4G框架的研究，預(yù)期Beyond 3G技術(shù)可望在2010年后開始商用。

中國移動(dòng)用戶總數(shù)已達(dá)3.34億，居世界第一，總體技術(shù)水平與國際同步，處于由第二代向第三代的過渡時(shí)期。我國3G移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)具備了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的能力，我國大唐電信2000年5月提出的TD－SCDMA標(biāo)準(zhǔn)已成為國際電信聯(lián)盟正式采納的三大標(biāo)準(zhǔn)之一。此外，在國家“863”計(jì)劃的支持下，開展了Beyond 3G技術(shù)的研究，預(yù)期該技術(shù)可望在2010年后開始商用。

Beyond 3G技術(shù)對我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國防建設(shè)具有十分重要的意義。 德爾菲專家調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，我國研發(fā)水平比領(lǐng)先國家落后5年左右， 通過自主開發(fā)或聯(lián)合開發(fā)，在未來5年可能形成自主知識產(chǎn)權(quán)。以華為、 中興為代表的一批高技術(shù)通信設(shè)備制造業(yè)公司，在第三代移動(dòng)通信設(shè)備（3G）等研發(fā)方面緊跟國際前沿，打破了國外公司對高技術(shù)通信設(shè)備的壟斷，開始參與國際通信標(biāo)準(zhǔn)的制定，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，具備了參與國際競爭的能力，具備實(shí)現(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的契機(jī)。

中國下一代網(wǎng)絡(luò)體系

下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）泛指以IP為核心，同時(shí)可以支持語音、 數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的因特網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和固定電話通信網(wǎng)絡(luò)的融合網(wǎng)絡(luò)。

世界各國和國際通信標(biāo)準(zhǔn)化組織都在積極開展下一代網(wǎng)絡(luò)的研究開發(fā)工作。國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門（ITU－T）、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）、互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）、第三代伙伴組織計(jì)劃（3GPP）等，都在致力于下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究。目前，美國、日本、韓國、新加坡以及歐盟都已啟動(dòng)了下一代互聯(lián)網(wǎng)研究計(jì)劃，全面開展各項(xiàng)核心技術(shù)的研究和開發(fā)。

我國在下一代網(wǎng)絡(luò)的研究方面已取得了較大進(jìn)展?！熬盼濉逼陂g，863計(jì)劃建成了“中國高速信息示范網(wǎng)”（CAINONET）、國家自然科學(xué)基金委支持的“中國高速互連研究試驗(yàn)網(wǎng)NSFCNET”等重大項(xiàng)目，目前已開始基于NGN的軟交換技術(shù)在移動(dòng)和多媒體通信中的應(yīng)用研究。中興、華為等企業(yè)還推出了基于軟交換的NGN解決方案；在下一代互聯(lián)網(wǎng)研究上，中興、港灣網(wǎng)絡(luò)等推出的高端路由交換機(jī)，可應(yīng)用于國家骨干IP網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以及大中型寬帶IP城域網(wǎng)核心骨干和匯聚。國內(nèi)公司還開始自行設(shè)計(jì)高端分組交換定制ASIC芯片。我國已成為少數(shù)幾個(gè)能夠提供全系列數(shù)據(jù)通信設(shè)備的國家之一。

下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對促進(jìn)我國高新技術(shù)的發(fā)展，以及對改造和提升我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)具有舉足輕重的作用，對國家安全至關(guān)重要。從總體上看，我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)跟隨國外發(fā)展，在技術(shù)選擇上缺乏系統(tǒng)研究，走過一些彎路，至今與國外仍存在較大差距。無論網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品都尚有很大的發(fā)展空間。從全局著眼，應(yīng)不失時(shí)機(jī)地開展中國下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究、應(yīng)用試驗(yàn)、關(guān)鍵技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。不能像第一代互聯(lián)網(wǎng)那樣，技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)都是外國的，給國家安全造成隱患。

納米級芯片技術(shù)

當(dāng)前，集成電路的發(fā)展仍遵循“摩爾定律”，即其集成度和產(chǎn)品性能每18個(gè)月增加一倍，按照器件特征尺寸縮小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和設(shè)計(jì)技術(shù)優(yōu)化的途徑繼續(xù)發(fā)展。

自上世紀(jì)90年代以來， 全球集成電路制造技術(shù)升級換代速度加快。 當(dāng)前國際上CMOS集成電路大規(guī)模生產(chǎn)的主流技術(shù)是130nm， 英特爾等部分技術(shù)先進(jìn)的芯片制造公司已在用90nm進(jìn)行高性能芯片生產(chǎn)。2005年，美國AMD公司已開始量產(chǎn)90nm的高性能芯片，國際上對65nm技術(shù)的開發(fā)也已成功。伴隨130nm到90nm技術(shù)的升級， 考慮到擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和降低成本，大多數(shù)公司將使用12英寸替代8英寸硅基片， 這也必將帶來半導(dǎo)體設(shè)備的大量更新。

近年來我國一些先進(jìn)集成電路制造公司的崛起，使國內(nèi)集成電路制造工藝技術(shù)與國際先進(jìn)水平的差距有了顯著的縮小，但整體水平仍與先進(jìn)國家相差2～3代。目前，我國集成電路設(shè)計(jì)公司年設(shè)計(jì)能力已超過500種，主流設(shè)計(jì)水平達(dá)到180nm，130nm技術(shù)正在開發(fā)中，90nm技術(shù)的研發(fā)也開始著手進(jìn)行。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，我國集成電路已初步形成由十多家芯片生產(chǎn)骨干企業(yè)、十多家重點(diǎn)封裝廠、二十多家初具規(guī)模的設(shè)計(jì)公司、若干家關(guān)鍵材料及專用設(shè)備儀器制造廠組成的產(chǎn)業(yè)群體，設(shè)計(jì)、芯片制造、封裝三業(yè)并舉的蓬勃發(fā)展態(tài)勢。以中科院計(jì)算所為代表的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在CPU研發(fā)方面所取得的新進(jìn)展，標(biāo)志著我國集成電路設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)能力，與國際先進(jìn)水平的差距進(jìn)一步縮小。目前我國芯片業(yè)大多集中在低端的交通、通信、銀行、信息管理、石油、勞動(dòng)保障、身份識別、防偽等領(lǐng)域，IC卡芯片所占比重一直占據(jù)芯片總體市場的20％左右。

世界第一顆0.13微米工藝TD－SCDMA 3G手機(jī)核心芯片10月9日在重慶問世

今后的IC是納米制造技術(shù)的時(shí)代，而納米級芯片技術(shù)是我國趕超國際的關(guān)鍵，它的成功將會(huì)是我國IC工業(yè)發(fā)展史上的重要里程碑和持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力，專家認(rèn)為應(yīng)優(yōu)先發(fā)展。

中文信息處理技術(shù)

包括漢字和少數(shù)民族文字在內(nèi)的中文信息處理技術(shù)，是漢語言學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的融合，是一門與語言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、信息論、聲學(xué)、自動(dòng)化技術(shù)等多種學(xué)科相聯(lián)系的邊緣交叉性學(xué)科。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中文信息處理技術(shù)已滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面。1994年，微軟開始進(jìn)入中文軟件市場，微軟的WORD把國產(chǎn)WPS擠出了市場，繼而Windows中文版又把國產(chǎn)中文之星擠垮。微軟憑借其強(qiáng)大的優(yōu)勢地位，使國產(chǎn)的中文信息處理軟件舉步維艱。中文版的Windows、Office等占據(jù)了大部分的中文軟件市場，使中文信息處理逐漸喪失了其特殊地位。

