生物信息学的研究进展十篇

生物信息学的研究进展篇1

关键词：中医学；生物信息学；融合发展

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044（2017）32-0262-02

科技的进步推动社会的发展，又推动各个领域的发展。在醫学领域，生物学和基因工程学在现代科学技术的推动下，产生了许多新的理论与概念。融合了生物学和基因工程学而产生的新兴学科——生物信息学，能够对数量庞大、结构复杂的生物信息组数据进行管理和分析。可以说生物信息学的出现是对现代医药学发展的一个巨大助力。现代中医学发展进入一个新的阶段。相对以前，人们对中医学的重视程度大大提升。中医学发展进入新的时期。将中医学与生物信息学进行融合，是对传统中医学进行的一次伟大尝试。生物信息学能够弥补中医学中在微观层次上研究的不足。中医学与生物信息学在现阶段如何进行进一步的融合，未来又有怎样的发展空间值得深入的思考。生物信息学应用到中医学领域，不只对中医学在临床方面的发展有着推动，在中医制药方面也有着巨大帮助。

1生物信息学发展现状

生物信息学是集分子生物学和基因工程学为一体的新兴学科。其运用了先进的计算机技术和信息论方法研究生物信息的表达、采集、储存、传递、检索、分析、处理等等方面。可以说生物信息学是医学在微观层面上的一个重要补充。生物信息学对生物信息的研究，能够对全面系统认识生命的本质有巨大帮助。而应用现代计算机技术和网络技术进行医学问题解决，也是生物信息学的一个特点。现阶段，生物信息学主要在基因组序列信息提取和分析，基因分子结构知识的模拟、药物设计和生物信息的技术与方法研究三个方面取得许多成就。可以说生物信息学渐渐成为新世纪医学发展的最活跃的领域之一。到目前为止，生物信息学运用现代网络技术已经集成融合了基数庞大的生物信息，对于推动未来医学的发展意义重大。

2中医学与生物信息学融合现状

现代医学的发展，渐渐地对中医学有着越来越多的重视。在现代医学中，中医学与传统医学相比，在治疗效果与治疗方式上都有着很大不同。副作用小，对于一些疑难杂症效果明显都是其特有的优势。近年来，中医界许多学者对生物信息学研究渐渐产生浓厚兴趣。生物信息学对人深层的生物信息的收集分析，对中医学有着重要意义。有学者就中医学应用与生物新学融合提出猜想。在十几年前就有学者将蛋白质表示的二维电泳及生物信息学方法，用于阐述中医证候分类的分子基础。这尝试实现成功，并进一步推动了生物信息学与中医学的融合发展。这一发展能够有效推动现代生命科学的发展。中医学在理论临床，制药等方面的分子生物研究已经渐渐取得许多成就。在DNA测序基因预测、蛋白质结构预测和生物芯片技术等方面取得长足的发展。

在中医学的临床治疗方面，生物信息学能够对从文中医学中常见的多发病、疑难病，提供更深层次的生物信息指指导。从长期的研究能够发现，生物信息学大大提升了中医学的临床治疗的有效性和安全性。并对于疾病信息的收集处理提供平台。生物信息学建立了现代疾病处理分析新机制，是对中现代中医学发展的一个有效补充。

生物信息学对中医制药同样有着巨大帮助。传统中医在药物研究方面往往只针对药物的药性进行分析，对其中详细的化学变化过程并不熟悉。随着生物信息学的融合应用，中草药资源研究有了新的发展。不仅在药理药性方面的预测模拟，更在微观药物化学作用方面，探索出更多新的内容。随着生物信息学与中医学的融合，有学者分析中草药资源与药理研究的一些可能趋势，并提出一系列的有关分子结构预测代谢模拟和药理能量等观点。现代中医学在这方面的发展对于推动中医学新体系的完善建设带来巨大帮助。成为现代中医学发展的一个巨大助力。

3生物信息学与中医学发展的未来展望

1）病理学研究新方式

当前生物信息学中，与基因和蛋白分子结构有关的内容对中医学制药方面起到了巨大的帮助。除此以外生物信息学在中医学的其他应用上，仍然有着巨大的发展空间。生物信息学虽然是一种微观层次的生物信息分子研究方法。但其运用的动态分析方法和计算机信息处理方法都有着独特的优势。而且其与中医的整体观念有着许多的相似之处，能够实现很好的契合。所以，借助生物信息学进行更深层次的中医药理和病理分析，是未来生物信息学与中医学融合发展的一个方向。

2）中西医结合新纽带

中医学与传统西医学，无论是在生物治疗方法，还是药物成分研究都有着巨大的不同。所以一直以来，中医西医在对疾病的治疗上都是互不干涉。但随着现代医学的发展，中医西医进行融合成为现展的一个趋势。西医在外科手术方面有着巨大优势，中医对人体调理和疑难疾病治疗方面有着独特优势。如果能将中医西医结合，那么对于一些复合的复杂疾病的治疗解决，便有着巨大帮助。但中医西医在融合的过程中由于缺乏纽带，导致中西医融合一直发展缓慢。微观层次的生物信息研究方法，与现代西医发展有着许多共同之处。而且对生物信息的分析，又能够完善中医学病理药理的研究思路。所以，生物信息学渐渐的成为一种中西医融合连接的纽带。基于生物信息学的现代生物科学发展，使得中西医在基本理论方面，有着越来越多的共同点。诸如生物芯片制造，大规模筛查系统，等等方面都为中医与西医的融合提供平台。

3）生物信息学研究方法

生物信息学与中医学的融合，不仅仅表现在对中医学本身发展。生物信息学特有的计算机信息处理方法是对传统中医学信息处理方法的巨大变革。中医学本身发展有着明显的地方特色，在不同地方，中医学针对不同的疾病和药物应用，都有着不同的方法。传统的中医学发展的过程中，由于距离问题缺乏交流，导致中医学许多药物应用和疾病治疗方法不能得到有效推广。而借助计算机信息处理技术，能够对已研究信息进行记载。并利用网络技术实现信息的交流共享。这对于进一步加快推动中医学发展有着重要意义。另外计算机的信息处理方法，也使得中医学在进行疾病和药物研究中遇到的问题能够进行分享寻求共同解决。生物信息学方法为中医学提供的先进信息处理观念大大拓展了中医学的进步的空间。也加强了各个地方中医学之间的交流。

4结束语

生物信息学作为新兴医学热门领域之一。在现代医学的各方面都发挥出巨大的作用。尤其是推动传统中医学进步方面更是效果明显。在科学技术不断发展的今天，信息技术不断进步的今天。生物信息学对中医学研究方面的推动以及给中医学带来的先进研究理念，都使得中医学发展大大加快。另外借助生物信息学的方法，对中西医结合发展创造了条件。虽然当前生物信息学与中医学的结合发展，已经取得了许多成就，但未来生物信息学这一研究微观性质的生物信息方法。能够进一步与中医学进行融合。其在许多方面还可以有着更深入的交流。生物信息学与中医学的融合，是现代医学发展的一个趋势，也是推动现代医学发展的一大助力。

作者：王元茂

    参考文献： 

生物信息学的研究进展篇2

关键词： 生物信息学 农业研究领域 应用

“生物信息学”是英文单词“bioinformatics”的中文译名，其概念是1956年在美国田纳西州gatlinburg召开的“生物学中的信息理论”讨论会上首次被提出的［1］，由美国学者lim在1991年发表的文章中首次使用。生物信息学自产生以来，大致经历了前基因组时代、基因组时代和后基因组时代三个发展阶段［2］。2003年4月14日，美国人类基因组研究项目首席科学家collins f博士在华盛顿隆重宣布人类基因组计划（human genome project，hgp）的所有目标全部实现［3］。这标志着后基因组时代（post genome era，pge）的来临，是生命科学史中又一个里程碑。生物信息学作为21世纪生物技术的核心，已经成为现代生命科学研究中重要的组成部分。研究基因、蛋白质和生命，其研究成果必将深刻地影响农业。本文重点阐述生物信息学在农业模式植物、种质资源优化、农药的设计开发、作物遗传育种、生态环境改善等方面的最新研究进展。

1.生物信息学在农业模式植物研究领域中的应用

1997年5月美国启动国家植物基因组计划（npgi），旨在绘出包括玉米、大豆、小麦、大麦、高粱、水稻、棉花、西红柿和松树等十多种具有经济价值的关键植物的基因图谱。国家植物基因组计划是与人类基因组工程（hgp）并行的庞大工程［4］。近年来，通过各国科学家的通力合作，植物基因组研究取得了重大进展，拟南芥、水稻等模式植物已完成了全基因组测序。人们可以使用生物信息学的方法系统地研究这些重要农作物的基因表达、蛋白质互作、蛋白质和核酸的定位、代谢物及其调节网络等，从而从分子水平上了解细胞的结构和功能［5］。目前已经建立的农作物生物信息学数据库研究平台有植物转录本（ta）集合数据库tigr、植物核酸序列数据库plantgdb、研究玉米遗传学和基因组学的mazegdb数据库、研究草类和水稻的gramene数据库、研究马铃薯的pomamo数据库，等等。

2.生物信息学在种质资源保存研究领域中的应用

种质资源是农业生产的重要资源，它包括许多农艺性状（如抗病、产量、品质、环境适应性基因等）的等位基因。植物种质资源库是指以植物种质资源为保护对象的保存设施。至1996年，全世界已建成了1300余座植物种质资源库，在我国也已建成30多座作物种质资源库。种质入库保存类型也从单一的种子形式，发展到营养器官、细胞和组织，甚至dna片段等多种形式。保护的物种也从有性繁殖植物扩展到无性繁殖植物及顽拗型种子植物等［6］。近年来，人们越来越多地应用各种分子标记来鉴定种质资源。例如微卫星、aflp、ssap、rbip和snp等。由于对种质资源进行分子标记产生了大量的数据，因此需要建立生物信息学数据库和采用分析工具来实现对这些数据的查询、统计和计算机分析等［7］。

3.生物信息学在农药设计开发研究领域中的应用

传统的药物研制主要是从大量的天然产物、合成化合物，以及矿物中进行筛选，得到一个可供临床使用的药物要耗费大量的时间与金钱。生物信息学在药物研发中的意义在于找到病理过程中关键性的分子靶标、阐明其结构和功能关系，从而指导设计能激活或阻断生物大分子发挥其生物功能的治疗性药物，使药物研发之路从过去的偶然和盲目中找到正确的研发方向。生物信息学为药物研发提供了新的手段［8，9］，导致了药物研发模式的改变［10］。目前，生物信息学促进农药研制已有许多成功的例子。itzstein等设计出两种具有与唾液酸酶结合化合物：4-氨基-neu5ac2en和4-胍基-neu5ac2en。其中，后者是前者与唾液酸酶的结合活性的250倍［11］。目前，这两种新药已经进入临床试验阶段。tang sy等学者研制出新一代抗aids药物saquinavir［12］。pungpo等已经设计出几种新型高效的抗hiv-1型药物［13］。杨华铮等人设计合成了十多类数百个除草化合物，经生物活性测定，部分化合物的活性已超过商品化光合作用抑制剂的水平［14］。

现代农药的研发已离不开生物信息技术的参与，随着生物信息学技术的进一步完善和发展，将会大大降低药物研发的成本，提高研发的质量和效率。

4.生物学信息学在作物遗传育种研究领域中的应用

随着主要农作物遗传图谱精确度的提高，以及特定性状相关分子基础的进一步阐明，人们可以利用生物信息学的方法，先从模式生物

中寻找可能的相关基因，然后在作物中找到相应的基因及其位点。农作物的遗传学和分子生物学的研究积累了大量的基因序列、分子标记、图谱和功能方面的数据，可通过建立生物信息学数据库来整合这些数据，从而比较和分析来自不同基因组的基因序列、功能和遗传图谱位置［15］。在此基础上，育种学家就可以应用计算机模型来提出预测假设，从多种复杂的等位基因组合中建立自己所需要的表型，然后从大量遗传标记中筛选到理想的组合，从而培育出新的优良农作物品种。

5.生物信息学在生态环境平衡研究领域中的应用

在生态系统中，基因流从根本上影响能量流和物质流的循环和运转，是生态平衡稳定的根本因素。生物信息学在环境领域主要应用在控制环境污染方面，主要通过数学与计算机的运用构建遗传工程特效菌株，以降解目标基因及其目标污染物为切入点，通过降解污染物的分子遗传物质核酸 dna，以及生物大分子蛋白质酶，达到催化目标污染物的降解，从而维护空气［16］、水源、土地等生态环境的安全。

美国农业研究中心（ars） 的农药特性信息数据库（ppd） 提供 334 种正在广泛使用的杀虫剂信息，涉及它们在环境中转运和降解途径的16种最重要的物化特性。日本丰桥技术大学（toyohashi university of technology） 多环芳烃危险性有机污染物的物化特性、色谱、紫外光谱的谱线图。美国环保局综合风险信息系统数据库（iris） 涉及 600种化学污染物，列出了污染物的毒性与风险评价参数，以及分子遗传毒性参数［17］。除此之外，生物信息学在生物防治［18］中也起到了重要的作用。网络的普及，情报、信息等学科的资源共享，势必会创造出一个环境微生物技术信息的高速发展趋势。

6.生物信息学在食品安全研究领域中的应用

食品在加工制作和存储过程中各种细菌数量发生变化，传统检测方法是进行生化鉴定，但所需时间较长，不能满足检验检疫部门的要求，运用生物信息学方法获得各种致病菌的核酸序列，并对这些序列进行比对，筛选出用于检测的引物和探针，进而运用pcr法［19］、rt-pcr法、荧光rt-pcr法、多重pcr［20］和多重荧光定量pcr等技术，可快速准确地检测出细菌及病毒。此外，对电阻抗、放射测量、elisa法、生物传感器、基因芯片等［21-25］技术也是未来食品病毒检测的发展方向。

转基因食品检测是通过设计特异性的引物对食品样品的dna提取物进行扩增，从而判断样品中是否含有外源性基因片段［26］。通过对转基因农产品数据库信息的及时更新，可准确了解各国新出现和新批准的转基因农产品，便于查找其插入的外源基因片段，以便及时对检验方法进行修改。目前由于某些通过食品传播的病毒具有变异特性，以及检测方法的不完善等因素影响，生物信息学在食品领域的应用还比较有限，但随着食品安全检测数据库的不断完善，相信相关的生物信息学技术将在食品领域发挥越来越重要的作用。

生物信息学广泛用于农业科学研究的各个领域，但是仅有信息资源是不够的，选出符合自己需求的生物信息就需要情报部门，以及信息中介服务机构提供相关服务，通过出版物、信息共享平台、数字图书馆、电子论坛等信息媒介的帮助，科研工作者可快速有效地找到符合需要的信息。目前我国生物信息学发展还很不均衡，与国际前沿有一定差距，这需要从事信息和科研的工作者们不断交流，使得生物信息学能够更好地为我国农业持续健康发展发挥作用。