經(jīng)過二三十年的努力，我國的中文信息處理，包括中文的編碼、字型、輸入、顯示、輸出等的基本處理技術(shù)已經(jīng)實(shí)用化，目前正在逐漸擺脫“字處理”階段，處于向更高級階段快速發(fā)展的時(shí)期。包括中文的文字識別機(jī)和手寫文字識別、語音合成、語音識別、語言理解和智能接口等技術(shù)的研究已獲得進(jìn)展。中文的全文檢索、內(nèi)容管理、智能搜索、中文和其他文字之間的機(jī)器翻譯等技術(shù)也正在開發(fā)、研制，并取得了較大進(jìn)展，涌現(xiàn)了聯(lián)想、方正、四通、漢王、華建等公司。

隨著中國加入WTO與世界各國交流的逐漸擴(kuò)大以及網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的來臨， 中文信息處理技術(shù)越發(fā)顯得重要，其自動(dòng)化水平的提高，將大大促進(jìn)我國科技、國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，同時(shí)使中華民族的文化在信息時(shí)代得到新的發(fā)展。未來無疑應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)中文信息處理技術(shù)的研發(fā)投入與政策傾斜。

人類功能基因組學(xué)研究

20世紀(jì)末啟動(dòng)的人類基因組計(jì)劃被公認(rèn)為生命科學(xué)發(fā)展史上的里程碑，其規(guī)模和意義超過了曼哈頓原子彈計(jì)劃和阿波羅登月計(jì)劃。隨著人類基因組、水稻基因組以及其他重要微生物等50多種生物基因組全序列測定工作的完成，國際基因組研究進(jìn)入到功能基因組學(xué)新階段。

功能基因組學(xué)已成為21世紀(jì)國際研究的前沿，代表基因分析的新階段。它是利用結(jié)構(gòu)基因組所提供的信息和產(chǎn)物，發(fā)展和應(yīng)用新的實(shí)驗(yàn)手段，通過在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能，使生物學(xué)研究從對單一基因或蛋白質(zhì)的研究轉(zhuǎn)向多個(gè)基因或蛋白質(zhì)同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，是在基因組靜態(tài)的堿基序列弄清楚之后轉(zhuǎn)入對基因組動(dòng)態(tài)的生物學(xué)功能學(xué)研究。從1997年迄今已發(fā)表的有關(guān)功能基因組學(xué)的論文數(shù)以千計(jì)，其中不少發(fā)表在《細(xì)胞》《自然》《科學(xué)》等國際著名刊物上。

目前功能基因組研究的重點(diǎn)集中在四個(gè)方面：一是基因測序技術(shù)研究。預(yù)計(jì)今后幾年內(nèi)，測序技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，特別是有一些重要的改進(jìn)將直接用于功能基因組的研究；二是單核苷多態(tài)性（SNP）以及在此基礎(chǔ)上建立的SNP單體型研究；三是基因組有序表達(dá)的規(guī)律研究。主要包括基因的深入鑒定、基因表達(dá)與轉(zhuǎn)錄組研究、蛋白和蛋白質(zhì)組研究、代謝網(wǎng)絡(luò)和代謝分子研究、基因表達(dá)調(diào)控研究等；四是計(jì)算生物學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)研究。

近幾年來，在國家“863”計(jì)劃、國家重大科技專項(xiàng)等的資助下，我國功能基因組學(xué)研究取得了一系列進(jìn)展。中華民族占世界人口的1／5，有豐富的遺傳疾病家系資源，這是我國發(fā)展功能基因組研究的有利因素?！笆濉逼陂g，我國參與國際蛋白質(zhì)組計(jì)劃、國際人類基因組單體型圖計(jì)劃，高質(zhì)量按時(shí)完成了項(xiàng)目中所承擔(dān)的21號染色體區(qū)域的任務(wù)，建立并完善了中華民族基因組和重要疾病相關(guān)基因SNPs及其單倍型的數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，在國際一流雜志上發(fā)表了一批高水平學(xué)術(shù)論文，申報(bào)了一批國家專利，收集、保存了一批寶貴的遺傳資源，并初步建立了遺傳資源收集網(wǎng)絡(luò)和資源信息庫的采集管理系統(tǒng)，組建了一批國家級基地，培養(yǎng)了一支隊(duì)伍，建立了一批技術(shù)平臺。但總體而言，我國在功能基因組研究及應(yīng)用方面的原始創(chuàng)新成果數(shù)量較少，還不能為醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供足夠的知識和產(chǎn)品。

未來研究重點(diǎn)包括：

——功能基因組研究。重點(diǎn)開展植物功能基因組研究、人類功能基因組研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因組研究；

——蛋白質(zhì)組學(xué)研究。蛋白質(zhì)組學(xué)是一個(gè)新生領(lǐng)域，目前還處于初期發(fā)展階段，仍有許多困難有待克服。我國應(yīng)選擇具有特色的領(lǐng)域開展研究；

——生物信息技術(shù)。我國的研究重點(diǎn)應(yīng)集中在生物信息數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建、生物信息的開發(fā)、加工、利用及生物信息并行處理方面；

——生物芯片技術(shù)及產(chǎn)品。通過微加工技術(shù)和微電子技術(shù)在固體芯片表面構(gòu)建的微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞、蛋白質(zhì)、DNA以及其他生物組分的準(zhǔn)確、快速、大信息量的檢測。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、生化反應(yīng)芯片和樣品制備芯片等。生物芯片的主要特點(diǎn)是高通量、微型化和自動(dòng)化。我國生物芯片研究緊跟國際前沿，它將對我國生命科學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷、新藥篩選具有革命性的推動(dòng)作用，也將對我國人口素質(zhì)、農(nóng)業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等作出巨大的貢獻(xiàn)。

專家認(rèn)為，我國人類功能基因組學(xué)研究的研發(fā)水平比領(lǐng)先國家落后5年左右， 若能高度重視，充分利用我國已有的技術(shù)和資源優(yōu)勢，未來10年我國可能實(shí)現(xiàn)人類功能基因組學(xué)研究的跨越發(fā)展。

蛋白質(zhì)組學(xué)研究

隨著被譽(yù)為解讀人類生命“天書”的人類基因組計(jì)劃的成功實(shí)施，生命科學(xué)的戰(zhàn)略重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到以闡明人類基因組整體功能為目標(biāo)的功能基因組學(xué)上。蛋白質(zhì)作為生命活動(dòng)的“執(zhí)行者”，自然成為新的研究焦點(diǎn)。以研究一種細(xì)胞、組織或完整生物體所擁有的全套蛋白質(zhì)為特征的蛋白質(zhì)組學(xué)自然就成為功能基因組學(xué)中的“中流砥柱”，構(gòu)成了功能基因組學(xué)研究的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。

目前蛋白質(zhì)組學(xué)的主要內(nèi)容是建立和發(fā)展蛋白質(zhì)組研究技術(shù)方法，進(jìn)行蛋白質(zhì)組分析。為了保證分析過程的精確性和重復(fù)性，大規(guī)模樣品處理機(jī)器人也被應(yīng)用到該領(lǐng)域。整個(gè)研究過程包括樣品處理、蛋白質(zhì)的分離、蛋白質(zhì)豐度分析、蛋白質(zhì)鑒定等步驟。