参考文献：

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生物信息学的研究进展篇3

关键词： 生物信息学 农业研究领域 应用

“生物信息学”是英文单词“Bioinformatics”的中文译名，其概念是1956年在美国田纳西州Gatlinburg召开的“生物学中的信息理论”讨论会上首次被提出的［1］，由美国学者Lim在1991年发表的文章中首次使用。生物信息学自产生以来，大致经历了前基因组时代、基因组时代和后基因组时代三个发展阶段［2］。2003年4月14日，美国人类基因组研究项目首席科学家Collins F博士在华盛顿隆重宣布人类基因组计划（Human Genome Project，HGP）的所有目标全部实现［3］。这标志着后基因组时代（Post Genome Era，PGE）的来临，是生命科学史中又一个里程碑。生物信息学作为21世纪生物技术的核心，已经成为现代生命科学研究中重要的组成部分。研究基因、蛋白质和生命，其研究成果必将深刻地影响农业。本文重点阐述生物信息学在农业模式植物、种质资源优化、农药的设计开发、作物遗传育种、生态环境改善等方面的最新研究进展。

1.生物信息学在农业模式植物研究领域中的应用

1997年5月美国启动国家植物基因组计划（NPGI），旨在绘出包括玉米、大豆、小麦、大麦、高粱、水稻、棉花、西红柿和松树等十多种具有经济价值的关键植物的基因图谱。国家植物基因组计划是与人类基因组工程（HGP）并行的庞大工程［4］。近年来，通过各国科学家的通力合作，植物基因组研究取得了重大进展，拟南芥、水稻等模式植物已完成了全基因组测序。人们可以使用生物信息学的方法系统地研究这些重要农作物的基因表达、蛋白质互作、蛋白质和核酸的定位、代谢物及其调节网络等，从而从分子水平上了解细胞的结构和功能［5］。目前已经建立的农作物生物信息学数据库研究平台有植物转录本（TA）集合数据库TIGR、植物核酸序列数据库PlantGDB、研究玉米遗传学和基因组学的MazeGDB数据库、研究草类和水稻的Gramene数据库、研究马铃薯的PoMaMo数据库，等等。

2.生物信息学在种质资源保存研究领域中的应用

种质资源是农业生产的重要资源，它包括许多农艺性状（如抗病、产量、品质、环境适应性基因等）的等位基因。植物种质资源库是指以植物种质资源为保护对象的保存设施。至1996年，全世界已建成了1300余座植物种质资源库，在我国也已建成30多座作物种质资源库。种质入库保存类型也从单一的种子形式，发展到营养器官、细胞和组织，甚至DNA片段等多种形式。保护的物种也从有性繁殖植物扩展到无性繁殖植物及顽拗型种子植物等［6］。近年来，人们越来越多地应用各种分子标记来鉴定种质资源。例如微卫星、AFLP、SSAP、RBIP和SNP等。由于对种质资源进行分子标记产生了大量的数据，因此需要建立生物信息学数据库和采用分析工具来实现对这些数据的查询、统计和计算机分析等［7］。

3.生物信息学在农药设计开发研究领域中的应用

传统的药物研制主要是从大量的天然产物、合成化合物，以及矿物中进行筛选，得到一个可供临床使用的药物要耗费大量的时间与金钱。生物信息学在药物研发中的意义在于找到病理过程中关键性的分子靶标、阐明其结构和功能关系，从而指导设计能激活或阻断生物大分子发挥其生物功能的治疗性药物，使药物研发之路从过去的偶然和盲目中找到正确的研发方向。生物信息学为药物研发提供了新的手段［8，9］，导致了药物研发模式的改变［10］。目前，生物信息学促进农药研制已有许多成功的例子。ItzstEin等设计出两种具有与唾液酸酶结合化合物：4-氨基-Neu5Ac2en和4-胍基-Neu5Ac2en。其中，后者是前者与唾液酸酶的结合活性的250倍［11］。目前，这两种新药已经进入临床试验阶段。TANG SY等学者研制出新一代抗AIDS药物saquinavir［12］。Pungpo等已经设计出几种新型高效的抗HIV-1型药物［13］。杨华铮等人设计合成了十多类数百个除草化合物，经生物活性测定，部分化合物的活性已超过商品化光合作用抑制剂的水平［14］。

现代农药的研发已离不开生物信息技术的参与，随着生物信息学技术的进一步完善和发展，将会大大降低药物研发的成本，提高研发的质量和效率。

生物信息学的研究进展篇4

信息、生物、新材料三大前沿领域

信息、生物、新材料是21世纪前30年发展最快、最热门的三大领域，它们集结了当今世界最强势的研究力量。但在这些关系未来发展的关键领域中，我国许多核心技术仍依赖追踪、模仿和引进国外技术，原始创新能力明显不足。

从更宽的视野来看，不仅仅是这三个领域的发展需要高扬“自主创新”的信心与勇气。实际上，整个中国科技正面临着前所未有的发展压力：对外要适应国际科技竞争的紧迫形势，对内要满足经济社会发展进程中的重大战略性需求。而原始创新能力和技术创新能力的薄弱，已成为当前和未来相当长时期内影响我国整体竞争力的极大障碍。

面向未来15年的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》即将，科技部等有关部门正在着手制定科技“十一五规划”——关于中国科技“未来”的探讨与关注，在最近一年多来达到了前所未有的程度。就是在这样带着几分焦灼、几分期待、几分信心的探讨氛围中，“自主创新”成为人们关于中国科技发展的共识。

带着这个共识，再来看中国科技发展面临的“压力”，在很大程度上已经变成了未来发展的重大机遇。未来10年，中国在这三大领域中最有可能实现自主创新的关键技术群究竟有哪些？有限的科技经费究竟应当投入到哪些突破口？

下一代移动通信技术

移动通信是人类社会发展中的一大奇迹。2004年12月，全球（蜂窝）移动通信用户总数已达17亿以上，超过已有百年发展历史的固定通信用户数。过去10年，移动通信技术完成了由第一代模拟通信技术向第二代数字通信技术的过渡，当前正处于由其巅峰状态向第三代（3G）移动通信技术过渡的进程中。

目前，世界发达国家纷纷投入力量进行第三代及下一代移动通信标准、技术和产品的开发。

——3G移动通信：国际电信联盟（ITU－T）批准为3G的三大标准分别是欧洲的WCDMA，美国高通公司的CDMA2000和中国大唐电信的TD－SCDMA。3G已在全球30多个国家开始商用。

——增强型3G（Enhanced3G）：为了克服3G技术不能很好支持流媒体等业务的不足，国际电信联盟已在制定增强型3G技术标准。专家预测，增强型3G技术将进入商用。

——4G（或Beyond3G）：下一代移动通信即所谓超3G（以下统称Beyond3G）技术的研究是国际上的热点。Beyond3G具有更高的速率与更好的频谱利用率。欧盟、日本、韩国等国家已开始4G框架的研究，预期Beyond3G技术可望在2010年后开始商用。

中国移动用户总数已达3.34亿，居世界第一，总体技术水平与国际同步，处于由第二代向第三代的过渡时期。我国3G移动通信技术已经具备了实现产业化的能力，我国大唐电信2000年5月提出的TD－SCDMA标准已成为国际电信联盟正式采纳的三大标准之一。此外，在国家“863”计划的支持下，开展了Beyond3G技术的研究，预期该技术可望在2010年后开始商用。

Beyond3G技术对我国经济社会发展和国防建设具有十分重要的意义。德尔菲专家调查统计结果显示，我国研发水平比领先国家落后5年左右，通过自主开发或联合开发，在未来5年可能形成自主知识产权。以华为、中兴为代表的一批高技术通信设备制造业公司，在第三代移动通信设备（3G）等研发方面紧跟国际前沿，打破了国外公司对高技术通信设备的垄断，开始参与国际通信标准的制定，开发具有自主知识产权的核心技术，具备了参与国际竞争的能力，具备实现技术和产业跨越式发展的契机。

中国下一代网络体系

下一代网络（NGN）泛指以IP为核心，同时可以支持语音、数据和多媒体业务的因特网、移动通信网络和固定电话通信网络的融合网络。

世界各国和国际通信标准化组织都在积极开展下一代网络的研究开发工作。国际电信联盟电信标准化部门（ITU－T）、欧洲电信标准化协会（ETSI）、互联网工程任务组（IETF）、第三代伙伴组织计划（3GPP）等，都在致力于下一代网络体系的研究。目前，美国、日本、韩国、新加坡以及欧盟都已启动了下一代互联网研究计划，全面开展各项核心技术的研究和开发。

我国在下一代网络的研究方面已取得了较大进展。“九五”期间，863计划建成了“中国高速信息示范网”（CAINONET）、国家自然科学基金委支持的“中国高速互连研究试验网NSFCNET”等重大项目，目前已开始基于NGN的软交换技术在移动和多媒体通信中的应用研究。中兴、华为等企业还推出了基于软交换的NGN解决方案；在下一代互联网研究上，中兴、港湾网络等推出的高端路由交换机，可应用于国家骨干IP网络建设，以及大中型宽带IP城域网核心骨干和汇聚。国内公司还开始自行设计高端分组交换定制ASIC芯片。我国已成为少数几个能够提供全系列数据通信设备的国家之一。

下一代网络技术对促进我国高新技术的发展，以及对改造和提升我国传统产业具有举足轻重的作用，对国家安全至关重要。从总体上看，我国互联网技术跟随国外发展，在技术选择上缺乏系统研究，走过一些弯路，至今与国外仍存在较大差距。无论网络用户规模、网络应用、网络技术或网络产品都尚有很大的发展空间。从全局着眼，应不失时机地开展中国下一代网络体系的研究、应用试验、关键技术研究和产品开发。不能像第一代互联网那样，技术、标准都是外国的，给国家安全造成隐患。

纳米级芯片技术

当前，集成电路的发展仍遵循“摩尔定律”，即其集成度和产品性能每18个月增加一倍，按照器件特征尺寸缩小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和设计技术优化的途径继续发展。

自上世纪90年代以来，全球集成电路制造技术升级换代速度加快。当前国际上CMOS集成电路大规模生产的主流技术是130nm，英特尔等部分技术先进的芯片制造公司已在用90nm进行高性能芯片生产。2005年，美国AMD公司已开始量产90nm的高性能芯片，国际上对65nm技术的开发也已成功。伴随130nm到90nm技术的升级，考虑到扩大生产规模和降低成本，大多数公司将使用12英寸替代8英寸硅基片，这也必将带来半导体设备的大量更新。

近年来我国一些先进集成电路制造公司的崛起，使国内集成电路制造工艺技术与国际先进水平的差距有了显著的缩小，但整体水平仍与先进国家相差2～3代。目前，我国集成电路设计公司年设计能力已超过500种，主流设计水平达到180nm，130nm技术正在开发中，90nm技术的研发也开始着手进行。从产业发展看，我国集成电路已初步形成由十多家芯片生产骨干企业、十多家重点封装厂、二十多家初具规模的设计公司、若干家关键材料及专用设备仪器制造厂组成的产业群体，设计、芯片制造、封装三业并举的蓬勃发展态势。以中科院计算所为代表的研究机构和企业在CPU研发方面所取得的新进展，标志着我国集成电路设计具有较强能力，与国际先进水平的差距进一步缩小。目前我国芯片业大多集中在低端的交通、通信、银行、信息管理、石油、劳动保障、身份识别、防伪等领域，IC卡芯片所占比重一直占据芯片总体市场的20％左右。

世界第一颗0.13微米工艺TD－SCDMA3G手机核心芯片10月9日在重庆问世

今后的IC是纳米制造技术的时代，而纳米级芯片技术是我国赶超国际的关键，它的成功将会是我国IC工业发展史上的重要里程碑和持续发展的动力，专家认为应优先发展。

中文信息处理技术

包括汉字和少数民族文字在内的中文信息处理技术，是汉语言学和计算机科学技术的融合，是一门与语言学、计算机科学、心理学、数学、控制论、信息论、声学、自动化技术等多种学科相联系的边缘交叉性学科。

随着互联网的发展，中文信息处理技术已渗透到社会生活的各个方面。1994年，微软开始进入中文软件市场，微软的WORD把国产WPS挤出了市场，继而Windows中文版又把国产中文之星挤垮。微软凭借其强大的优势地位，使国产的中文信息处理软件举步维艰。中文版的Windows、Office等占据了大部分的中文软件市场，使中文信息处理逐渐丧失了其特殊地位。

经过二三十年的努力，我国的中文信息处理，包括中文的编码、字型、输入、显示、输出等的基本处理技术已经实用化，目前正在逐渐摆脱“字处理”阶段，处于向更高级阶段快速发展的时期。包括中文的文字识别机和手写文字识别、语音合成、语音识别、语言理解和智能接口等技术的研究已获得进展。中文的全文检索、内容管理、智能搜索、中文和其他文字之间的机器翻译等技术也正在开发、研制，并取得了较大进展，涌现了联想、方正、四通、汉王、华建等公司。

随着中国加入WTO与世界各国交流的逐渐扩大以及网络信息时代的来临，中文信息处理技术越发显得重要，其自动化水平的提高，将大大促进我国科技、国民经济和社会发展，同时使中华民族的文化在信息时代得到新的发展。未来无疑应当加强中文信息处理技术的研发投入与政策倾斜。

人类功能基因组学研究

20世纪末启动的人类基因组计划被公认为生命科学发展史上的里程碑，其规模和意义超过了曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划。随着人类基因组、水稻基因组以及其他重要微生物等50多种生物基因组全序列测定工作的完成，国际基因组研究进入到功能基因组学新阶段。

功能基因组学已成为21世纪国际研究的前沿，代表基因分析的新阶段。它是利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究，是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入对基因组动态的生物学功能学研究。从1997年迄今已发表的有关功能基因组学的论文数以千计，其中不少发表在《细胞》《自然》《科学》等国际著名刊物上。

目前功能基因组研究的重点集中在四个方面：一是基因测序技术研究。预计今后几年内，测序技术将继续发展，特别是有一些重要的改进将直接用于功能基因组的研究；二是单核苷多态性（SNP）以及在此基础上建立的SNP单体型研究；三是基因组有序表达的规律研究。主要包括基因的深入鉴定、基因表达与转录组研究、蛋白和蛋白质组研究、代谢网络和代谢分子研究、基因表达调控研究等；四是计算生物学和系统生物学研究。

近几年来，在国家“863”计划、国家重大科技专项等的资助下，我国功能基因组学研究取得了一系列进展。中华民族占世界人口的1／5，有丰富的遗传疾病家系资源，这是我国发展功能基因组研究的有利因素。“十五”期间，我国参与国际蛋白质组计划、国际人类基因组单体型图计划，高质量按时完成了项目中所承担的21号染色体区域的任务，建立并完善了中华民族基因组和重要疾病相关基因SNPs及其单倍型的数据库的建设，在国际一流杂志上发表了一批高水平学术论文，申报了一批国家专利，收集、保存了一批宝贵的遗传资源，并初步建立了遗传资源收集网络和资源信息库的采集管理系统，组建了一批部级基地，培养了一支队伍，建立了一批技术平台。但总体而言，我国在功能基因组研究及应用方面的原始创新成果数量较少，还不能为医药生物技术产业的发展提供足够的知识和产品。

未来研究重点包括：

——功能基因组研究。重点开展植物功能基因组研究、人类功能基因组研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因组研究；

——蛋白质组学研究。蛋白质组学是一个新生领域，目前还处于初期发展阶段，仍有许多困难有待克服。我国应选择具有特色的领域开展研究；

——生物信息技术。我国的研究重点应集中在生物信息数据库的构建、生物信息的开发、加工、利用及生物信息并行处理方面；

——生物芯片技术及产品。通过微加工技术和微电子技术在固体芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、生化反应芯片和样品制备芯片等。生物芯片的主要特点是高通量、微型化和自动化。我国生物芯片研究紧跟国际前沿，它将对我国生命科学研究、医学诊断、新药筛选具有革命性的推动作用，也将对我国人口素质、农业发展、环境保护等作出巨大的贡献。