附圖

自1995年蛋白質(zhì)組一詞問世到現(xiàn)在，蛋白質(zhì)組學(xué)研究得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。我國的蛋白質(zhì)組研究也在迅速開展，并取得了許多有意義的成果，中國科學(xué)家已經(jīng)在重大疾病如肝癌，比較蛋白質(zhì)組學(xué)的研究等方面取得了重要成就，在“973 ”計(jì)劃的資助下，我國已經(jīng)開始了二維電泳蛋白組分離研究、圖像分析技術(shù)和蛋白質(zhì)組鑒定質(zhì)譜技術(shù)研究等。

如何抓住國際上蛋白質(zhì)組學(xué)研究剛剛啟動(dòng)的時(shí)機(jī)，迅速地進(jìn)入到蛋白質(zhì)組學(xué)研究的國際前沿，是擺在我國生命科學(xué)研究發(fā)展方向上的一個(gè)重要課題。

目前我國在該領(lǐng)域的研發(fā)基礎(chǔ)較好，只比先進(jìn)國家落后5年左右。 蛋白質(zhì)組學(xué)屬科學(xué)前沿，專家建議結(jié)合我國現(xiàn)行的基因組研究及其他有我國特色或優(yōu)勢的領(lǐng)域開展研究，不要重復(fù)或追隨國際已有的工作，而應(yīng)走自己的路，未來10年內(nèi)有可能取得重大科學(xué)突破。

生物制藥技術(shù)

生物制藥被稱為生物技術(shù)的“第一次浪潮”，其誘人前景引起了全世界各國政府、科技界、企業(yè)界的高度關(guān)注。

在過去的30年間，全球生物技術(shù)取得了令人矚目的成就。據(jù)美國著名咨詢機(jī)構(gòu)安永公司2004年和2005年發(fā)表的第十八和第十九次全球生物技術(shù)年度報(bào)告分析，2003年全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)營收達(dá)410億美元。目前已有190余種生物技術(shù)產(chǎn)品獲準(zhǔn)上市，激發(fā)起投資者對生物技術(shù)股與融資的興趣。

近20年來，我國醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)取得了長足的進(jìn)步，據(jù)《中國生物技術(shù)發(fā)展報(bào)告2004》統(tǒng)計(jì)，我國已有25種基因工程藥物和基因工程疫苗，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的上市藥物達(dá)9種，重組人ω－干擾素噴鼻劑2003年4月獲得國家臨床研究批文，可用于較大規(guī)模高危人群的預(yù)防。但總體上與世界先進(jìn)水平相比還存在很大的差距，醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)品的銷售收入僅占醫(yī)藥工業(yè)總銷售額的7.5％左右。

為加快我國生物制藥技術(shù)的發(fā)展，今后的研究開發(fā)重點(diǎn)是：

——生物技術(shù)藥物（包括疫苗）及制備技術(shù)。圍繞危害人民健康的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和腫瘤等重大疾病和疑難病癥的防治與診斷，應(yīng)用基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和酶工程等技術(shù)，開發(fā)單克隆抗體、基因工程藥物、反義藥物、基因治療藥物、可溶性蛋白質(zhì)藥物和基因工程疫苗，拓寬醫(yī)藥新產(chǎn)品領(lǐng)域；

——高通量篩選技術(shù)。目前，國外許多制藥公司已把高通量篩選作為發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的主要手段。典型的高通量篩選模式為每次篩選1000個(gè)化合物，而超高通量篩選可每天篩選10萬多個(gè)化合物。隨著分析容量的增大，分析檢測技術(shù)、液體處理及自動(dòng)化、連續(xù)流動(dòng)以及信息處理將成為未來高通量篩選技術(shù)研究的重點(diǎn)；

——天然藥物原料制備。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人類患有3萬多種疾病，其中1／3靠對癥治療，極少數(shù)人能夠治愈，而大多數(shù)人缺乏有效的治療藥物。以往多用合成藥物，隨著科技的進(jìn)步，人們自我保健意識增強(qiáng)，對天然藥物的追求與日俱增。當(dāng)前世界各國都在加強(qiáng)天然藥物的研發(fā)。

生物信息學(xué)研究

在生命科學(xué)的研究中，以計(jì)算機(jī)為工具對生物信息進(jìn)行儲存、檢索和分析，對基因組研究相關(guān)生物信息獲取、加工、儲存、分配、分析和解釋——上世紀(jì)80年代一經(jīng)產(chǎn)生，生物信息學(xué)就得到了迅猛發(fā)展。其研究一方面是對海量數(shù)據(jù)的收集、整理與服務(wù)；另一方面是利用這些數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律。

具體地講，生物信息學(xué)是把基因組DNA序列信息分析作為源頭， 找到基因組序列中代表蛋白質(zhì)和RNA基因的編碼區(qū)；同時(shí)， 闡明基因組中大量存在的非編碼區(qū)的信息實(shí)質(zhì)，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語言規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，歸納、 整理與基因組遺傳信息釋放及其調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄譜和蛋白質(zhì)譜的數(shù)據(jù)，從而認(rèn)識代謝、發(fā)育、分化、進(jìn)化的規(guī)律。另外生物信息學(xué)還利用基因組中編碼區(qū)的信息進(jìn)行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的模擬和蛋白質(zhì)功能的預(yù)測，并將此類信息與生物體和生命過程的生理生化信息相結(jié)合，闡明其分子機(jī)理，最終進(jìn)行蛋白質(zhì)、核酸的分子設(shè)計(jì)、藥物設(shè)計(jì)和個(gè)體化的醫(yī)療保健設(shè)計(jì)。

生物信息學(xué)的發(fā)展已經(jīng)將基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算與模擬以及藥物設(shè)計(jì)有機(jī)地連接在一起，它將導(dǎo)致生物學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多種科學(xué)文化的融合，造就一批新的交叉學(xué)科。

科學(xué)家們普遍相信，本世紀(jì)最初的若干年是人類基因組研究取得輝煌成果的時(shí)代，也是生物信息學(xué)蓬勃發(fā)展的時(shí)代。據(jù)預(yù)測，到2005年生物信息的全球市場價(jià)值將達(dá)到400億美元。

我國生物信息學(xué)研究起步較早。20世紀(jì)80年代末，國內(nèi)學(xué)者就在《自然》上報(bào)道了免疫球蛋白基因超家族計(jì)算機(jī)分析的工作。目前，多家大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)也相繼成立了生物信息中心或研究所，各種原始數(shù)據(jù)庫、鏡像數(shù)據(jù)庫和二級數(shù)據(jù)庫也已經(jīng)逐步建立，同時(shí)我國還建立了相關(guān)的工作站和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了與國際主要基因組數(shù)據(jù)庫及研究中心的網(wǎng)絡(luò)連接，開發(fā)了用于核酸、蛋白結(jié)構(gòu)、功能分析的計(jì)算工具以及蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測、并行化的高通量基因拼接和基于群論方法開發(fā)的基因預(yù)測等多種軟件。中國學(xué)者還運(yùn)用自主開發(fā)的電腦克隆程序，開展了大規(guī)模EST 數(shù)據(jù)分析，建立了一系列基因組序列分析新算法和新技術(shù)，并在國內(nèi)外著名科學(xué)雜志上發(fā)表了一系列論文，取得了引人注目的進(jìn)展，尤其在人類基因組基因數(shù)目的預(yù)測上獲得了與目前的實(shí)驗(yàn)事實(shí)相當(dāng)吻合的結(jié)果，在國際上獲得普遍認(rèn)可。

農(nóng)作物新品種培育技術(shù)

最近幾年，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生的巨大影響，已引起各國政府和科學(xué)家的高度重視。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域研究中最活躍的是育種技術(shù)——應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行品種改良，創(chuàng)造更加適合人類需要的新物種，獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲害新品種。這使得新品種層出不窮，品種在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)中的貢獻(xiàn)率將由現(xiàn)在的30％提高到50％。國際水稻研究所已經(jīng)培育出每公頃7500公斤的超級水稻，非洲培育出增產(chǎn)10倍的超級木薯。

我國該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和高技術(shù)研究取得了一批創(chuàng)新成果：如植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)、細(xì)胞培育技術(shù)、秈稻的全基因組測序、花粉管通道轉(zhuǎn)基因方法等，使研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種成為現(xiàn)實(shí)和可能。目前，已培育出畝產(chǎn)達(dá)到807.4公斤的超級雜交稻；2004年轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植面積已占全國棉花種植面積的50％左右；利用細(xì)胞工程技術(shù)培育的抗白粉病、赤霉病和黃矮病等小麥新品種已累計(jì)推廣1100多萬畝；植物組織培養(yǎng)和快繁脫毒技術(shù)在馬鈴薯、甘蔗、花卉生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用。

專家認(rèn)為，我國農(nóng)作物新品種培育的研發(fā)基礎(chǔ)較好，整體科研技術(shù)與國外處于同等水平，只要充分利用資源，發(fā)揮優(yōu)勢，很可能在該領(lǐng)域取得突破。

納米材料與納米技術(shù)

納米科技是上世紀(jì)末才逐步發(fā)展起來的新興科學(xué)領(lǐng)域，它的迅猛發(fā)展將在21世紀(jì)促使幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生一場革命性的變化。納米材料是未來社會(huì)發(fā)展極為重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，許多科技新領(lǐng)域的突破迫切需要納米材料和納米科技支撐，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升也急需納米材料和技術(shù)的支持。

近年來，科技強(qiáng)國在該領(lǐng)域均取得了相當(dāng)重要的進(jìn)展。

在納米材料的制備與合成方面，美國科學(xué)家利用超高密度晶格和電路制作的新方法，獲得直徑8nm、線寬16nm的鉑納米線；法國科學(xué)家利用粉末冶金制成了具有完美彈塑性的純納米晶體銅，實(shí)現(xiàn)了對納米結(jié)構(gòu)生長過程中的形狀、尺寸、生長模式和排序的原位、實(shí)時(shí)監(jiān)測；德國科學(xué)家巧妙地利用交流電介電泳技術(shù)，將金屬與半導(dǎo)體單壁碳納米管成功分離；日本用單層碳納米管與有機(jī)熔鹽制成高度導(dǎo)電的聚合物納米管復(fù)合材料。

在納米生物醫(yī)學(xué)器件方面，科學(xué)家用特定的蛋白質(zhì)或化合物取代用硅納米線制成場效應(yīng)晶體管的柵極用以診斷前列腺癌、直腸癌等疾病，成百倍地提高了診斷的靈敏度。另外，納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用、納米電子學(xué)、納米加工、納米器件等方面也有新進(jìn)展。與此同時(shí)，國外大企業(yè)紛紛介入，推動(dòng)了納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

當(dāng)前納米材料研究的趨勢是，由隨機(jī)合成過渡到可控合成；由納米單元的制備，通過集成和組裝制備具有納米結(jié)構(gòu)的宏觀試樣；由性能的隨機(jī)探索發(fā)展到按照應(yīng)用的需要制備具有特殊性能的納米材料。

納米材料和技術(shù)很可能在以下四個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用上有所突破：一是IT產(chǎn)業(yè)（芯片、網(wǎng)絡(luò)通訊和納米器件）；二是在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用納米生物傳感的早期診斷和治療，到2010年將給人類帶來新的福音；三是在顯示和照明領(lǐng)域的應(yīng)用已有新的進(jìn)展，納米光纖、納米微電極等已產(chǎn)生極大影響；四是納米材料技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合，在基因修復(fù)和標(biāo)記各種蛋白酶等方面蘊(yùn)育新的突破，預(yù)計(jì)2010年納米技術(shù)對國際GDP的貢獻(xiàn)將超過2萬億美元。

我國納米材料研究起步較早，基礎(chǔ)較好，整體科研水平與先進(jìn)國家相比處于同等水平，部分技術(shù)落后5年左右。目前有300多個(gè)從事納米材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)用的研究單位，并在納米材料研究上取得了一批重要成果，引起了國際上的廣泛關(guān)注。據(jù)英國有關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)提供的調(diào)查顯示，我國納米專利申請件數(shù)排名世界第三位。

國內(nèi)目前已建成100多條納米材料生產(chǎn)線，產(chǎn)品質(zhì)量大都達(dá)到或接近國際水平。與發(fā)達(dá)國家相比，我國的差距一是在納米材料制備與合成方面尚處于粗放階段，缺乏應(yīng)用目標(biāo)的牽引，集成不夠；二是納米材料計(jì)量、測量和表征技術(shù)明顯落后于國外，對標(biāo)準(zhǔn)試樣和標(biāo)準(zhǔn)方法的建立重視不夠，對表征手段的建立投資不足；三是納米材料的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和開發(fā)研究出現(xiàn)脫節(jié)，納米材料研究缺乏針對性；四是學(xué)科交叉、技術(shù)集成不夠。

鏈接：

信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革

目前，信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變革，在信息器件向高速化、微型化、一體化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的同時(shí)，軟件和信息服務(wù)成為發(fā)展重點(diǎn)。大規(guī)模集成電路正快速向系統(tǒng)芯片發(fā)展；移動(dòng)通信技術(shù)正在向第三代、第四展，將提供更優(yōu)質(zhì)、更快速、更安全的服務(wù)，并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利益；電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三網(wǎng)融合趨勢進(jìn)一步加快，無線網(wǎng)絡(luò)成為世界關(guān)注的重點(diǎn)；全球化的信息網(wǎng)絡(luò)將像電力、電話一樣為社會(huì)公眾提供各種信息服務(wù)，越來越深刻地改變著人們的學(xué)習(xí)、工作和生活方式，也將對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生重大影響。

微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展方興未艾，極有可能引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)革命。

大顯神通的新材料

高性能結(jié)構(gòu)材料是具有高比強(qiáng)度、高比剛度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的材料，對支撐交通運(yùn)輸、能源動(dòng)力、電子信息、航空航天以及國家重大工程起著關(guān)鍵性作用。

新型功能材料是一大類具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學(xué)以及生物功能的材料，是信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料。當(dāng)前國際上功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如信息功能材料、超導(dǎo)材料、生物醫(yī)用材料、能源材料、生態(tài)環(huán)境材料及其材料的分子、原子設(shè)計(jì)正處于日新月異的發(fā)展之中。

信息功能材料發(fā)展的重點(diǎn)是磁性材料、電子陶瓷材料、壓電及光電(磁)晶體、高性能封裝材料等方面。超導(dǎo)材料的主要特征是零電阻和排磁通效應(yīng)，是20世紀(jì)留給人類開發(fā)核聚變能、高效運(yùn)輸工具、低耗傳輸電能和精密探測器件的新型功能材料。