专家认为，我国人类功能基因组学研究的研发水平比领先国家落后5年左右，若能高度重视，充分利用我国已有的技术和资源优势，未来10年我国可能实现人类功能基因组学研究的跨越发展。

蛋白质组学研究

随着被誉为解读人类生命“天书”的人类基因组计划的成功实施，生命科学的战略重点转移到以阐明人类基因组整体功能为目标的功能基因组学上。蛋白质作为生命活动的“执行者”，自然成为新的研究焦点。以研究一种细胞、组织或完整生物体所拥有的全套蛋白质为特征的蛋白质组学自然就成为功能基因组学中的“中流砥柱”，构成了功能基因组学研究的战略制高点。

目前蛋白质组学的主要内容是建立和发展蛋白质组研究技术方法，进行蛋白质组分析。为了保证分析过程的精确性和重复性，大规模样品处理机器人也被应用到该领域。整个研究过程包括样品处理、蛋白质的分离、蛋白质丰度分析、蛋白质鉴定等步骤。

附图

自1995年蛋白质组一词问世到现在，蛋白质组学研究得到了突飞猛进的发展。我国的蛋白质组研究也在迅速开展，并取得了许多有意义的成果，中国科学家已经在重大疾病如肝癌，比较蛋白质组学的研究等方面取得了重要成就，在“973”计划的资助下，我国已经开始了二维电泳蛋白组分离研究、图像分析技术和蛋白质组鉴定质谱技术研究等。

如何抓住国际上蛋白质组学研究刚刚启动的时机，迅速地进入到蛋白质组学研究的国际前沿，是摆在我国生命科学研究发展方向上的一个重要课题。

目前我国在该领域的研发基础较好，只比先进国家落后5年左右。蛋白质组学属科学前沿，专家建议结合我国现行的基因组研究及其他有我国特色或优势的领域开展研究，不要重复或追随国际已有的工作，而应走自己的路，未来10年内有可能取得重大科学突破。

生物制药技术

生物制药被称为生物技术的“第一次浪潮”，其诱人前景引起了全世界各国政府、科技界、企业界的高度关注。

在过去的30年间，全球生物技术取得了令人瞩目的成就。据美国著名咨询机构安永公司2004年和2005年发表的第十八和第十九次全球生物技术年度报告分析，2003年全球生物技术产业营收达410亿美元。目前已有190余种生物技术产品获准上市，激发起投资者对生物技术股与融资的兴趣。

近20年来，我国医药生物技术产业取得了长足的进步，据《中国生物技术发展报告2004》统计，我国已有25种基因工程药物和基因工程疫苗，具有自主知识产权的上市药物达9种，重组人ω－干扰素喷鼻剂2003年4月获得国家临床研究批文，可用于较大规模高危人群的预防。但总体上与世界先进水平相比还存在很大的差距，医药生物技术产品的销售收入仅占医药工业总销售额的7.5％左右。

为加快我国生物制药技术的发展，今后的研究开发重点是：

——生物技术药物（包括疫苗）及制备技术。围绕危害人民健康的神经系统、免疫系统、内分泌系统和肿瘤等重大疾病和疑难病症的防治与诊断，应用基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程等技术，开发单克隆抗体、基因工程药物、反义药物、基因治疗药物、可溶性蛋白质药物和基因工程疫苗，拓宽医药新产品领域；

——高通量筛选技术。目前，国外许多制药公司已把高通量筛选作为发现先导化合物的主要手段。典型的高通量筛选模式为每次筛选1000个化合物，而超高通量筛选可每天筛选10万多个化合物。随着分析容量的增大，分析检测技术、液体处理及自动化、连续流动以及信息处理将成为未来高通量筛选技术研究的重点；

——天然药物原料制备。目前，已经发现人类患有3万多种疾病，其中1／3靠对症治疗，极少数人能够治愈，而大多数人缺乏有效的治疗药物。以往多用合成药物，随着科技的进步，人们自我保健意识增强，对天然药物的追求与日俱增。当前世界各国都在加强天然药物的研发。

生物信息学研究

在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析，对基因组研究相关生物信息获取、加工、储存、分配、分析和解释——上世纪80年代一经产生，生物信息学就得到了迅猛发展。其研究一方面是对海量数据的收集、整理与服务；另一方面是利用这些数据，从中发现新的规律。

具体地讲，生物信息学是把基因组DNA序列信息分析作为源头，找到基因组序列中代表蛋白质和RNA基因的编码区；同时，阐明基因组中大量存在的非编码区的信息实质，破译隐藏在DNA序列中的遗传语言规律；在此基础上，归纳、整理与基因组遗传信息释放及其调控相关的转录谱和蛋白质谱的数据，从而认识代谢、发育、分化、进化的规律。另外生物信息学还利用基因组中编码区的信息进行蛋白质空间结构的模拟和蛋白质功能的预测，并将此类信息与生物体和生命过程的生理生化信息相结合，阐明其分子机理，最终进行蛋白质、核酸的分子设计、药物设计和个体化的医疗保健设计。

生物信息学的发展已经将基因组信息学、蛋白质的结构计算与模拟以及药物设计有机地连接在一起，它将导致生物学、物理学、数学、计算机科学等多种科学文化的融合，造就一批新的交叉学科。

科学家们普遍相信，本世纪最初的若干年是人类基因组研究取得辉煌成果的时代，也是生物信息学蓬勃发展的时代。据预测，到2005年生物信息的全球市场价值将达到400亿美元。

我国生物信息学研究起步较早。20世纪80年代末，国内学者就在《自然》上报道了免疫球蛋白基因超家族计算机分析的工作。目前，多家大学和研究机构也相继成立了生物信息中心或研究所，各种原始数据库、镜像数据库和二级数据库也已经逐步建立，同时我国还建立了相关的工作站和网络服务器，实现了与国际主要基因组数据库及研究中心的网络连接，开发了用于核酸、蛋白结构、功能分析的计算工具以及蛋白质三维结构预测、并行化的高通量基因拼接和基于群论方法开发的基因预测等多种软件。中国学者还运用自主开发的电脑克隆程序，开展了大规模EST数据分析，建立了一系列基因组序列分析新算法和新技术，并在国内外著名科学杂志上发表了一系列论文，取得了引人注目的进展，尤其在人类基因组基因数目的预测上获得了与目前的实验事实相当吻合的结果，在国际上获得普遍认可。

农作物新品种培育技术

最近几年，农业生物技术的发展对农业产业结构调整产生的巨大影响，已引起各国政府和科学家的高度重视。农业生物技术领域研究中最活跃的是育种技术——应用现代分子生物学和细胞生物学技术进行品种改良，创造更加适合人类需要的新物种，获得高产、优质、抗病虫害新品种。这使得新品种层出不穷，品种在农业增产中的贡献率将由现在的30％提高到50％。国际水稻研究所已经培育出每公顷7500公斤的超级水稻，非洲培育出增产10倍的超级木薯。

我国该领域的基础研究和高技术研究取得了一批创新成果：如植物转基因技术、细胞培育技术、籼稻的全基因组测序、花粉管通道转基因方法等，使研制具有自主知识产权的转基因农作物新品种成为现实和可能。目前，已培育出亩产达到807.4公斤的超级杂交稻；2004年转基因抗虫棉的种植面积已占全国棉花种植面积的50％左右；利用细胞工程技术培育的抗白粉病、赤霉病和黄矮病等小麦新品种已累计推广1100多万亩；植物组织培养和快繁脱毒技术在马铃薯、甘蔗、花卉生产中发挥了重要的作用。

专家认为，我国农作物新品种培育的研发基础较好，整体科研技术与国外处于同等水平，只要充分利用资源，发挥优势，很可能在该领域取得突破。

纳米材料与纳米技术

纳米科技是上世纪末才逐步发展起来的新兴科学领域，它的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。

近年来，科技强国在该领域均取得了相当重要的进展。

在纳米材料的制备与合成方面，美国科学家利用超高密度晶格和电路制作的新方法，获得直径8nm、线宽16nm的铂纳米线；法国科学家利用粉末冶金制成了具有完美弹塑性的纯纳米晶体铜，实现了对纳米结构生长过程中的形状、尺寸、生长模式和排序的原位、实时监测；德国科学家巧妙地利用交流电介电泳技术，将金属与半导体单壁碳纳米管成功分离；日本用单层碳纳米管与有机熔盐制成高度导电的聚合物纳米管复合材料。

在纳米生物医学器件方面，科学家用特定的蛋白质或化合物取代用硅纳米线制成场效应晶体管的栅极用以诊断前列腺癌、直肠癌等疾病，成百倍地提高了诊断的灵敏度。另外，纳米技术在医学应用、纳米电子学、纳米加工、纳米器件等方面也有新进展。与此同时，国外大企业纷纷介入，推动了纳米技术产业化的进程。

当前纳米材料研究的趋势是，由随机合成过渡到可控合成；由纳米单元的制备，通过集成和组装制备具有纳米结构的宏观试样；由性能的随机探索发展到按照应用的需要制备具有特殊性能的纳米材料。

纳米材料和技术很可能在以下四个领域的应用上有所突破：一是IT产业（芯片、网络通讯和纳米器件）；二是在生物医药领域应用纳米生物传感的早期诊断和治疗，到2010年将给人类带来新的福音；三是在显示和照明领域的应用已有新的进展，纳米光纤、纳米微电极等已产生极大影响；四是纳米材料技术与生物技术相结合，在基因修复和标记各种蛋白酶等方面蕴育新的突破，预计2010年纳米技术对国际GDP的贡献将超过2万亿美元。

我国纳米材料研究起步较早，基础较好，整体科研水平与先进国家相比处于同等水平，部分技术落后5年左右。目前有300多个从事纳米材料基础研究和应用的研究单位，并在纳米材料研究上取得了一批重要成果，引起了国际上的广泛关注。据英国有关权威机构提供的调查显示，我国纳米专利申请件数排名世界第三位。

国内目前已建成100多条纳米材料生产线，产品质量大都达到或接近国际水平。与发达国家相比，我国的差距一是在纳米材料制备与合成方面尚处于粗放阶段，缺乏应用目标的牵引，集成不够；二是纳米材料计量、测量和表征技术明显落后于国外，对标准试样和标准方法的建立重视不够，对表征手段的建立投资不足；三是纳米材料的基础研究、应用研究和开发研究出现脱节，纳米材料研究缺乏针对性；四是学科交叉、技术集成不够。

链接：

信息技术正在发生结构性变革

目前，信息技术正在发生结构性的变革，在信息器件向高速化、微型化、一体化和网络化发展的同时，软件和信息服务成为发展重点。大规模集成电路正快速向系统芯片发展；移动通信技术正在向第三代、第四展，将提供更优质、更快速、更安全的服务，并带来巨大的经济利益；电信网、计算机网和有线电视网三网融合趋势进一步加快，无线网络成为世界关注的重点；全球化的信息网络将像电力、电话一样为社会公众提供各种信息服务，越来越深刻地改变着人们的学习、工作和生活方式，也将对产业结构调整产生重大影响。

微电子技术、计算机技术、软件技术、通信技术、网络技术等领域的发展方兴未艾，极有可能引发新一轮产业革命。

大显神通的新材料

高性能结构材料是具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损的材料，对支撑交通运输、能源动力、电子信息、航空航天以及国家重大工程起着关键性作用。

新型功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的材料，是信息技术、生物技术、能源技术和国防建设的重要基础材料。当前国际上功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如信息功能材料、超导材料、生物医用材料、能源材料、生态环境材料及其材料的分子、原子设计正处于日新月异的发展之中。

生物信息学的研究进展篇5

   

信息、生物、新材料三大前沿领域

    信息、生物、新材料是21世纪前30年发展最快、最热门的三大领域，它们集结了当今世界最强势的研究力量。但在这些关系未来发展的关键领域中，我国许多核心技术仍依赖追踪、模仿和引进国外技术，原始创新能力明显不足。

    从更宽的视野来看，不仅仅是这三个领域的发展需要高扬“自主创新”的信心与勇气。实际上，整个中国科技正面临着前所未有的发展压力：对外要适应国际科技竞争的紧迫形势，对内要满足经济社会发展进程中的重大战略性需求。而原始创新能力和技术创新能力的薄弱，已成为当前和未来相当长时期内影响我国整体竞争力的极大障碍。

    面向未来15年的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》即将，科技部等有关部门正在着手制定科技“十一五规划”——关于中国科技“未来”的探讨与关注，在最近一年多来达到了前所未有的程度。就是在这样带着几分焦灼、几分期待、几分信心的探讨氛围中，“自主创新”成为人们关于中国科技发展的共识。

    带着这个共识，再来看中国科技发展面临的“压力”，在很大程度上已经变成了未来发展的重大机遇。未来10年，中国在这三大领域中最有可能实现自主创新的关键技术群究竟有哪些？有限的科技经费究竟应当投入到哪些突破口？

   

下一代移动通信技术

    移动通信是人类社会发展中的一大奇迹。2004年12月，全球（蜂窝）移动通信用户总数已达17亿以上，超过已有百年发展历史的固定通信用户数。过去10年，移动通信技术完成了由第一代模拟通信技术向第二代数字通信技术的过渡，当前正处于由其巅峰状态向第三代（3g）移动通信技术过渡的进程中。

    目前，世界发达国家纷纷投入力量进行第三代及下一代移动通信标准、技术和产品的开发。

    ——3g移动通信：国际电信联盟（itu－t ）批准为3g 的三大标准分别是欧洲的wcdma，美国高通公司的cdma2000和中国大唐电信的td－scdma。3g已在全球30多个国家开始商用。

    ——增强型3g（enhanced 3g）：为了克服3g 技术不能很好支持流媒体等业务的不足，国际电信联盟已在制定增强型3g技术标准。专家预测，增强型3g技术将进入商用。

    ——4g（或beyond 3g）：下一代移动通信即所谓超3g（以下统称beyond 3g）技术的研究是国际上的热点。beyond 3g具有更高的速率与更好的频谱利用率。 欧盟、日本、韩国等国家已开始4g框架的研究，预期beyond 3g技术可望在2010年后开始商用。

    中国移动用户总数已达3.34亿，居世界第一，总体技术水平与国际同步，处于由第二代向第三代的过渡时期。我国3g移动通信技术已经具备了实现产业化的能力，我国大唐电信2000年5月提出的td－scdma标准已成为国际电信联盟正式采纳的三大标准之一。此外，在国家“863”计划的支持下，开展了beyond 3g技术的研究，预期该技术可望在2010年后开始商用。

    beyond 3g技术对我国经济社会发展和国防建设具有十分重要的意义。 德尔菲专家调查统计结果显示，我国研发水平比领先国家落后5年左右， 通过自主开发或联合开发，在未来5年可能形成自主知识产权。以华为、 中兴为代表的一批高技术通信设备制造业公司，在第三代移动通信设备（3g）等研发方面紧跟国际前沿，打破了国外公司对高技术通信设备的垄断，开始参与国际通信标准的制定，开发具有自主知识产权的核心技术，具备了参与国际竞争的能力，具备实现技术和产业跨越式发展的契机。