篇8

轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)(translationalmedicine),又稱為轉(zhuǎn)化研究。這個(gè)概念主要來源于20世紀(jì)90年代的“轉(zhuǎn)化研究”(translationalresearch)一詞———1993年,乳腺癌易感基因(breastcancersusceptibilitygene1,BRCA1)被發(fā)現(xiàn),并成為新一代的生物標(biāo)志和靶點(diǎn)應(yīng)用于早期診斷,從而把實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的的發(fā)現(xiàn)真正轉(zhuǎn)變成臨床的應(yīng)用工具。自此,“轉(zhuǎn)化研究”開始逐漸被人們所認(rèn)知[2]。作為一個(gè)新興的醫(yī)學(xué)概念,轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)主要包括以下幾個(gè)方面:①通過實(shí)驗(yàn)研究在人類中驗(yàn)證新的治療策略;②研制新的醫(yī)療儀器和發(fā)展新的診斷手段;③在以治愈疾病為目標(biāo)的同時(shí),加深對人類疾病及其復(fù)雜性的了解[3]。作為基因組和生物信息學(xué)革命的時(shí)代產(chǎn)物之一,“轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)”雖然是一個(gè)專業(yè)術(shù)語,但卻貫穿于醫(yī)療研究與疾病防治的始終。

國外醫(yī)學(xué)界近年來非常重視轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的研究工作。2003年美國國立衛(wèi)生研究院(NationalInstitutesofHealth,NIH)董事Zerhouni在Science發(fā)表了名為TheNIHRoadmap的文章,引領(lǐng)全世界的研究人員把目光聚焦在轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)[4]。目前國際上多間大學(xué)都已開始設(shè)置臨床和轉(zhuǎn)化科學(xué)中心,NIH設(shè)立了“臨床和轉(zhuǎn)化科學(xué)獎(jiǎng)”,JournalofTranslationalMedicine、TranslationalResearch、Science子刊TranslationalMedicine等期刊陸續(xù)創(chuàng)立,更加體現(xiàn)了現(xiàn)在醫(yī)學(xué)界對轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)這一“橋梁”的迫切需求和向往。在國內(nèi),國家新科技體系構(gòu)明確了“一個(gè)中心:國家轉(zhuǎn)化整合醫(yī)學(xué)研究中心;三個(gè)支撐:研究型醫(yī)院、研究現(xiàn)場、協(xié)同科技環(huán)境體系的科技支撐戰(zhàn)略”的新思路。目前,醫(yī)學(xué)臨床、藥學(xué)等領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)已經(jīng)轟轟烈烈地展開,各研究中心如雨后春筍般紛紛建立,但在預(yù)防醫(yī)學(xué)中對轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的研究才剛剛起步,許多學(xué)科還是一片空白,亟待廣大衛(wèi)生工作者的關(guān)注和涉獵。

2預(yù)防醫(yī)學(xué)中的轉(zhuǎn)化之路

大量數(shù)據(jù)表明,隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、人口老齡化和生活方式的變化,慢性病已成為威脅我國人民健康的主要公共衛(wèi)生問題。然而慢性病是可以預(yù)防和早期診斷的。因此,只有構(gòu)建強(qiáng)大的預(yù)防醫(yī)學(xué)創(chuàng)新體系,將高速發(fā)展的預(yù)防醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究盡快應(yīng)用到實(shí)際公共衛(wèi)生服務(wù)中,才能達(dá)到更全面更有效的三級預(yù)防,以最小的投入贏得最大效益,增進(jìn)全民健康水平,真正實(shí)現(xiàn)人人享有衛(wèi)生保健的宏偉目標(biāo)。

2.1轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)在毒理學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用和前景在預(yù)防醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中,毒理學(xué)的研究任務(wù)主要是描述機(jī)體與外源化學(xué)物的中毒機(jī)理,對外來化學(xué)物進(jìn)行安全性評價(jià),從而為制訂有關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和管理方案提供可靠的科學(xué)依據(jù)?，F(xiàn)在,大量新化學(xué)物投入使用,給人類健康帶來了許多潛在的隱患。而現(xiàn)行的化學(xué)物危險(xiǎn)度評價(jià)體系,尤其是對毒效應(yīng)無閾值的化學(xué)物的檢測評價(jià),存在多種局限性和缺陷,如可以測試的化學(xué)品數(shù)量少;動(dòng)物實(shí)驗(yàn)周期長;評價(jià)的費(fèi)用高;化學(xué)物危險(xiǎn)性評價(jià)存在物種差異等,這些缺陷正是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)在毒理學(xué)應(yīng)用的重大課題[5]。

生物標(biāo)志物的檢測是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)在環(huán)境和職業(yè)毒理學(xué)應(yīng)用的中心環(huán)節(jié)。新的化學(xué)物毒性評價(jià)策略提出,應(yīng)該把當(dāng)前以死亡、突變、腫瘤形成等終點(diǎn)事件(apicalendpoints)為觀察指標(biāo)的毒性效應(yīng)評價(jià)體系,轉(zhuǎn)換為基于毒作用機(jī)制研究結(jié)果,以毒性通路(toxicitypathways)相關(guān)生物標(biāo)志表達(dá)異常為觀察指標(biāo)的高通量(high-throughout)毒性效應(yīng)評價(jià)體系。即利用高通量的生物技術(shù)及生物信息學(xué)的發(fā)展,測定毒作用導(dǎo)致的“通路”或“關(guān)鍵事件(keyevents)”改變,建立相應(yīng)的細(xì)胞預(yù)測模型并進(jìn)行劑量-反應(yīng)關(guān)系的檢測,結(jié)合環(huán)境檢測水平和人群暴露狀況進(jìn)行危險(xiǎn)度評價(jià),從而開展預(yù)防醫(yī)學(xué)現(xiàn)場的推應(yīng)用,以此為基礎(chǔ)提出實(shí)際有效的防治措施。這一依賴靈敏快捷的細(xì)胞試驗(yàn)進(jìn)行危險(xiǎn)度評價(jià)的理念能大大減少動(dòng)物試驗(yàn)體系所需的花費(fèi)和時(shí)間,因而與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)概念相呼應(yīng)[6]。

為此,近年來,部分學(xué)者已經(jīng)致力于開展毒理學(xué)細(xì)胞模型的研究,力圖以體外細(xì)胞取代傳統(tǒng)的動(dòng)物模型,以獲得更快速,更具代表性的檢測工具和評價(jià)手段。例如,Lundberg等[7]于2002年通過成功導(dǎo)入了猿猴病毒40(SV40)的早期區(qū)和端粒酶催化亞基———人端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶(hTERT)構(gòu)建了永生化的原代人類呼吸道上皮細(xì)胞,這些永生化細(xì)胞可被H-ras或者K-ras致癌基因誘導(dǎo)致惡性轉(zhuǎn)變。在隨后的研究中,亦提示出該類細(xì)胞株模型對于致癌物的檢測可大大縮短細(xì)胞轉(zhuǎn)化的間期,從而具有潛在的應(yīng)用于化學(xué)致癌活性篩查的價(jià)值。這些研究成果,將為環(huán)境致癌物毒性檢測帶來快速簡便的應(yīng)用手段和工具[8]。綜上所述,對于衛(wèi)生毒理中的基礎(chǔ)研究來說,必須在研究過程中始終貫穿轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的理念,才能真正實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)研究成果與預(yù)防實(shí)踐指導(dǎo)間快速有效的轉(zhuǎn)化。

2.2轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)在營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用和前景從18世紀(jì)起源至今,營養(yǎng)學(xué)已經(jīng)從單純的食品安全和膳食結(jié)構(gòu)的研究開始走向分子營養(yǎng)學(xué)的突破期。近年來分子營養(yǎng)學(xué)的研究,尤其是對植物化學(xué)物的研究更是方興未艾。如大豆異黃酮,最初是由于流行病學(xué)研究顯示食用豆制品對女性圍絕經(jīng)期癥狀、心血管疾病、某些癌癥有著重要的防治作用而被發(fā)現(xiàn)的[9-12]。經(jīng)過多學(xué)科證實(shí)其具有類雌激素的作用。隨后,其他植物化學(xué)物質(zhì)如番茄紅素,花青素,大蒜素等植物化學(xué)物質(zhì)也逐漸通過基礎(chǔ)研究闡明其健康促進(jìn)的功效,而被廣泛應(yīng)用于改善人群的健康狀態(tài)和輔助治療各種疾病,使得營養(yǎng)基礎(chǔ)研究的成果發(fā)揮了重要的保護(hù)人體健康的功效。

如果說植物化學(xué)物的研究使得營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域更為廣泛,那么營養(yǎng)基因組學(xué)、營養(yǎng)遺傳學(xué)的興起使人們對于人類營養(yǎng)的研究更為深入。從實(shí)驗(yàn)室到臨床,基因多態(tài)性的存在被認(rèn)為是一個(gè)許多基礎(chǔ)研究成果無法應(yīng)用于臨床實(shí)踐的主要轉(zhuǎn)化障礙[5]。而對于營養(yǎng)學(xué),這一障礙卻恰恰成為營養(yǎng)學(xué)發(fā)展的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。近年來,越來越多的研究表明營養(yǎng)素具有調(diào)控基因表達(dá)的作用,同時(shí)由于異質(zhì)性的存在,決定了不同的個(gè)體對不同的營養(yǎng)需求的質(zhì)和量的不同。參考攝入量、推薦攝入量、適宜攝入量等名詞對由基因多態(tài)性引起的個(gè)體差異已顯得不完全實(shí)用了。而近年來日漸成熟的生物芯片、蛋白組學(xué)等高通量技術(shù)則為營養(yǎng)膳食攝入的個(gè)體化指導(dǎo)提供了可能。亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)基因的常見C677T多態(tài)性便是飲食-單基因多態(tài)性相互作用的一個(gè)經(jīng)典例子。過去的研究發(fā)現(xiàn),葉酸和神經(jīng)管畸形、腫瘤和心血管疾病相關(guān)[13]。而MTHFR是葉酸代謝的關(guān)鍵酶之一。缺乏這一關(guān)鍵酶將導(dǎo)致嚴(yán)重或者中度的高半胱氨酸血癥。MTHFR有兩種多態(tài)現(xiàn)象:C677T(A222V)和A1298C(E429A)[14]。在歐洲人中,MTHFRC677T的發(fā)生率是0.233%~0.410%。包含前者的MTHFR可降低酶的活性,從而導(dǎo)致在缺乏葉酸的情況下血清中同型半胱氨酸濃度的上升,從而增加神經(jīng)管缺陷兒童的出生率。

由此可認(rèn)為,對于攜帶MTHFRC677T基因的個(gè)體,需要補(bǔ)充更多的葉酸,才能獲得更好的生存質(zhì)量和優(yōu)生學(xué)的預(yù)防作用。此外,基因多態(tài)性和飲食的相互作用與多種慢性疾病和引起慢性疾病的危險(xiǎn)因子之間關(guān)聯(lián)緊密,包括癌癥、冠心病和肥胖等[15-17]。國外的一些公司,如Genova和MetaMetrix等,已經(jīng)開始就基因-飲食的相互作用特點(diǎn)開展專業(yè)診斷,為個(gè)體的飲食補(bǔ)充決策給予指導(dǎo)和幫助。由此可見,從人群膳食指南到個(gè)體化膳食指導(dǎo)的轉(zhuǎn)化,將會(huì)是新世紀(jì)的營養(yǎng)學(xué)發(fā)展趨勢所在。

2.3轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)在婦幼衛(wèi)生學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用和前景耳聾是一種嚴(yán)重影響身心健康的疾病。在世界范圍內(nèi),每100名新生兒中就有1名患有先天性耳聾[18]。而我國每年新生聽障兒童也多達(dá)3余萬人。不可忽視的是,遺傳因素在所有致聾原因中占有高達(dá)60%的比例。如何通過快速、敏感的篩查方法進(jìn)行產(chǎn)前診斷,減少遺傳性耳聾患兒的降生,是婦幼保健的關(guān)注重點(diǎn)之一。

近年,我國遺傳性耳聾的流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn),在中國的遺傳性耳聾中的基因位點(diǎn)較為集中。針對這一結(jié)果,中國人民總醫(yī)院聾病分子診斷研究所聯(lián)合博奧生物有限公司共同研發(fā)推出“遺傳性耳聾基因芯片檢測系統(tǒng)”,為遺傳性耳聾的廣泛篩查,盡早診斷提供了有效的科技手段,同時(shí)也為臨床醫(yī)生的診斷提供了病因?qū)W方面的證據(jù)。從2006年到2007年,中國人民總醫(yī)院進(jìn)行的515例雙盲對照實(shí)驗(yàn)中,芯片結(jié)果與測序結(jié)果符合率為100%,非綜合征性重度和極重度耳聾患者的突變檢出率為42.41%[19]。從而使得該技術(shù)在中國人民總醫(yī)院、北京同仁醫(yī)院、中國聾兒康復(fù)研究中心等醫(yī)院開始得到了應(yīng)用。這一檢測技術(shù)能否像唐氏綜合癥的產(chǎn)前診斷那樣靈敏與特異還需要進(jìn)一步的證明。但是,在這個(gè)從基礎(chǔ)到臨床,把科研成果轉(zhuǎn)化為兒少預(yù)防保健技術(shù)的過程是明確的———從臨床觀察到實(shí)驗(yàn)室研究,再根據(jù)流行病學(xué)的調(diào)研結(jié)果,協(xié)同相應(yīng)產(chǎn)業(yè)共同開發(fā),推出相應(yīng)手段應(yīng)用于臨床與預(yù)防保健。

2.4轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)在突發(fā)公共衛(wèi)生事件領(lǐng)域中的應(yīng)用和前景2003年的SARS病毒造成的非典型肺炎流行和2009年甲型H1N1流感病毒引發(fā)的流行性感冒引起了全球公共衛(wèi)生工作者的高度關(guān)注。但正是這些突發(fā)公共衛(wèi)生事件的出現(xiàn),為疫苗的基礎(chǔ)研究向?qū)嶋H應(yīng)用的快速轉(zhuǎn)化帶來了新曙光:例如,傳統(tǒng)的疫苗生產(chǎn)的方法從研發(fā)、毒理學(xué)和動(dòng)物研究直到一、二和三期人體試驗(yàn)至少需要數(shù)年的時(shí)間,而近年來,疫苗佐劑改良、皮內(nèi)接種節(jié)約疫苗用量以及反向遺傳學(xué)技術(shù)和應(yīng)用重組DNA技術(shù)直接細(xì)胞培養(yǎng)等研究成果均可大大縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間[20],而采用鼻腔噴霧的方法也將使接種更簡易快速[21],同時(shí)由于這些突發(fā)事件帶來的影響,政府對于疫苗管理審批制度程序化的改革也大大加快了疫苗投入使用的時(shí)間。因此應(yīng)該認(rèn)識到,以基礎(chǔ)科研人員、臨床醫(yī)生、公共衛(wèi)生工作人員的技術(shù)成果為支持,相關(guān)企業(yè)產(chǎn)業(yè)化為依托,多學(xué)科共同協(xié)作為平臺,政府的決策支持為后盾,才能真正快速有效地應(yīng)對突發(fā)公共衛(wèi)生事件,使基礎(chǔ)研究的成果和科學(xué)實(shí)踐結(jié)合,把“轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)”的橋梁搭建于研、產(chǎn)、學(xué)的鴻溝間,實(shí)現(xiàn)科學(xué)進(jìn)步、公眾健康的雙贏局面。