   

中国下一代网络体系

 下一代网络（ngn）泛指以ip为核心，同时可以支持语音、 数据和多媒体业务的因特网、移动通信网络和固定电话通信网络的融合网络。

    世界各国和国际通信标准化组织都在积极开展下一代网络的研究开发工作。国际电信联盟电信标准化部门（itu－t）、欧洲电信标准化协会（etsi）、互联网工程任务组（ietf）、第三代伙伴组织计划（3gpp）等，都在致力于下一代网络体系的研究。目前，美国、日本、韩国、新加坡以及欧盟都已启动了下一代互联网研究计划，全面开展各项核心技术的研究和开发。

    我国在下一代网络的研究方面已取得了较大进展。“九五”期间，863计划建成了“中国高速信息示范网”（cainonet）、国家自然科学基金委支持的“中国高速互连研究试验网nsfcnet”等重大项目，目前已开始基于ngn的软交换技术在移动和多媒体通信中的应用研究。中兴、华为等企业还推出了基于软交换的ngn解决方案；在下一代互联网研究上，中兴、港湾网络等推出的高端路由交换机，可应用于国家骨干ip网络建设，以及大中型宽带ip城域网核心骨干和汇聚。国内公司还开始自行设计高端分组交换定制asic芯片。我国已成为少数几个能够提供全系列数据通信设备的国家之一。

    下一代网络技术对促进我国高新技术的发展，以及对改造和提升我国传统产业具有举足轻重的作用，对国家安全至关重要。从总体上看，我国互联网技术跟随国外发展，在技术选择上缺乏系统研究，走过一些弯路，至今与国外仍存在较大差距。无论网络用户规模、网络应用、网络技术或网络产品都尚有很大的发展空间。从全局着眼，应不失时机地开展中国下一代网络体系的研究、应用试验、关键技术研究和产品开发。不能像第一代互联网那样，技术、标准都是外国的，给国家安全造成隐患。

   

纳米级芯片技术

    当前，集成电路的发展仍遵循“摩尔定律”，即其集成度和产品性能每18个月增加一倍，按照器件特征尺寸缩小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和设计技术优化的途径继续发展。

    自上世纪90年代以来， 全球集成电路制造技术升级换代速度加快。 当前国际上cmos集成电路大规模生产的主流技术是130nm， 英特尔等部分技术先进的芯片制造公司已在用90nm进行高性能芯片生产。2005年，美国amd公司已开始量产90nm的高性能芯片，国际上对65nm技术的开发也已成功。伴随130nm到90nm技术的升级， 考虑到扩大生产规模和降低成本，大多数公司将使用12英寸替代8英寸硅基片， 这也必将带来半导体设备的大量更新。

    近年来我国一些先进集成电路制造公司的崛起，使国内集成电路制造工艺技术与国际先进水平的差距有了显著的缩小，但整体水平仍与先进国家相差2～3代。目前，我国集成电路设计公司年设计能力已超过500种，主流设计水平达到180nm，130nm技术正在开发中，90nm技术的研发也开始着手进行。从产业发展看，我国集成电路已初步形成由十多家芯片生产骨干企业、十多家重点封装厂、二十多家初具规模的设计公司、若干家关键材料及专用设备仪器制造厂组成的产业群体，设计、芯片制造、封装三业并举的蓬勃发展态势。以中科院计算所为代表的研究机构和企业在cpu研发方面所取得的新进展，标志着我国集成电路设计具有较强能力，与国际先进水平的差距进一步缩小。目前我国芯片业大多集中在低端的交通、通信、银行、信息管理、石油、劳动保障、身份识别、防伪等领域，ic卡芯片所占比重一直占据芯片总体市场的20％左右。

    世界第一颗0.13微米工艺td－scdma 3g手机核心芯片10月9日在重庆问世

    今后的ic是纳米制造技术的时代，而纳米级芯片技术是我国赶超国际的关键，它的成功将会是我国ic工业发展史上的重要里程碑和持续发展的动力，专家认为应优先发展。

   

中文信息处理技术

    包括汉字和少数民族文字在内的中文信息处理技术，是汉语言学和计算机科学技术的融合，是一门与语言学、计算机科学、心理学、数学、控制论、信息论、声学、自动化技术等多种学科相联系的边缘交叉性学科。

    随着互联网的发展，中文信息处理技术已渗透到社会生活的各个方面。1994年，微软开始进入中文软件市场，微软的word把国产wps挤出了市场，继而windows中文版又把国产中文之星挤垮。微软凭借其强大的优势地位，使国产的中文信息处理软件举步维艰。中文版的windows、office等占据了大部分的中文软件市场，使中文信息处理逐渐丧失了其特殊地位。

    经过二三十年的努力，我国的中文信息处理，包括中文的编码、字型、输入、显示、输出等的基本处理技术已经实用化，目前正在逐渐摆脱“字处理”阶段，处于向更高级阶段快速发展的时期。包括中文的文字识别机和手写文字识别、语音合成、语音识别、语言理解和智能接口等技术的研究已获得进展。中文的全文检索、内容管理、智能搜索、中文和其他文字之间的机器翻译等技术也正在开发、研制，并取得了较大进展，涌现了联想、方正、四通、汉王、华建等公司。

    随着中国加入wto与世界各国交流的逐渐扩大以及网络信息时代的来临， 中文信息处理技术越发显得重要，其自动化水平的提高，将大大促进我国科技、国民经济和社会发展，同时使中华民族的文化在信息时代得到新的发展。未来无疑应当加强中文信息处理技术的研发投入与政策倾斜。

   

人类功能基因组学研究

    20世纪末启动的人类基因组计划被公认为生命科学发展史上的里程碑，其规模和意义超过了曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划。随着人类基因组、水稻基因组以及其他重要微生物等50多种生物基因组全序列测定工作的完成，国际基因组研究进入到功能基因组学新阶段。

    功能基因组学已成为21世纪国际研究的前沿，代表基因分析的新阶段。它是利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究，是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入对基因组动态的生物学功能学研究。从1997年迄今已发表的有关功能基因组学的论文数以千计，其中不少发表在《细胞》《自然》《科学》等国际著名刊物上。

    目前功能基因组研究的重点集中在四个方面：一是基因测序技术研究。预计今后几年内，测序技术将继续发展，特别是有一些重要的改进将直接用于功能基因组的研究；二是单核苷多态性（snp）以及在此基础上建立的snp单体型研究；三是基因组有序表达的规律研究。主要包括基因的深入鉴定、基因表达与转录组研究、蛋白和蛋白质组研究、代谢网络和代谢分子研究、基因表达调控研究等；四是计算生物学和系统生物学研究。

    近几年来，在国家“863”计划、国家重大科技专项等的资助下，我国功能基因组学研究取得了一系列进展。中华民族占世界人口的1／5，有丰富的遗传疾病家系资源，这是我国发展功能基因组研究的有利因素。“十五”期间，我国参与国际蛋白质组计划、国际人类基因组单体型图计划，高质量按时完成了项目中所承担的21号染色体区域的任务，建立并完善了中华民族基因组和重要疾病相关基因snps及其单倍型的数据库的建设，在国际一流杂志上发表了一批高水平学术论文，申报了一批国家专利，收集、保存了一批宝贵的遗传资源，并初步建立了遗传资源收集网络和资源信息库的采集管理系统，组建了一批部级基地，培养了一支队伍，建立了一批技术平台。但总体而言，我国在功能基因组研究及应用方面的原始创新成果数量较少，还不能为医药生物技术产业的发展提供足够的知识和产品。

    未来研究重点包括：

  ——功能基因组研究。重点开展植物功能基因组研究、人类功能基因组研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因组研究；

    ——蛋白质组学研究。蛋白质组学是一个新生领域，目前还处于初期发展阶段，仍有许多困难有待克服。我国应选择具有特色的领域开展研究；

    ——生物信息技术。我国的研究重点应集中在生物信息数据库的构建、生物信息的开发、加工、利用及生物信息并行处理方面；

    ——生物芯片技术及产品。通过微加工技术和微电子技术在固体芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、dna以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、生化反应芯片和样品制备芯片等。生物芯片的主要特点是高通量、微型化和自动化。我国生物芯片研究紧跟国际前沿，它将对我国生命科学研究、医学诊断、新药筛选具有革命性的推动作用，也将对我国人口素质、农业发展、环境保护等作出巨大的贡献。

    专家认为，我国人类功能基因组学研究的研发水平比领先国家落后5年左右， 若能高度重视，充分利用我国已有的技术和资源优势，未来10年我国可能实现人类功能基因组学研究的跨越发展。

 

蛋白质组学研究     随着被誉为解读人类生命“天书”的人类基因组计划的成功实施，生命科学的战略重点转移到以阐明人类基因组整体功能为目标的功能基因组学上。蛋白质作为生命活动的“执行者”，自然成为新的研究焦点。以研究一种细胞、组织或完整生物体所拥有的全套蛋白质为特征的蛋白质组学自然就成为功能基因组学中的“中流砥柱”，构成了功能基因组学研究的战略制高点。

    目前蛋白质组学的主要内容是建立和发展蛋白质组研究技术方法，进行蛋白质组分析。为了保证分析过程的精确性和重复性，大规模样品处理机器人也被应用到该领域。整个研究过程包括样品处理、蛋白质的分离、蛋白质丰度分析、蛋白质鉴定等步骤。

    附图

    自1995年蛋白质组一词问世到现在，蛋白质组学研究得到了突飞猛进的发展。我国的蛋白质组研究也在迅速开展，并取得了许多有意义的成果，中国科学家已经在重大疾病如肝癌，比较蛋白质组学的研究等方面取得了重要成就，在“973 ”计划的资助下，我国已经开始了二维电泳蛋白组分离研究、图像分析技术和蛋白质组鉴定质谱技术研究等。

    如何抓住国际上蛋白质组学研究刚刚启动的时机，迅速地进入到蛋白质组学研究的国际前沿，是摆在我国生命科学研究发展方向上的一个重要课题。

    目前我国在该领域的研发基础较好，只比先进国家落后5年左右。 蛋白质组学属科学前沿，专家建议结合我国现行的基因组研究及其他有我国特色或优势的领域开展研究，不要重复或追随国际已有的工作，而应走自己的路，未来10年内有可能取得重大科学突破。

   

生物制药技术

    生物制药被称为生物技术的“第一次浪潮”，其诱人前景引起了全世界各国政府、科技界、企业界的高度关注。

    在过去的30年间，全球生物技术取得了令人瞩目的成就。据美国著名咨询机构安永公司2004年和2005年发表的第十八和第十九次全球生物技术年度报告分析，2003年全球生物技术产业营收达410亿美元。目前已有190余种生物技术产品获准上市，激发起投资者对生物技术股与融资的兴趣。

    近20年来，我国医药生物技术产业取得了长足的进步，据《中国生物技术发展报告2004》统计，我国已有25种基因工程药物和基因工程疫苗，具有自主知识产权的上市药物达9种，重组人ω－干扰素喷鼻剂2003年4月获得国家临床研究批文，可用于较大规模高危人群的预防。但总体上与世界先进水平相比还存在很大的差距，医药生物技术产品的销售收入仅占医药工业总销售额的7.5％左右。

    为加快我国生物制药技术的发展，今后的研究开发重点是：

    ——生物技术药物（包括疫苗）及制备技术。围绕危害人民健康的神经系统、免疫系统、内分泌系统和肿瘤等重大疾病和疑难病症的防治与诊断，应用基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程等技术，开发单克隆抗体、基因工程药物、反义药物、基因治疗药物、可溶性蛋白质药物和基因工程疫苗，拓宽医药新产品领域；

    ——高通量筛选技术。目前，国外许多制药公司已把高通量筛选作为发现先导化合物的主要手段。典型的高通量筛选模式为每次筛选1000个化合物，而超高通量筛选可每天筛选10万多个化合物。随着分析容量的增大，分析检测技术、液体处理及自动化、连续流动以及信息处理将成为未来高通量筛选技术研究的重点；

    ——天然药物原料制备。目前，已经发现人类患有3万多种疾病，其中1／3靠对症治疗，极少数人能够治愈，而大多数人缺乏有效的治疗药物。以往多用合成药物，随着科技的进步，人们自我保健意识增强，对天然药物的追求与日俱增。当前世界各国都在加强天然药物的研发。

   

生物信息学研究

    在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析，对基因组研究相关生物信息获取、加工、储存、分配、分析和解释——上世纪80年代一经产生，生物信息学就得到了迅猛发展。其研究一方面是对海量数据的收集、整理与服务；另一方面是利用这些数据，从中发现新的规律。

    具体地讲，生物信息学是把基因组dna序列信息分析作为源头， 找到基因组序列中代表蛋白质和rna基因的编码区；同时， 阐明基因组中大量存在的非编码区的信息实质，破译隐藏在dna序列中的遗传语言规律；在此基础上，归纳、 整理与基因组遗传信息释放及其调控相关的转录谱和蛋白质谱的数据，从而认识代谢、发育、分化、进化的规律。另外生物信息学还利用基因组中编码区的信息进行蛋白质空间结构的模拟和蛋白质功能的预测，并将此类信息与生物体和生命过程的生理生化信息相结合，阐明其分子机理，最终进行蛋白质、核酸的分子设计、药物设计和个体化的医疗保健设计。

    生物信息学的发展已经将基因组信息学、蛋白质的结构计算与模拟以及药物设计有机地连接在一起，它将导致生物学、物理学、数学、计算机科学等多种科学文化的融合，造就一批新的交叉学科。

科学家们普遍相信，本世纪最初的若干年是人类基因组研究取得辉煌成果的时代，也是生物信息学蓬勃发展的时代。据预测，到2005年生物信息的全球市场价值将达到400亿美元。

    我国生物信息学研究起步较早。20世纪80年代末，国内学者就在《自然》上报道了免疫球蛋白基因超家族计算机分析的工作。目前，多家大学和研究机构也相继成立了生物信息中心或研究所，各种原始数据库、镜像数据库和二级数据库也已经逐步建立，同时我国还建立了相关的工作站和网络服务器，实现了与国际主要基因组数据库及研究中心的网络连接，开发了用于核酸、蛋白结构、功能分析的计算工具以及蛋白质三维结构预测、并行化的高通量基因拼接和基于群论方法开发的基因预测等多种软件。中国学者还运用自主开发的电脑克隆程序，开展了大规模est 数据分析，建立了一系列基因组序列分析新算法和新技术，并在国内外著名科学杂志上发表了一系列论文，取得了引人注目的进展，尤其在人类基因组基因数目的预测上获得了与目前的实验事实相当吻合的结果，在国际上获得普遍认可。

   

农作物新品种培育技术

    最近几年，农业生物技术的发展对农业产业结构调整产生的巨大影响，已引起各国政府和科学家的高度重视。农业生物技术领域研究中最活跃的是育种技术——应用现代分子生物学和细胞生物学技术进行品种改良，创造更加适合人类需要的新物种，获得高产、优质、抗病虫害新品种。这使得新品种层出不穷，品种在农业增产中的贡献率将由现在的30％提高到50％。国际水稻研究所已经培育出每公顷7500公斤的超级水稻，非洲培育出增产10倍的超级木薯。

    我国该领域的基础研究和高技术研究取得了一批创新成果：如植物转基因技术、细胞培育技术、籼稻的全基因组测序、花粉管通道转基因方法等，使研制具有自主知识产权的转基因农作物新品种成为现实和可能。目前，已培育出亩产达到807.4公斤的超级杂交稻；2004年转基因抗虫棉的种植面积已占全国棉花种植面积的50％左右；利用细胞工程技术培育的抗白粉病、赤霉病和黄矮病等小麦新品种已累计推广1100多万亩；植物组织培养和快繁脱毒技术在马铃薯、甘蔗、花卉生产中发挥了重要的作用。

    专家认为，我国农作物新品种培育的研发基础较好，整体科研技术与国外处于同等水平，只要充分利用资源，发挥优势，很可能在该领域取得突破。

   

纳米材料与纳米技术

    纳米科技是上世纪末才逐步发展起来的新兴科学领域，它的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。

    近年来，科技强国在该领域均取得了相当重要的进展。

    在纳米材料的制备与合成方面，美国科学家利用超高密度晶格和电路制作的新方法，获得直径8nm、线宽16nm的铂纳米线；法国科学家利用粉末冶金制成了具有完美弹塑性的纯纳米晶体铜，实现了对纳米结构生长过程中的形状、尺寸、生长模式和排序的原位、实时监测；德国科学家巧妙地利用交流电介电泳技术，将金属与半导体单壁碳纳米管成功分离；日本用单层碳纳米管与有机熔盐制成高度导电的聚合物纳米管复合材料。

    在纳米生物医学器件方面，科学家用特定的蛋白质或化合物取代用硅纳米线制成场效应晶体管的栅极用以诊断前列腺癌、直肠癌等疾病，成百倍地提高了诊断的灵敏度。另外，纳米技术在医学应用、纳米电子学、纳米加工、纳米器件等方面也有新进展。与此同时，国外大企业纷纷介入，推动了纳米技术产业化的进程。

    当前纳米材料研究的趋势是，由随机合成过渡到可控合成；由纳米单元的制备，通过集成和组装制备具有纳米结构的宏观试样；由性能的随机探索发展到按照应用的需要制备具有特殊性能的纳米材料。

    纳米材料和技术很可能在以下四个领域的应用上有所突破：一是it产业（芯片、网络通讯和纳米器件）；二是在生物医药领域应用纳米生物传感的早期诊断和治疗，到2010年将给人类带来新的福音；三是在显示和照明领域的应用已有新的进展，纳米光纤、纳米微电极等已产生极大影响；四是纳米材料技术与生物技术相结合，在基因修复和标记各种蛋白酶等方面蕴育新的突破，预计2010年纳米技术对国际gdp的贡献将超过2万亿美元。

    我国纳米材料研究起步较早，基础较好，整体科研水平与先进国家相比处于同等水平，部分技术落后5年左右。目前有300多个从事纳米材料基础研究和应用的研究单位，并在纳米材料研究上取得了一批重要成果，引起了国际上的广泛关注。据英国有关权威机构提供的调查显示，我国纳米专利申请件数排名世界第三位。

  国内目前已建成100多条纳米材料生产线，产品质量大都达到或接近国际水平。与发达国家相比，我国的差距一是在纳米材料制备与合成方面尚处于粗放阶段，缺乏应用目标的牵引，集成不够；二是纳米材料计量、测量和表征技术明显落后于国外，对标准试样和标准方法的建立重视不够，对表征手段的建立投资不足；三是纳米材料的基础研究、应用研究和开发研究出现脱节，纳米材料研究缺乏针对性；四是学科交叉、技术集成不够。

    链接：

   

信息技术正在发生结构性变革

    目前，信息技术正在发生结构性的变革，在信息器件向高速化、微型化、一体化和网络化发展的同时，软件和信息服务成为发展重点。大规模集成电路正快速向系统芯片发展；移动通信技术正在向第三代、第四展，将提供更优质、更快速、更安全的服务，并带来巨大的经济利益；电信网、计算机网和有线电视网三网融合趋势进一步加快，无线网络成为世界关注的重点；全球化的信息网络将像电力、电话一样为社会公众提供各种信息服务，越来越深刻地改变着人们的学习、工作和生活方式，也将对产业结构调整产生重大影响。

    微电子技术、计算机技术、软件技术、通信技术、网络技术等领域的发展方兴未艾，极有可能引发新一轮产业革命。

   

大显神通的新材料

    高性能结构材料是具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损的材料，对支撑交通运输、能源动力、电子信息、航空航天以及国家重大工程起着关键性作用。

    新型功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的材料，是信息技术、生物技术、能源技术和国防建设的重要基础材料。当前国际上功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如信息功能材料、超导材料、生物医用材料、能源材料、生态环境材料及其材料的分子、原子设计正处于日新月异的发展之中。

生物信息学的研究进展篇6

   

信息、生物、新材料三大前沿领域

    信息、生物、新材料是21世纪前30年发展最快、最热门的三大领域，它们集结了当今世界最强势的研究力量。但在这些关系未来发展的关键领域中，我国许多核心技术仍依赖追踪、模仿和引进国外技术，原始创新能力明显不足。

    从更宽的视野来看，不仅仅是这三个领域的发展需要高扬“自主创新”的信心与勇气。实际上，整个中国科技正面临着前所未有的发展压力：对外要适应国际科技竞争的紧迫形势，对内要满足经济社会发展进程中的重大战略性需求。而原始创新能力和技术创新能力的薄弱，已成为当前和未来相当长时期内影响我国整体竞争力的极大障碍。

    面向未来15年的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》即将，科技部等有关部门正在着手制定科技“十一五规划”——关于中国科技“未来”的探讨与关注，在最近一年多来达到了前所未有的程度。就是在这样带着几分焦灼、几分期待、几分信心的探讨氛围中，“自主创新”成为人们关于中国科技发展的共识。

    带着这个共识，再来看中国科技发展面临的“压力”，在很大程度上已经变成了未来发展的重大机遇。未来10年，中国在这三大领域中最有可能实现自主创新的关键技术群究竟有哪些？有限的科技经费究竟应当投入到哪些突破口？

   

下一代移动通信技术

    移动通信是人类社会发展中的一大奇迹。2004年12月，全球（蜂窝）移动通信用户总数已达17亿以上，超过已有百年发展历史的固定通信用户数。过去10年，移动通信技术完成了由第一代模拟通信技术向第二代数字通信技术的过渡，当前正处于由其巅峰状态向第三代（3g）移动通信技术过渡的进程中。

    目前，世界发达国家纷纷投入力量进行第三代及下一代移动通信标准、技术和产品的开发。

    ——3g移动通信：国际电信联盟（itu－t ）批准为3g 的三大标准分别是欧洲的wcdma，美国高通公司的cdma2000和中国大唐电信的td－scdma。3g已在全球30多个国家开始商用。

    ——增强型3g（enhanced 3g）：为了克服3g 技术不能很好支持流媒体等业务的不足，国际电信联盟已在制定增强型3g技术标准。专家预测，增强型3g技术将进入商用。

    ——4g（或beyond 3g）：下一代移动通信即所谓超3g（以下统称beyond 3g）技术的研究是国际上的热点。beyond 3g具有更高的速率与更好的频谱利用率。 欧盟、日本、韩国等国家已开始4g框架的研究，预期beyond 3g技术可望在2010年后开始商用。

    中国移动用户总数已达3.34亿，居世界第一，总体技术水平与国际同步，处于由第二代向第三代的过渡时期。我国3g移动通信技术已经具备了实现产业化的能力，我国大唐电信2000年5月提出的td－scdma标准已成为国际电信联盟正式采纳的三大标准之一。此外，在国家“863”计划的支持下，开展了beyond 3g技术的研究，预期该技术可望在2010年后开始商用。

    beyond 3g技术对我国经济社会发展和国防建设具有十分重要的意义。 德尔菲专家调查统计结果显示，我国研发水平比领先国家落后5年左右， 通过自主开发或联合开发，在未来5年可能形成自主知识产权。以华为、 中兴为代表的一批高技术通信设备制造业公司，在第三代移动通信设备（3g）等研发方面紧跟国际前沿，打破了国外公司对高技术通信设备的垄断，开始参与国际通信标准的制定，开发具有自主知识产权的核心技术，具备了参与国际竞争的能力，具备实现技术和产业跨越式发展的契机。

   

中国下一代网络体系

 下一代网络（ngn）泛指以ip为核心，同时可以支持语音、 数据和多媒体业务的因特网、移动通信网络和固定电话通信网络的融合网络。

    世界各国和国际通信标准化组织都在积极开展下一代网络的研究开发工作。国际电信联盟电信标准化部门（itu－t）、欧洲电信标准化协会（etsi）、互联网工程任务组（ietf）、第三代伙伴组织计划（3gpp）等，都在致力于下一代网络体系的研究。目前，美国、日本、韩国、新加坡以及欧盟都已启动了下一代互联网研究计划，全面开展各项核心技术的研究和开发。

    我国在下一代网络的研究方面已取得了较大进展。“九五”期间，863计划建成了“中国高速信息示范网”（cainonet）、国家自然科学基金委支持的“中国高速互连研究试验网nsfcnet”等重大项目，目前已开始基于ngn的软交换技术在移动和多媒体通信中的应用研究。中兴、华为等企业还推出了基于软交换的ngn解决方案；在下一代互联网研究上，中兴、港湾网络等推出的高端路由交换机，可应用于国家骨干ip网络建设，以及大中型宽带ip城域网核心骨干和汇聚。国内公司还开始自行设计高端分组交换定制asic芯片。我国已成为少数几个能够提供全系列数据通信设备的国家之一。

    下一代网络技术对促进我国高新技术的发展，以及对改造和提升我国传统产业具有举足轻重的作用，对国家安全至关重要。从总体上看，我国互联网技术跟随国外发展，在技术选择上缺乏系统研究，走过一些弯路，至今与国外仍存在较大差距。无论网络用户规模、网络应用、网络技术或网络产品都尚有很大的发展空间。从全局着眼，应不失时机地开展中国下一代网络体系的研究、应用试验、关键技术研究和产品开发。不能像第一代互联网那样，技术、标准都是外国的，给国家安全造成隐患。

   

纳米级芯片技术

    当前，集成电路的发展仍遵循“摩尔定律”，即其集成度和产品性能每18个月增加一倍，按照器件特征尺寸缩小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和设计技术优化的途径继续发展。

    自上世纪90年代以来， 全球集成电路制造技术升级换代速度加快。 当前国际上cmos集成电路大规模生产的主流技术是130nm， 英特尔等部分技术先进的芯片制造公司已在用90nm进行高性能芯片生产。2005年，美国amd公司已开始量产90nm的高性能芯片，国际上对65nm技术的开发也已成功。伴随130nm到90nm技术的升级， 考虑到扩大生产规模和降低成本，大多数公司将使用12英寸替代8英寸硅基片， 这也必将带来半导体设备的大量更新。

    近年来我国一些先进集成电路制造公司的崛起，使国内集成电路制造工艺技术与国际先进水平的差距有了显著的缩小，但整体水平仍与先进国家相差2～3代。目前，我国集成电路设计公司年设计能力已超过500种，主流设计水平达到180nm，130nm技术正在开发中，90nm技术的研发也开始着手进行。从产业发展看，我国集成电路已初步形成由十多家芯片生产骨干企业、十多家重点封装厂、二十多家初具规模的设计公司、若干家关键材料及专用设备仪器制造厂组成的产业群体，设计、芯片制造、封装三业并举的蓬勃发展态势。以中科院计算所为代表的研究机构和企业在cpu研发方面所取得的新进展，标志着我国集成电路设计具有较强能力，与国际先进水平的差距进一步缩小。目前我国芯片业大多集中在低端的交通、通信、银行、信息管理、石油、劳动保障、身份识别、防伪等领域，ic卡芯片所占比重一直占据芯片总体市场的20％左右。

    世界第一颗0.13微米工艺td－scdma 3g手机核心芯片10月9日在重庆问世

    今后的ic是纳米制造技术的时代，而纳米级芯片技术是我国赶超国际的关键，它的成功将会是我国ic工业发展史上的重要里程碑和持续发展的动力，专家认为应优先发展。

   

中文信息处理技术

    包括汉字和少数民族文字在内的中文信息处理技术，是汉语言学和计算机科学技术的融合，是一门与语言学、计算机科学、心理学、数学、控制论、信息论、声学、自动化技术等多种学科相联系的边缘交叉性学科。

    随着互联网的发展，中文信息处理技术已渗透到社会生活的各个方面。1994年，微软开始进入中文软件市场，微软的word把国产wps挤出了市场，继而windows中文版又把国产中文之星挤垮。微软凭借其强大的优势地位，使国产的中文信息处理软件举步维艰。中文版的windows、office等占据了大部分的中文软件市场，使中文信息处理逐渐丧失了其特殊地位。

    经过二三十年的努力，我国的中文信息处理，包括中文的编码、字型、输入、显示、输出等的基本处理技术已经实用化，目前正在逐渐摆脱“字处理”阶段，处于向更高级阶段快速发展的时期。包括中文的文字识别机和手写文字识别、语音合成、语音识别、语言理解和智能接口等技术的研究已获得进展。中文的全文检索、内容管理、智能搜索、中文和其他文字之间的机器翻译等技术也正在开发、研制，并取得了较大进展，涌现了联想、方正、四通、汉王、华建等公司。

    随着中国加入wto与世界各国交流的逐渐扩大以及网络信息时代的来临， 中文信息处理技术越发显得重要，其自动化水平的提高，将大大促进我国科技、国民经济和社会发展，同时使中华民族的文化在信息时代得到新的发展。未来无疑应当加强中文信息处理技术的研发投入与政策倾斜。

   

人类功能基因组学研究

    20世纪末启动的人类基因组计划被公认为生命科学发展史上的里程碑，其规模和意义超过了曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划。随着人类基因组、水稻基因组以及其他重要微生物等50多种生物基因组全序列测定工作的完成，国际基因组研究进入到功能基因组学新阶段。

    功能基因组学已成为21世纪国际研究的前沿，代表基因分析的新阶段。它是利用结构基因组所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能，使生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究，是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入对基因组动态的生物学功能学研究。从1997年迄今已发表的有关功能基因组学的论文数以千计，其中不少发表在《细胞》《自然》《科学》等国际著名刊物上。

    目前功能基因组研究的重点集中在四个方面：一是基因测序技术研究。预计今后几年内，测序技术将继续发展，特别是有一些重要的改进将直接用于功能基因组的研究；二是单核苷多态性（snp）以及在此基础上建立的snp单体型研究；三是基因组有序表达的规律研究。主要包括基因的深入鉴定、基因表达与转录组研究、蛋白和蛋白质组研究、代谢网络和代谢分子研究、基因表达调控研究等；四是计算生物学和系统生物学研究。

    近几年来，在国家“863”计划、国家重大科技专项等的资助下，我国功能基因组学研究取得了一系列进展。中华民族占世界人口的1／5，有丰富的遗传疾病家系资源，这是我国发展功能基因组研究的有利因素。“十五”期间，我国参与国际蛋白质组计划、国际人类基因组单体型图计划，高质量按时完成了项目中所承担的21号染色体区域的任务，建立并完善了中华民族基因组和重要疾病相关基因snps及其单倍型的数据库的建设，在国际一流杂志上发表了一批高水平学术论文，申报了一批国家专利，收集、保存了一批宝贵的遗传资源，并初步建立了遗传资源收集网络和资源信息库的采集管理系统，组建了一批部级基地，培养了一支队伍，建立了一批技术平台。但总体而言，我国在功能基因组研究及应用方面的原始创新成果数量较少，还不能为医药生物技术产业的发展提供足够的知识和产品。