篇9

風(fēng)險(xiǎn)評估是發(fā)生危害概率和后果嚴(yán)重程度二者的綜合分析，關(guān)于食品風(fēng)險(xiǎn)從業(yè)者不能只考慮某種食品發(fā)生危害后的嚴(yán)重程度。風(fēng)險(xiǎn)評估包括四個(gè)部分――危害確認(rèn)、危害特征表述、暴露評估、風(fēng)險(xiǎn)特征描述。

食品安全風(fēng)險(xiǎn)

我國衛(wèi)計(jì)委每年均會(huì)公布食物中毒事件報(bào)告，截至2015年，報(bào)告中公布的微生物性食物中毒事件和中毒人數(shù)仍占據(jù)首位，分別為33.8%和53.7%。致病菌導(dǎo)致的食源性疾病是世界公認(rèn)的主要食品安全問題之一，比消費(fèi)者和媒體關(guān)注的假冒偽劣和制假摻假問題更為嚴(yán)峻。

對于食品安全風(fēng)險(xiǎn)，大多數(shù)人希望是零風(fēng)險(xiǎn)，即100%安全且沒有風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際上，沒有100%安全的食品，風(fēng)險(xiǎn)沒有辦法完全消除，只可能被降低，風(fēng)險(xiǎn)評估從業(yè)者的目標(biāo)是將食品風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的程度。風(fēng)險(xiǎn)評估是發(fā)生危害概率和后果嚴(yán)重程度二者的綜合分析，關(guān)于食品風(fēng)險(xiǎn)，從業(yè)者不能只考慮某種食品發(fā)生危害后的嚴(yán)重程度，而不考慮這種食品的攝入量和攝入頻率等問題，離開劑量談風(fēng)險(xiǎn)是沒有意義的。

當(dāng)前，風(fēng)險(xiǎn)評估從業(yè)者對食品安全研究的領(lǐng)域主要有三大塊：一是危害控制，包括建立質(zhì)量體系；二是危害檢測和確認(rèn)，如快速檢測手段：三是過程控制，如風(fēng)險(xiǎn)評估。董慶利老師介紹的就是風(fēng)險(xiǎn)評估，他介紹說：“風(fēng)險(xiǎn)評估包括四個(gè)部分――危害確認(rèn)、危害特征表述、暴露評估、風(fēng)險(xiǎn)特征描述?！?/p>

預(yù)測微生物學(xué)的概念和發(fā)展

預(yù)測微生物學(xué)的歷史可以追溯到19世紀(jì)初期，當(dāng)時(shí)由于食品滅菌的需要，學(xué)者開始關(guān)注微生物的變化，直到20紀(jì)初，隨著食品罐頭業(yè)的發(fā)展需要一些滅菌方面的檢測，預(yù)測微生物也隨之開始發(fā)展。20世紀(jì)30年代，罐頭滅菌需要檢測特定溫度下殺菌所需時(shí)間，從而誕生了經(jīng)典的衡量滅菌時(shí)間概念，或稱其為衡量微生物耐熱性指標(biāo)。

1983年，一支由30位微生物學(xué)家組成的食品小組用計(jì)算機(jī)預(yù)測了食品的貨架期，建立了腐敗菌生長數(shù)據(jù)庫，正式拉開了預(yù)測食品微生物的帷幕。預(yù)測微生物學(xué)創(chuàng)始之初，有學(xué)者認(rèn)為其預(yù)測不夠精確，但試驗(yàn)證明其模型誤差不大于微生物試驗(yàn)所帶來的誤差，這使預(yù)測模型在食品工業(yè)和食品檢控領(lǐng)域取得了信任。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，預(yù)測微生物學(xué)迅猛發(fā)展。預(yù)測模型軟件的開發(fā)和應(yīng)用，為快速評估環(huán)境和食品組分對食品微生物生長的影響以及監(jiān)測產(chǎn)品中微生物生長動(dòng)態(tài)提供了便捷的平臺。

預(yù)測微生物學(xué)的主要目的是運(yùn)用數(shù)學(xué)模型對微生物生長行進(jìn)定量分析，使人們能夠在沒有進(jìn)行微生物檢測的前提下，預(yù)測微生物的生長和死亡，槭稱釩踩提供重要保障。食品預(yù)測微生物學(xué)在食品貨架期、食品安全的預(yù)測和管理中有重大應(yīng)用價(jià)值，是食品微生物學(xué)中一個(gè)很有前景的研究領(lǐng)域。微生物在理想的環(huán)境下是按照二分裂式指數(shù)型（2n）生長的，具體數(shù)據(jù)見表1。

雖然預(yù)測微生物學(xué)的專家們預(yù)測了微生物在理想環(huán)境下的二分裂式指數(shù)型，但是微生物不可能嚴(yán)格按照其生長。一般來說，微生物的生長期分為四個(gè)時(shí)期――延滯期（適應(yīng)期）、指數(shù)期（生長期）、穩(wěn)定期和衰亡期。只有微生物的生長存在規(guī)律，才可以建立模型來預(yù)測其生長，從而更好的檢測和控制微生物。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，預(yù)測微生物學(xué)也不斷地采用一些計(jì)算機(jī)運(yùn)算方式進(jìn)行計(jì)算。例如，對微生物的生長、殘存、抑制和多種微生物的競爭來進(jìn)行數(shù)學(xué)的建模和觀測。預(yù)測微生物學(xué)可以看成受到外界環(huán)境影響下的響應(yīng)，也就是模擬微生物在特定條件下的變化，從而用于整個(gè)食品質(zhì)量體系，比如管理、建立特定的食品安全目標(biāo)、危害控制點(diǎn)的設(shè)定進(jìn)行參考。隨著預(yù)測微生物學(xué)和很多軟件包括生物數(shù)學(xué)和生物信息學(xué)的發(fā)展，預(yù)測微生物學(xué)的整個(gè)數(shù)據(jù)庫就更加的完善。

風(fēng)險(xiǎn)評估的數(shù)學(xué)模型就是模擬微生物的變化，所以可以采用一些概率的方式來解釋微生物的變化。比如，微生物在特定的食品或介質(zhì)表面生長/不生長，或存在的概率情況。一般來說，把預(yù)測微生物學(xué)的模型分成初級、二級和三級，初級是研究特定溫度下的微生物的生長情況；二級是模擬環(huán)境因素，物理、化學(xué)、生物的影響下的變化，比如遲滯期時(shí)間和生長率的變化；三級模型就是建立界面友好的模型。

預(yù)測模型的作用主要有兩點(diǎn)：一是以簡化等式來模擬微生物的實(shí)際動(dòng)態(tài)變化；二是用于預(yù)測非檢測條件下的可能情況。國內(nèi)外預(yù)測微生物學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評估的現(xiàn)狀