    未来研究重点包括：

  ——功能基因组研究。重点开展植物功能基因组研究、人类功能基因组研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因组研究；

    ——蛋白质组学研究。蛋白质组学是一个新生领域，目前还处于初期发展阶段，仍有许多困难有待克服。我国应选择具有特色的领域开展研究；

    ——生物信息技术。我国的研究重点应集中在生物信息数据库的构建、生物信息的开发、加工、利用及生物信息并行处理方面；

    ——生物芯片技术及产品。通过微加工技术和微电子技术在固体芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、dna以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、生化反应芯片和样品制备芯片等。生物芯片的主要特点是高通量、微型化和自动化。我国生物芯片研究紧跟国际前沿，它将对我国生命科学研究、医学诊断、新药筛选具有革命性的推动作用，也将对我国人口素质、农业发展、环境保护等作出巨大的贡献。

    专家认为，我国人类功能基因组学研究的研发水平比领先国家落后5年左右， 若能高度重视，充分利用我国已有的技术和资源优势，未来10年我国可能实现人类功能基因组学研究的跨越发展。

 

蛋白质组学研究     随着被誉为解读人类生命“天书”的人类基因组计划的成功实施，生命科学的战略重点转移到以阐明人类基因组整体功能为目标的功能基因组学上。蛋白质作为生命活动的“执行者”，自然成为新的研究焦点。以研究一种细胞、组织或完整生物体所拥有的全套蛋白质为特征的蛋白质组学自然就成为功能基因组学中的“中流砥柱”，构成了功能基因组学研究的战略制高点。

    目前蛋白质组学的主要内容是建立和发展蛋白质组研究技术方法，进行蛋白质组分析。为了保证分析过程的精确性和重复性，大规模样品处理机器人也被应用到该领域。整个研究过程包括样品处理、蛋白质的分离、蛋白质丰度分析、蛋白质鉴定等步骤。

    附图

    自1995年蛋白质组一词问世到现在，蛋白质组学研究得到了突飞猛进的发展。我国的蛋白质组研究也在迅速开展，并取得了许多有意义的成果，中国科学家已经在重大疾病如肝癌，比较蛋白质组学的研究等方面取得了重要成就，在“973 ”计划的资助下，我国已经开始了二维电泳蛋白组分离研究、图像分析技术和蛋白质组鉴定质谱技术研究等。

    如何抓住国际上蛋白质组学研究刚刚启动的时机，迅速地进入到蛋白质组学研究的国际前沿，是摆在我国生命科学研究发展方向上的一个重要课题。

    目前我国在该领域的研发基础较好，只比先进国家落后5年左右。 蛋白质组学属科学前沿，专家建议结合我国现行的基因组研究及其他有我国特色或优势的领域开展研究，不要重复或追随国际已有的工作，而应走自己的路，未来10年内有可能取得重大科学突破。

   

生物制药技术

    生物制药被称为生物技术的“第一次浪潮”，其诱人前景引起了全世界各国政府、科技界、企业界的高度关注。

    在过去的30年间，全球生物技术取得了令人瞩目的成就。据美国著名咨询机构安永公司2004年和2005年发表的第十八和第十九次全球生物技术年度报告分析，2003年全球生物技术产业营收达410亿美元。目前已有190余种生物技术产品获准上市，激发起投资者对生物技术股与融资的兴趣。

    近20年来，我国医药生物技术产业取得了长足的进步，据《中国生物技术发展报告2004》统计，我国已有25种基因工程药物和基因工程疫苗，具有自主知识产权的上市药物达9种，重组人ω－干扰素喷鼻剂2003年4月获得国家临床研究批文，可用于较大规模高危人群的预防。但总体上与世界先进水平相比还存在很大的差距，医药生物技术产品的销售收入仅占医药工业总销售额的7.5％左右。

    为加快我国生物制药技术的发展，今后的研究开发重点是：

    ——生物技术药物（包括疫苗）及制备技术。围绕危害人民健康的神经系统、免疫系统、内分泌系统和肿瘤等重大疾病和疑难病症的防治与诊断，应用基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程等技术，开发单克隆抗体、基因工程药物、反义药物、基因治疗药物、可溶性蛋白质药物和基因工程疫苗，拓宽医药新产品领域；

    ——高通量筛选技术。目前，国外许多制药公司已把高通量筛选作为发现先导化合物的主要手段。典型的高通量筛选模式为每次筛选1000个化合物，而超高通量筛选可每天筛选10万多个化合物。随着分析容量的增大，分析检测技术、液体处理及自动化、连续流动以及信息处理将成为未来高通量筛选技术研究的重点；

    ——天然药物原料制备。目前，已经发现人类患有3万多种疾病，其中1／3靠对症治疗，极少数人能够治愈，而大多数人缺乏有效的治疗药物。以往多用合成药物，随着科技的进步，人们自我保健意识增强，对天然药物的追求与日俱增。当前世界各国都在加强天然药物的研发。

   

生物信息学研究

    在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析，对基因组研究相关生物信息获取、加工、储存、分配、分析和解释——上世纪80年代一经产生，生物信息学就得到了迅猛发展。其研究一方面是对海量数据的收集、整理与服务；另一方面是利用这些数据，从中发现新的规律。

    具体地讲，生物信息学是把基因组dna序列信息分析作为源头， 找到基因组序列中代表蛋白质和rna基因的编码区；同时， 阐明基因组中大量存在的非编码区的信息实质，破译隐藏在dna序列中的遗传语言规律；在此基础上，归纳、 整理与基因组遗传信息释放及其调控相关的转录谱和蛋白质谱的数据，从而认识代谢、发育、分化、进化的规律。另外生物信息学还利用基因组中编码区的信息进行蛋白质空间结构的模拟和蛋白质功能的预测，并将此类信息与生物体和生命过程的生理生化信息相结合，阐明其分子机理，最终进行蛋白质、核酸的分子设计、药物设计和个体化的医疗保健设计。

    生物信息学的发展已经将基因组信息学、蛋白质的结构计算与模拟以及药物设计有机地连接在一起，它将导致生物学、物理学、数学、计算机科学等多种科学文化的融合，造就一批新的交叉学科。

科学家们普遍相信，本世纪最初的若干年是人类基因组研究取得辉煌成果的时代，也是生物信息学蓬勃发展的时代。据预测，到2005年生物信息的全球市场价值将达到400亿美元。

    我国生物信息学研究起步较早。20世纪80年代末，国内学者就在《自然》上报道了免疫球蛋白基因超家族计算机分析的工作。目前，多家大学和研究机构也相继成立了生物信息中心或研究所，各种原始数据库、镜像数据库和二级数据库也已经逐步建立，同时我国还建立了相关的工作站和网络服务器，实现了与国际主要基因组数据库及研究中心的网络连接，开发了用于核酸、蛋白结构、功能分析的计算工具以及蛋白质三维结构预测、并行化的高通量基因拼接和基于群论方法开发的基因预测等多种软件。中国学者还运用自主开发的电脑克隆程序，开展了大规模est 数据分析，建立了一系列基因组序列分析新算法和新技术，并在国内外著名科学杂志上发表了一系列论文，取得了引人注目的进展，尤其在人类基因组基因数目的预测上获得了与目前的实验事实相当吻合的结果，在国际上获得普遍认可。

   

农作物新品种培育技术

    最近几年，农业生物技术的发展对农业产业结构调整产生的巨大影响，已引起各国政府和科学家的高度重视。农业生物技术领域研究中最活跃的是育种技术——应用现代分子生物学和细胞生物学技术进行品种改良，创造更加适合人类需要的新物种，获得高产、优质、抗病虫害新品种。这使得新品种层出不穷，品种在农业增产中的贡献率将由现在的30％提高到50％。国际水稻研究所已经培育出每公顷7500公斤的超级水稻，非洲培育出增产10倍的超级木薯。

    我国该领域的基础研究和高技术研究取得了一批创新成果：如植物转基因技术、细胞培育技术、籼稻的全基因组测序、花粉管通道转基因方法等，使研制具有自主知识产权的转基因农作物新品种成为现实和可能。目前，已培育出亩产达到807.4公斤的超级杂交稻；2004年转基因抗虫棉的种植面积已占全国棉花种植面积的50％左右；利用细胞工程技术培育的抗白粉病、赤霉病和黄矮病等小麦新品种已累计推广1100多万亩；植物组织培养和快繁脱毒技术在马铃薯、甘蔗、花卉生产中发挥了重要的作用。

    专家认为，我国农作物新品种培育的研发基础较好，整体科研技术与国外处于同等水平，只要充分利用资源，发挥优势，很可能在该领域取得突破。

   

纳米材料与纳米技术

    纳米科技是上世纪末才逐步发展起来的新兴科学领域，它的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。

    近年来，科技强国在该领域均取得了相当重要的进展。

    在纳米材料的制备与合成方面，美国科学家利用超高密度晶格和电路制作的新方法，获得直径8nm、线宽16nm的铂纳米线；法国科学家利用粉末冶金制成了具有完美弹塑性的纯纳米晶体铜，实现了对纳米结构生长过程中的形状、尺寸、生长模式和排序的原位、实时监测；德国科学家巧妙地利用交流电介电泳技术，将金属与半导体单壁碳纳米管成功分离；日本用单层碳纳米管与有机熔盐制成高度导电的聚合物纳米管复合材料。

    在纳米生物医学器件方面，科学家用特定的蛋白质或化合物取代用硅纳米线制成场效应晶体管的栅极用以诊断前列腺癌、直肠癌等疾病，成百倍地提高了诊断的灵敏度。另外，纳米技术在医学应用、纳米电子学、纳米加工、纳米器件等方面也有新进展。与此同时，国外大企业纷纷介入，推动了纳米技术产业化的进程。

    当前纳米材料研究的趋势是，由随机合成过渡到可控合成；由纳米单元的制备，通过集成和组装制备具有纳米结构的宏观试样；由性能的随机探索发展到按照应用的需要制备具有特殊性能的纳米材料。

    纳米材料和技术很可能在以下四个领域的应用上有所突破：一是it产业（芯片、网络通讯和纳米器件）；二是在生物医药领域应用纳米生物传感的早期诊断和治疗，到2010年将给人类带来新的福音；三是在显示和照明领域的应用已有新的进展，纳米光纤、纳米微电极等已产生极大影响；四是纳米材料技术与生物技术相结合，在基因修复和标记各种蛋白酶等方面蕴育新的突破，预计2010年纳米技术对国际gdp的贡献将超过2万亿美元。

    我国纳米材料研究起步较早，基础较好，整体科研水平与先进国家相比处于同等水平，部分技术落后5年左右。目前有300多个从事纳米材料基础研究和应用的研究单位，并在纳米材料研究上取得了一批重要成果，引起了国际上的广泛关注。据英国有关权威机构提供的调查显示，我国纳米专利申请件数排名世界第三位。

  国内目前已建成100多条纳米材料生产线，产品质量大都达到或接近国际水平。与发达国家相比，我国的差距一是在纳米材料制备与合成方面尚处于粗放阶段，缺乏应用目标的牵引，集成不够；二是纳米材料计量、测量和表征技术明显落后于国外，对标准试样和标准方法的建立重视不够，对表征手段的建立投资不足；三是纳米材料的基础研究、应用研究和开发研究出现脱节，纳米材料研究缺乏针对性；四是学科交叉、技术集成不够。

    链接：

   

信息技术正在发生结构性变革

    目前，信息技术正在发生结构性的变革，在信息器件向高速化、微型化、一体化和网络化发展的同时，软件和信息服务成为发展重点。大规模集成电路正快速向系统芯片发展；移动通信技术正在向第三代、第四展，将提供更优质、更快速、更安全的服务，并带来巨大的经济利益；电信网、计算机网和有线电视网三网融合趋势进一步加快，无线网络成为世界关注的重点；全球化的信息网络将像电力、电话一样为社会公众提供各种信息服务，越来越深刻地改变着人们的学习、工作和生活方式，也将对产业结构调整产生重大影响。

    微电子技术、计算机技术、软件技术、通信技术、网络技术等领域的发展方兴未艾，极有可能引发新一轮产业革命。

   

大显神通的新材料

    高性能结构材料是具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损的材料，对支撑交通运输、能源动力、电子信息、航空航天以及国家重大工程起着关键性作用。

    新型功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的材料，是信息技术、生物技术、能源技术和国防建设的重要基础材料。当前国际上功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如信息功能材料、超导材料、生物医用材料、能源材料、生态环境材料及其材料的分子、原子设计正处于日新月异的发展之中。

生物信息学的研究进展篇7

关键词：博物馆；信息化；网络化；数字化传统的局限于馆内展览的博物馆，由于时间和空间的制约，游客不能够随时随地地进行参观。而且有的文物或者标本本身比较脆弱，容易受到破损，所以只能够放到博物馆的保藏室里，而不能被摆在陈列柜上，这就严重的影响游客参观的范围，而且导致学者们也不能够进行很好的学术研究，不能促进学科地快速发展。与此同时，博物馆也不能够充分的发挥其教育功能，它的作用也就不能够充分发挥其功能，更不能及时地得到观众的反馈。馆内的宝贵文物也被人们无情的抛在脑后，人们更无法认识到其珍贵性。

鉴于以上的原因，以及现代化的信息博物馆有许多无可替代的优势，博物馆引进计算机，建立数字化的博物馆成为一种不可抵挡的趋势。采用计算机可以使博物馆的收藏更加方便、快捷，有利于管理人员摆脱冗乱的卡片的束缚而进行快速方便的管理；有利于学者们快速的搜索自己想要研究的文物或标本，进行有效的学术研究；有利于博物馆在更大的范围内进行宣传教育，让世界各地的游客在任何时间都可以了解博物馆的基本信息和该博物馆的展览陈列。

所谓“‘信息化’是指通过技术手段对人类社会和自然界所产生的各类有用的符号（资源）所进行的收集、整理、加工以保存、传播、利用。”而“‘数字化’博物馆就是把博物馆的收藏、陈列、研究、教育、娱乐等功能用数字化表现出来”[1]，并借助网络或其他信息传播途径对观众进行传播、和推广。在信息化博物馆是成为社会发展必然趋势的推动下，中国的各大博物馆都开始先后引进计算机，进行博物馆的信息化建设。世界的信息化博物馆发展进程相对较早，“我国博物馆界使用计算机在20世纪80年代中期才开始启动。1983年全国博物馆工作座谈会之后，上海博物馆在1984年5月建立‘电脑组’，开始规划博物馆的计算机工作。同年9月中国人民革命军事博物馆也开始藏品信息化管理系统的研制。”[2]在这之后，中国的博物馆就纷纷地踏上了建设信息化博物馆的旅途。

信息博物馆相对于传统博物馆有着许多的优势，罗宁、孙成智先生归总起来认为“博物馆信息化有四个特点：存储数字化，传递网络化，资源共享化，管理电脑化。”[3]这些特点正体现了信息化博物馆的优势。计算机给藏品的收藏管理，展品的陈列，博物馆的安全工作等各项工作都提供了极大的便利。在这里我就主要谈谈我对于博物馆的传递网络化和资源共享化的认识。

随着社会的日益发展，计算机更加的普及，人们对计算机的依赖也越来越大。人们有时候宁愿待在家里，打开电脑在互联网上参观博物馆的展览，浏览博物馆的各种信息，而不愿意跑到现实博物馆里面去参观。在家里参观博物馆，就是相关专家所说的“数字博物馆”。为了满足观众的需求，实现数字化博物馆，使博物馆能够传递网络化、资源共享化，博物馆可以建立一个自己的网站，在上面完整地、详细地介绍本博物馆，其中应该包括本博物馆的基本信息、博物馆的藏品和自己所办的各个展览、陈列，并随时在自己的网站上自己馆内最新的研究成果和考古方面的成就。为了使观众有一个直观的感受，博物馆对自己的展览做一个详细的视频，形成一个“虚拟的博物馆的展览”，能够让进入参观的游客有一种身临其境的感觉，似乎进入了真正的博物馆，达到真正宣传的作用。

接下来就讲一下博物馆进行信息网络化、数字化建设的优点。这些优点可以从游客、研究学者以及博物馆自身方面来看。

首先，数字化博物馆的最主要的功能就是进行远程教学。谢景卫和曹学军先生认为“数字化博物馆中的远程教学可分为交互性远程教学和单向远程教学。交互性远程教学是在数字化博物馆开辟的聊天室或讨论组中，在某一时间内，由博物馆的专家主持，与互联网用户对相关专题进行探讨及答疑解惑。单向远程教学是数字化博物馆配合学校课程设计和进度，或根据观众需求，将博物馆所藏资料和研究果制作成多媒体教学程序，供用户在线浏览或下载使用。”[4]在参观传统的博物馆时，游客们就只能够很机械地参观，一般观众在对相关知识不了解的情况下参观完博物馆之后印象会很浅，当想再次参观时又会受到时间和空间的限制，不能随时参观，这样游客没有得到真正的知识，博物馆也同样没能发挥好其宣传教育的功能。而相反，在信息网络化的博物馆中，游客就可以摆脱时间和空间的限制，想参观的时候就只要在可以上网的地方就能够一览眼福。更重要的是在信息化的博物馆里游客们可以在博物馆开辟的聊天室或讨论组中向有关专家提出自己的疑问或者向博物馆提出自己有关博物馆建设的一些建议。观众还可以随时参加博物馆举办的与学校教育对应的课堂，这样信息化博物馆就给他们提供了一个发表自己观点、提出自己建议的平台，并且也能以最方便的方式真正的认识博物馆，了解博物馆的藏品，真正的提高自己的认识，受到教育，同时又有利于各个博物馆进一步的发展。

其次，博物馆进行数字化建设，实现信息网络化还有利于进行学术研究。博物馆各个专业的研究学者可以通过数字化博物馆随时对文物进行研究，而且可以研究不同时期的文物，不同博物馆的文物，跨时跨空的研究更容易得出轰动世间的研究成果。同时，博物馆的研究者可以将自己的研究成果在互联网博物馆的网页上发表，这样其他有关此方面的研究者就可以在互联网浏览、研究，并对该研究者的成果作出评论，这样就可以使研究工作做得更加的透彻、深刻。同时，博物馆引进信息化可以使博物馆相互之间进行更加便捷有效的交流，博物馆的工作人员之间也可以不必再跑到其他的博物馆里去进行研讨，而是可以在网上进行视频的研讨会，进行学术方面的研究，这样既节省了时间又少了许多不必要的花费。

最后，博物馆在建立信息化的博物馆之后，自身也会受益匪浅。博物馆的功能甚多，而宣传教育的功能主要功能之一。通过网络化博物馆可以在更大范围内作宣传教育，普及面会更加的广泛。而且参观的游客或者学术研究人员可以在观看博物馆之后会在网站上发表自己的观点，博物馆则可以选择性的听取意见从而更好的改善自己。再者，博物馆内的一些易损的、怕光的文物在平时的展览中不能展览，信息化的博物馆就可以充分的利用博物馆的资源，把这些文物制作视频或者图像在网上，这就减少了博物馆的资源浪费率。当然，信息化博物馆在收藏、研究方面的作用在上文中已经提到过，在这里我就不多重复了。

虽然信息化博物馆有许多优点，我们都可以体会到，但信息化博物馆确实还是存在着许多不足的地方。首先，不言而喻的是，信息化的博物馆是永远都无法取代传统的博物馆的，正如虚拟的学校永远取代不了现实的学校一样。相对于传统的博物馆来讲，信息化博物馆在互联网上展出的一些的文物或标本都是利用多媒体技术对实物的一种复制或者拍摄，归根结底它始终无法达到现实标本或文物的真实度，而且它根本无法展示出传统博物馆展览中所体现的古代人类社会的文化和历史。并且，博物馆与互联网相挂钩就必须要考虑到网络中的黑客和病毒、木马等侵袭，具有不安全性，这是一个非常严重的问题。以下就谈一下影响博物馆信息化进一步发展的不利因素以及一些相应的解决办法。

（1）要建立数字化博物馆就必须要考虑到专业的技术人员。现在真正能够帮助博物馆进行信息化建设的技术人员还是相当的匮乏，不足以满足博物馆的需求。与此，从博物馆自身这个角度来看，博物馆可以利用外界人士帮忙筑建网络从而实现博物馆的信息网络化，并渐渐地向自己馆内引进人才。当然这种做法的结果是博物馆的内部信息资源以及安全问题掌握在外人手中，最直接的是博物馆自己大量的引进专业的技术人员，培养属于自己的一批力量，从而最终的建立一支较有力的团队。其次，作为政府应该为博物馆的建设与发展提供相应的帮助，采取一些行之有效的政策措施，如：鼓励学生去学习博物馆信息方面的知识，多了解博物馆的相关知识，准备为博物馆的发展而贡献自己；在大学里开展相应的专业，多向这些专业投入大量的资金支持，多培养相应的人才。而作为学生我们更应该有这种敏锐的眼光能够发现市场需求，并根据自己的爱好，尽力地把自己培养成相对应的人才，以赢得一份较好的工作。

（2）要建立信息网络化的博物馆必须有很雄厚的经济来支撑，而当今我国有这样能力的博物馆确实为数不多。而目前免费开放的政策更让许多博物馆陷入了窘境，许多以门票作为主要的收入的博物馆免费开放使得收入来源断绝了。针对这个问题博物馆自身可以主动地联系一些比较有经济实力的公司企业，鼓励他们对博物馆作出投资，自己帮他们做宣传工作，做一个联合；还可以自己出版一些书籍刊物进行发表，以及对馆内的珍贵的文物及标本进行复制，这样既可以让观众有个纪念，同样博物馆也可以获得少量的财政收入，从而扩大自己的经济实力。但政府应该做的更多，既然制订了免费开放的政策，就应该对博物馆进行大力的财政支持，投入大量的资金帮助它们进行现代化建设，建设信息网络化的博物馆，发挥博物馆的巨大的功能。

（3）最后，比较关键的就是有关博物馆的知识产权问题，一旦博物馆与互联网联系起来就会受到黑客、病毒、木马等等网络破坏者的倾扰，使得博物馆的一些机密被盗窃，而且会破坏博物馆的网站，这样就使得博物馆的工作受到阻碍，工作会瘫痪，最终使博物馆的安全受到威胁。针对这个问题，博物馆应该建立一些严密的防御的系统，并且随时有专门人员进行监控，对突发的事件进行迅速有效的处理，并且博物馆相关的资料应该有纸质的备份，随时准备好被攻击的准备，做到有备无患。

虽然在博物馆的建设过程中会遇到许许多多的问题和麻烦，但是博物馆进行信息化建设仍然是一个不可阻挡的趋势，博物馆的管理、建设人员应该积极面对所有的问题，主动的解决各个方面的问题，从而最终实现博物馆的信息化。

参考文献：

[1] 谢景卫，曹学军.数字化博物馆建设与研究[J].科技咨询导报，2007（12）.

[2] 田琳琳.现代信息化管理与博物馆建设.

[3] 丁明，徐永清.计算机在博物馆中的应用[J].江苏电器，2006（4）.

生物信息学的研究进展篇8

关键词： 生物信息学 农业研究领域 应用

“生物信息学”是英文单词“Bioinformatics”的中文译名，其概念是1956年在美国田纳西州Gatlinburg召开的“生物学中的信息理论”讨论会上首次被提出的［1］，由美国学者Lim在1991年发表的文章中首次使用。生物信息学自产生以来，大致经历了前基因组时代、基因组时代和后基因组时代三个发展阶段［2］。2003年4月14日，美国人类基因组研究项目首席科学家Collins F博士在华盛顿隆重宣布人类基因组计划（Human Genome Project，HGP）的所有目标全部实现［3］。这标志着后基因组时代（Post Genome Era，PGE）的来临，是生命科学史中又一个里程碑。生物信息学作为21世纪生物技术的核心，已经成为现代生命科学研究中重要的组成部分。研究基因、蛋白质和生命，其研究成果必将深刻地影响农业。本文重点阐述生物信息学在农业模式植物、种质资源优化、农药的设计开发、作物遗传育种、生态环境改善等方面的最新研究进展。

1.生物信息学在农业模式植物研究领域中的应用

1997年5月美国启动国家植物基因组计划（NPGI），旨在绘出包括玉米、大豆、小麦、大麦、高粱、水稻、棉花、西红柿和松树等十多种具有经济价值的关键植物的基因图谱。国家植物基因组计划是与人类基因组工程（HGP）并行的庞大工程［4］。近年来，通过各国科学家的通力合作，植物基因组研究取得了重大进展，拟南芥、水稻等模式植物已完成了全基因组测序。人们可以使用生物信息学的方法系统地研究这些重要农作物的基因表达、蛋白质互作、蛋白质和核酸的定位、代谢物及其调节网络等，从而从分子水平上了解细胞的结构和功能［5］。目前已经建立的农作物生物信息学数据库研究平台有植物转录本（TA）集合数据库TIGR、植物核酸序列数据库PlantGDB、研究玉米遗传学和基因组学的MazeGDB数据库、研究草类和水稻的Gramene数据库、研究马铃薯的PoMaMo数据库，等等。

2.生物信息学在种质资源保存研究领域中的应用

种质资源是农业生产的重要资源，它包括许多农艺性状（如抗病、产量、品质、环境适应性基因等）的等位基因。植物种质资源库是指以植物种质资源为保护对象的保存设施。至1996年，全世界已建成了1300余座植物种质资源库，在我国也已建成30多座作物种质资源库。种质入库保存类型也从单一的种子形式，发展到营养器官、细胞和组织，甚至DNA片段等多种形式。保护的物种也从有性繁殖植物扩展到无性繁殖植物及顽拗型种子植物等［6］。近年来，人们越来越多地应用各种分子标记来鉴定种质资源。例如微卫星、AFLP、SSAP、RBIP和SNP等。由于对种质资源进行分子标记产生了大量的数据，因此需要建立生物信息学数据库和采用分析工具来实现对这些数据的查询、统计和计算机分析等［7］。

3.生物信息学在农药设计开发研究领域中的应用

传统的药物研制主要是从大量的天然产物、合成化合物，以及矿物中进行筛选，得到一个可供临床使用的药物要耗费大量的时间与金钱。生物信息学在药物研发中的意义在于找到病理过程中关键性的分子靶标、阐明其结构和功能关系，从而指导设计能激活或阻断生物大分子发挥其生物功能的治疗性药物，使药物研发之路从过去的偶然和盲目中找到正确的研发方向。生物信息学为药物研发提供了新的手段［8，9］，导致了药物研发模式的改变［10］。目前，生物信息学促进农药研制已有许多成功的例子。ItzstEin等设计出两种具有与唾液酸酶结合化合物：4-氨基-Neu5Ac2en和4-胍基-Neu5Ac2en。其中，后者是前者与唾液酸酶的结合活性的250倍［11］。目前，这两种新药已经进入临床试验阶段。TANG SY等学者研制出新一代抗AIDS药物saquinavir［12］。Pungpo等已经设计出几种新型高效的抗HIV-1型药物［13］。杨华铮等人设计合成了十多类数百个除草化合物，经生物活性测定，部分化合物的活性已超过商品化光合作用抑制剂的水平［14］。

现代农药的研发已离不开生物信息技术的参与，随着生物信息学技术的进一步完善和发展，将会大大降低药物研发的成本，提高研发的质量和效率。

4.生物学信息学在作物遗传育种研究领域中的应用

随着主要农作物遗传图谱精确度的提高，以及特定性状相关分子基础的进一步阐明，人们可以利用生物信息学的方法，先从模式生物

[1] [2] [3] 

中寻找可能的相关基因，然后在作物中找到相应的基因及其位点。农作物的遗传学和分子生物学的研究积累了大量的基因序列、分子标记、图谱和功能方面的数据，可通过建立生物信息学数据库来整合这些数据，从而比较和分析来自不同基因组的基因序列、功能和遗传图谱位置［1］。在此基础上，育种学家就可以应用计算机模型来提出预测假设，从多种复杂的等位基因组合中建立自己所需要的表型，然后从大量遗传标记中筛选到理想的组合，从而培育出新的优良农作物品种。

.生物信息学在生态环境平衡研究领域中的应用

在生态系统中，基因流从根本上影响能量流和物质流的循环和运转，是生态平衡稳定的根本因素。生物信息学在环境领域主要应用在控制环境污染方面，主要通过数学与计算机的运用构建遗传工程特效菌株，以降解目标基因及其目标污染物为切入点，通过降解污染物的分子遗传物质核酸 DNA，以及生物大分子蛋白质酶，达到催化目标污染物的降解，从而维护空气［1］、水源、土地等生态环境的安全。

美国农业研究中心（ARS） 的农药特性信息数据库（PPD） 提供 种正在广泛使用的杀虫剂信息，涉及它们在环境中转运和降解途径的种最重要的物化特性。日本丰桥技术大学（Toyohashi University of Technology） 多环芳烃危险性有机污染物的物化特性、色谱、紫外光谱的谱线图。美国环保局综合风险信息系统数据库（IRIS） 涉及 种化学污染物，列出了污染物的毒性与风险评价参数，以及分子遗传毒性参数［1］。除此之外，生物信息学在生物防治［1］中也起到了重要的作用。网络的普及，情报、信息等学科的资源共享，势必会创造出一个环境微生物技术信息的高速发展趋势。

.生物信息学在食品安全研究领域中的应用

食品在加工制作和存储过程中各种细菌数量发生变化，传统检测方法是进行生化鉴定，但所需时间较长，不能满足检验检疫部门的要求，运用生物信息学方法获得各种致病菌的核酸序列，并对这些序列进行比对，筛选出用于检测的引物和探针，进而运用PCR法［1］、RT-PCR法、荧光RT-PCR法、多重PCR［］和多重荧光定量PCR等技术，可快速准确地检测出细菌及病毒。此外，对电阻抗、放射测量、ELISA法、生物传感器、基因芯片等［1-］技术也是未来食品病毒检测的发展方向。