截止至2016年，WHO/FAO（世界衛(wèi)生組織和糧農(nóng)組織）已連續(xù)發(fā)表了19部關(guān)于微生物風(fēng)險(xiǎn)評估的系列報(bào)告，內(nèi)容涉及禽肉、即食食品、水、嬰兒配方粉、水產(chǎn)品、蔬菜等不同食品基質(zhì)中的沙門氏菌、單增李斯特菌、阪崎腸桿菌、弧菌、病毒等致病菌，其已經(jīng)成為指導(dǎo)全球開展相關(guān)評估和制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的權(quán)威性技術(shù)文件。

我國的微生物風(fēng)險(xiǎn)評估起步較晚，但自2000年以來，已經(jīng)先后開展了帶殼雞蛋中沙門氏菌、生食牡蠣中副溶血性弧菌、即食肉制品中單核細(xì)胞增生性李斯特菌及嬰兒配方粉中阪崎腸桿菌的風(fēng)險(xiǎn)評估。近年來，上海市食品藥品監(jiān)督管理局多次組織食品安全風(fēng)險(xiǎn)評估專項(xiàng)，對常見食品中的單增李斯特菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、蠟樣芽胞桿菌等進(jìn)行了評估。

篇10

關(guān)鍵詞:云服務(wù)器；ECS；作業(yè)管理；PHP

1基于云服務(wù)器的作業(yè)管理軟件的開發(fā)需求

云服務(wù)器是極具應(yīng)用前景的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù),它相比傳統(tǒng)的服務(wù)器,安全可靠性,功能彈性,管理便捷性上有顯著優(yōu)點(diǎn),大大降低了服務(wù)器運(yùn)維的難度和成本,使IT開發(fā)夠更專注于核心業(yè)務(wù)。應(yīng)用云服務(wù)器進(jìn)行高校教學(xué)作業(yè)管理可以顯著提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。比如在生物信息學(xué)課程教學(xué)中,為了讓學(xué)生掌握各種分析方法,需要進(jìn)行一定的生物信息軟件操作練習(xí),結(jié)果往往是以多媒體的形式呈現(xiàn):有序列比對圖,系統(tǒng)進(jìn)化樹,識別基因表單,基因芯片聚類熱圖,蛋白質(zhì)分子三維結(jié)構(gòu),操作流程描述等等。因此,完全用紙質(zhì)形式的作業(yè)是不能勝任的,需要以電子文件的方式上交。雖然應(yīng)用電子郵件等方式能實(shí)現(xiàn)電子文件的傳遞,但是存在很多不足:首先是交互性差,如果某作業(yè)問題沒有當(dāng)時(shí)立即解決,后面再查詢該作業(yè)就比較困難,易出現(xiàn)疏漏;其次是可管理性差,電子郵件并不支持對郵件的批注,不能對文件進(jìn)行統(tǒng)一打包、分類管理;最后是無統(tǒng)計(jì)分析能力,所有結(jié)果得手工操作,非常繁瑣。結(jié)合云服務(wù)器的便利性,開發(fā)用于高校教學(xué)的作業(yè)管理系統(tǒng)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。我們參考傳統(tǒng)的服務(wù)器作業(yè)管理軟件[1-4],開發(fā)了一款基于云服務(wù)器的作業(yè)管理軟件。

2基于云服務(wù)器的作業(yè)管理系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

(1)我們系統(tǒng)開發(fā)采用了阿里云ECS服務(wù)器,軟件工作為瀏覽器/服務(wù)器模式,既用戶通過瀏覽器向互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器發(fā)出請求,服務(wù)器對瀏覽器的請求進(jìn)行處理,將用戶所需信息返回到瀏覽器上[5]。其優(yōu)點(diǎn)是降低用戶軟件環(huán)境要求,只需應(yīng)用本機(jī)的瀏覽器軟件,發(fā)出請求,對數(shù)據(jù)庫的訪問和應(yīng)用程序的執(zhí)行,數(shù)據(jù)返回,動(dòng)態(tài)頁面的生成等工作全部由服務(wù)器完成(圖1)。在該模式下,無論作業(yè)提交和作業(yè)管理,都只需裝上操作系統(tǒng)和瀏覽器即可。(2)作業(yè)管理軟件的具體實(shí)現(xiàn)采用了較流行的LAMP開發(fā)組合,即以Linux作為操作系統(tǒng)平臺,Apache作為HTTP服務(wù)器軟件,MySQL作為數(shù)據(jù)庫,以及PHP語言來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)交互。前端頁面有“用戶登錄”、“作業(yè)文件提交”、“作業(yè)反饋信息”、“作業(yè)瀏覽”、“資源下載”等頁面,后臺管理有“注冊管理”、“作業(yè)信息”、“作業(yè)信息統(tǒng)計(jì)”、“作業(yè)批注”、“作業(yè)打包”等。在軟件開發(fā)的具體層面,我們應(yīng)用了如下技術(shù):1)應(yīng)用MySQL創(chuàng)建與記錄所有學(xué)生的賬戶以及初始密碼,其中密碼用MD5碼加密,提高安全性。2)文件上傳采用PHP語言進(jìn)行文件類型識別,按帳號名字分別重命名,存入各個(gè)帳號獨(dú)有的服務(wù)器文件夾中,并記錄上傳時(shí)間,上傳IP地址,對應(yīng)作業(yè)分類。3)后臺程序調(diào)用系統(tǒng)tar打包程序,進(jìn)行作業(yè)的打包,提供下載備份。每個(gè)帳號的作業(yè)都可以進(jìn)行評述,并給對應(yīng)用戶,用戶可以繼續(xù)提留言。該流程也應(yīng)用了MySQL數(shù)據(jù)庫,留言信息存貯在一張數(shù)據(jù)表中。4)統(tǒng)計(jì)功能是PHP程序遍歷MySQL數(shù)據(jù)庫的信息,計(jì)算出每個(gè)帳號交作業(yè)的情況,包括作業(yè)的次數(shù),得分,在全部作業(yè)中的比例等信息。作業(yè)管理軟件的基本業(yè)務(wù)流程并不復(fù)雜,但是在開發(fā)中有一些細(xì)節(jié)需要注意,比如,為了避免SQL注入攻擊,所有請求通過POST方式傳遞,字段都進(jìn)行篩選過濾,同時(shí)用戶信息都使用MD5碼加密,在服務(wù)器端無明文信息;再比如,PHP上傳文件默認(rèn)最大為2MB,需要修改php.ini配置解除這一限制才能把較大的文件存入云服務(wù)器。

3基于云服務(wù)器的作業(yè)管理軟件的進(jìn)一步發(fā)展

我們基于云服務(wù)器開發(fā)的作業(yè)管理軟件已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際使用中,作業(yè)管理不受時(shí)空限制,都能便捷地得到處理,突破了紙版或電子郵件管理方式的諸多弊端,顯著提高了效率。在這個(gè)過程中,用戶也反映了該系統(tǒng)的待改進(jìn)之處,如該系統(tǒng)對訪問的并發(fā)度并沒有特殊考慮,在上傳文件中需要占用較大帶寬,若同時(shí)進(jìn)行數(shù)個(gè)作業(yè)提交任務(wù)會(huì)使得系統(tǒng)卡頓;再有系統(tǒng)的功能相對比較單一,若把該系統(tǒng)和各種教學(xué)資源的功能整合,讓各種信息互聯(lián)互通,其便利性將進(jìn)一步提高。我們期待基于云服務(wù)器的作業(yè)管理軟件可以作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教育領(lǐng)域的一個(gè)范例,供相關(guān)教學(xué)管理軟件開發(fā)的借鑒,提高教學(xué)管理的質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)

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