生物信息学的研究进展篇9

[关键词]旅游信息科学；旅游系统；研究框架；体系；展望

[中图分类号]F59

[文献标识码]A

[文章编号]1002-5006(2011)06-0072-08

1　引言

自从20世纪60年代机票预订系统发展以来，信息技术已经渗透到旅游的各个方面，给现代旅游带来了全方位的影响。旅游业不可避免地受到信息技术快速发展带来的影响，且已深入到旅游产业和旅游研究层面。实践中，各国都非常重视旅游信息化工作，中国国家旅游局在20世纪90年代就已经开展旅游信息化的工作，于2003年启动“金旅工程”。从研究来看，莎达(sharda)在其著作《旅游信息科学》中从旅行推荐系统、社区和用户界面设计3个方面对旅游信息科学进行阐述。国内也在20世纪80年代初步探讨旅游信息的内容、旅游信息搜集以及旅游信息在旅游促销中的应用，并就旅游信息的地位和作用、旅游信息开发，以及旅游信息的科研服务、信息标准化问题进行了探讨，也有部分学者从旅游信息的技术层面进行探索。但是从国内外多年的研究来看，目前研究主要集中在旅游信息化(尤其是旅游信息系统建设)、eTourism、虚拟旅游、数字旅游、旅游网络营销等方面，研究亦涉及信息的传播、感知、组织、采集和分析等方面，由于研究者的背景不同，旅游信息的研究相对零散，缺乏从系统和综合的角度深入研究旅游信息的本质特征及其相关理论，尤其是关于旅游信息本质以及旅游信息科学的构建方面思考较少。

20世纪60年代以来，随着信息技术的飞速发展，其广泛应用于科学研究以及经济、管理、生产、社会等诸多方面，经过众多学者的研究和社会应用的推动，信息理论已经发展成为一门学科――信息科学，信息科学和技术已深入各学科领域和社会的各个方面，并且形成了较多的分支学科，这些分支学科中有些已经成为推动学科发展的重要力量，如生物信息学、化学信息学、社会信息学等，这些部门信息学的发展为旅游信息科学的成功提供了借鉴。信息技术不断创新，信息产业持续发展，信息网络广泛普及，信息化成为当今世界经济和社会发展的趋势，为全球经济发展提供了新的生产力，信息科学也迎来了又一次腾飞的机遇。旅游信息化的不断深入和一些新的技术的不断引入，如云计算、物联网、泛在网等，这些都为旅游信息化的发展提供了动力支持，但是，如果不从基础层面去研究旅游信息的本质特征、旅游信息的分类编码体系等基础理论和方法，就会直接影响旅游信息化的发展。因此，应紧紧抓住信息化高速发展的机遇，积极推进旅游信息的研究，创建旅游信息科学。

信息发展和人类的实践活动紧密相连，1948年，维纳(Wiener)指出，“信息就是信息，不是物质，也不是能量。”而香农(shannon)将信息定义为用来减少随机不确定性的东西。隆哥(Longo)认为，信息是反映事物的形式、关系和差别的东西，包含在事物的差异之中，而不在事物本身。钟义信将信息通过本体论和主体论两方面进行说明，从主体角度来看，信息是指主体所感知(或所表述)的关于该事物的运动状态及变化方式，包括这种状态／方式的形式、含义和效用。罗时进则从狭义和广义两方面来探讨，狭义的信息是指能反映事物存在和运动差异的、能为某种目的带来有用的、可以被理解的消息、情况等。广义的信息是指客观世界中各种事物的存在方式和运动状态。王彦峰认为，旅游信息包括旅游者、旅游资源以及连接两者的组织三方面的信息。龚玉明按照系统论的观点，认为旅游信息属于社会信息，其中相当一部分有经济信息的属性。其实，从国内外学者对信息的理解来看，学者们对于信息的本质理解基本一致，只是在细节的表述方面和信息的宽度方面有所不同。根据“信息”的基本概念，本文可以给旅游信息做如下的描述：旅游信息是旅游活动中旅游主体、客体和介体的本质、特征和运动规律的属性。

旅游信息是信息的一种，它具备信息的基本特点，但是旅游活动的特殊性，旅游信息又具备其自身的特性，主要表现在：(1)泛在性。旅游活动涉及面广，涉及与旅游相关的各种信息，有自然信息、社会经济信息、旅游者信息、旅游企业信息等。如目的地自然特征信息，包括自然旅游资源、气候等相关信息；旅游者相关的信息，如旅游者的人口学特征、旅游流以及其他信息等，这样就使表征它们的信息产生多元性和多层次性的泛在和海量特征，导致旅游信息的标准化和规范化困难重重。(2)时空性。旅游活动的开展离不开空间区域的依托，而且旅游活动又有历时性的时间特征，时空性是旅游信息的重要特征之一。(3)可共享性。旅游信息的共享性是基于信息的非消耗性而存在的。它不像物质那样被某个客体占有以后，其他客体无法再占有。信息是任何一个客体都不会因为其他客体也占有这个信息而会从此失去。(4)不对称性。在旅游市场交易中，旅游产品的拥有方和游客对产品的质量、性能等所拥有的信息是不对称的，通常产品的拥有方对自己所生产或提供的产品拥有更多的信息，而游客对所要购买的产品的信息知之甚少。(5)增值性。人类对旅游活动的认识就是通过对旅游信息的加工处理而获得的，由于旅游系统是一个整体，而每个旅游要素或现象及其信息运动规律都是旅游系统中的一个环节，基于不同目的对信息进行加工处理，从而得到其运动规律，应用于实践之中，信息得到升值。

从旅游信息的种类来看，以主体(如旅游者、旅游管理者和经营者等)的认识能力和观察过程为依据，则可将认识论意义上的旅游信息进一步分为先验信息(认识主体具有的记忆能力)、实得信息(认识主体具有的学习能力)和实在信息(在理想观察条件下认识主体所获得的关于事物的全部信息)；从旅游活动过程来看，有旅游需求信息、旅游产品信息、旅游行为信息、旅游环境信息等；从信息的传播来看，有信息的形式、信息的传递(渠道)、信息的反馈等；从管理和决策的角度来看，有信息的采集、信息的存储、信息的处理与分析、决策和反馈等。

2　旅游系统与旅游信息科学

2.1旅游系统中的信息观

众多的学者从空间、供需等角度对旅游系统进行了描述，冈 恩(Gunn)在2002年又提出了一个新的旅游功能系统模型。在甘恩提出的旅游系统模型中，供给和需求两个最基本要素之间的相互匹配构成了旅游系统的基本结构。在供给子系统里，吸引物、促销、交通、信息和服务之间存在着相互依赖的关系，它们共同作用，提供符合旅游市场需求的旅游产品。依据国内外学者对于旅游系统的研究，旅游系统应该包括目的地系统、客源地系统、营销系统、旅行系统和支持保障系统，旅游系统是在外部的环境(政治环境、经济环境、社会环境、文化环境、技术环境、自然环境)影响下，各子系统相互联系构成的一个统一的整体，它们之间的联系除了能量流动和物质交换之外，还有一种非常重要的联系，那就是旅游信息的传递。旅游系统各部分之间的交流是通过旅游信息完成的，信息是旅游系统中最重要的内容之一，通过信息可以把旅游系统内部以及系统和外部之间的信息传递给对方，从而能够在客观上保持系统的平衡性，促进系统的不断的调整和优化。具体见图1。

从系统论、控制论、认识论和传输论(旅行信息传输过程和方法)的角度来看，在旅游系统之中，信息无处不在，贯穿于整个旅游系统之中。从系统论来看，有系统的存在就有信息、能量和物质的交换。不论是在系统内部，还是在系统的外部，都有信息的存在。在系统内部，信息在目的地系统――营销系统――客源地系统――旅行系统――支持保障系统之间传递和反馈，各个系统都有各自的信息。系统外部环境可以对系统输入信息，系统也输出和反馈信息，系统本身的信息和输出信息经过加工处理以后，形成新的决策管理依据又输入系统，对系统再次产生新的影响。在旅游系统内外部一直有信息流的出现和连接，就必须用信息论来研究旅游系统中的信息和信息流的问题，研究信息的获取、传输、管理、分析和决策，消除人们对于旅游系统中不确定因素的度量，从旅游者、管理者、经营者或是研究者的角度来看，认识信息(认识论，信息可从物理、生物和符号3个层次认识)、传输信息(尤其是旅游营销信息)，最终实现决策以利于系统的优化，因此掌握的旅游信息越多，对旅游系统中旅游信息的运动规律、传播机理的把握越多，就对旅游系统的认识越深刻，越有利于对旅游系统的控制和优化。

总体来看，信息在旅游系统中可以这样去认识：(1)信息是研究旅游系统的钥匙。信息是旅游系统内部各子系统之间以及旅游系统内外部联系的纽带，是研究旅游系统的切入点。(2)信息自成系统。在旅游系统中信息通过传播、反馈和循环自成体系。旅游主体(游客)获取信息以保证自己旅游的质量，同时反馈信息给旅游系统中的各个子系统(目的地系统、营销系统、客源地系统、旅行系统和支持保障系统)，促进系统优化。(3)信息是旅游竞争的重要组成部分。旅游管理者和经营者获取信息、发现知识使自己在竞争和合作中保持市场地位。(4)外部信息(政策、文化、技术、自然等)的输入对旅游系统具有很大的影响作用。

2.2信息科学与旅游系统

现在，信息科学及其技术已深入各学科领域和社会各方面，并已经形成了生物信息学、化学信息学等较多的分支科学，这些分支学科已经成为推动学科发展和实际应用的重要力量。信息技术不断创新，信息产业持续发展，信息网络广泛普及，信息化成为当今世界经济和社会发展的大趋势，为全球经济发展提供了新的生产力，信息科学也迎来了腾飞的机遇。香农把侠义信息论的立足点转移到统计数学基础上。然而狭义信息论只考虑信息的语法方面，同时仅考虑了随机型的不定性，没有考虑其他类型(如模糊型、偶发型)的不定性。为了弥补香农的不足，使其发挥更广泛的作用，如模式识别、决策理论、控制理论、系统理论等，因此产生了广义信息论。广义信息论是利用一般信息论的观点来研究所有与信息有关领域的问题，研究人类如何获取、存贮、变化、处理、传递和控制信息，掌握其中的一般规律。广义信息论即通常的信息科学，在狭义信息论向信息科学转变的过程中，人们的研究转向生物、人类、社会以及某些“聪明的”机器这样一些高等范畴内事物运动规律，传统的物质观念、能量观念和科学方法论已不足以解决信息问题，而信息、关系、目的、智能、功能等却成为研究复杂事物机制的重要途径。

信息科学是多学科综合的学科，最早的信息科学主要关注信息的收集，分类、操作、保存、信息检索和分发。最近的信息科学，研究注意力已经指向人一机界面、组件、语义网、有价值的敏感设计、迭代设计过程和人们产生、利用和发现信息的路线。因此，信息科学不应该受到信息理论(即只研究信息的数学概念)、图书馆科学和情报学的困惑。

信息科学是研究信息运动规律的，在旅游系统中信息贯穿于整个系统的发展之中，信息是各个子系统联系的纽带，要研究旅游系统发展的内在规律，必须要探明信息的产生、传输，信息的作用机制、信息反馈与决策等众多的理论和实践问题，而能够系统解决和全面研究旅游系统的一个重要理论和方法支撑则是旅游信息科学。基于旅游信息科学的理论和研究方法，能够更加深入地揭示旅游信息运动、旅游系统发展的规律，也能够丰富信息科学和旅游学的理论和实践。综上，笔者认为，旅游信息科学(Tourism Information Science，TIS)是以旅游信息(本质和运动规律)为研究对象，充分利用信息通讯技术(Information and Communication Technologies，ICT)研究旅游系统中的信息获取、管理、分析、传递、利用，探索旅游信息现象及其内在规律的科学。从学科属性来看，旅游信息科学是综合信息科学、数学、旅游学、经济学、管理学等的理论和方法来研究旅游系统中信息运动规律的典型交叉学科，而且也是一门横断学科。

3　旅游信息科学体系

任何一门学科，都有自己特有的研究对象，并且按照自己的研究对象来建立不同于其他学科的理论体系与学科体系。旅游信息科学的发展和构建要有强有力的理论支撑，要建立自己独立的理论体系，也需要现代技术和方法论的保障。在此基础之上才能完善旅游系统理论，才能对旅游系统(包括旅游现象和旅游活动)进行实际的应用指导。因此，完善的学科体系构建则应从理论、方法、技术和应用4个层面着手。

3.1理论支撑体系

根据马克思主义唯物辩证法，实践是认识的先导，但认识对实践有能动反作用，作为认识的高级形式的理论则对实践有巨大的指导作用，在旅游学科实践超前、理论滞后的情况下，理论研究至关重要，深厚、完善的理论基础是旅游信息科学发展的必要条件。旅游信息科学作为信息科学的分支学科，必然要依靠信息科学、旅游学和其他学科理论的支撑，主要的理论支撑必然包括系统论、信息论、控制论、传输论和识别论。信息论主要研究旅游信息的产生、获取、变换、传输、存贮、处理识别、信息传输技 术，信息特征的抽取、分类和识别的模式、识别理论和方法等；控制论是研究旅游信息流程、旅游系统的反馈机制和控制原理；系统论从旅游系统的整体性出发，认识旅游系统的特点和规律，利用这些特点和规律去控制、管理、改造旅游系统，调整和优化旅游系统结构。同时，由于旅游信息的特殊性，旅游信息的传输和认识必然受到重视，因此传输论(旅游信息传输过程和方法)和识别论也是支撑其发展的重要理论之一。

在系统论、控制论、认识论和传输论的指导下，还需要旅游学、计算机科学、地理学、经济学、管理学和市场学等诸多学科的学科理论支撑，将其应用于具体的研究、管理和实践之中。

3.2方法论支撑

从方法论来看，方法论可以分为哲学方法论、一般科学方法论、具体科学方法论。旅游信息科学需要有信息科学的具体方法论支撑，还要依赖哲学方法论和一般科学方法论。综上，旅游信息科学的方法论主要包括信息系统综合分析方法(认识复杂事物的方法)，从旅游系统的角度出发，运用信息综合分析方法研究旅游系统的组成、结构、功能和调控；信息系统综合方法(综合复杂系统的方法)，基于复杂系统的思想，在不断探索和改善旅游系统的原则下，如何利用人工系统、计算实验、平行系统等新方法和理论，寻求信息与旅游系统中一些复杂问题的有效解决方案，建立旅游系统全面、协调、可持续发展的新型研究体系和方法；信息系统进化方法(变革复杂系统的方法)，利用广义系统进化的观点，从信息系统的角度研究旅游系统不同组成部分和不同层级之间的进化过程、模式和机制。另外一些是一般科学方法论，主要包括实验、归纳、数学模型和演绎方法，以及旅游学的具体研究方法等是旅游信息方法论的有效补充和完善。具体的学科方法包括文献调查法、抽样方法、问卷调查法、实验法、观察法、数理统计法、数学模型法、系统模拟法、黑箱方法、预测方法、评价方法等。

3.3技术支撑体系

旅游信息科学是一门以系统观点、数学方法和计算机应用为基础的综合学科，技术支持对其至关重要。从旅游信息科学来看，知识管理和知识发现是其研究的主线，信息传输则是信息流通的主要保障，因此，支撑学科发展的技术主要从知识(信息)管理、知识(信息)发现和信息传输三个方面来考虑。

信息管理技术。信息管理是旅游信息科学的基础，主要包括信息的组织、管理、存储等主要功能。完成这些功能则主要依赖计算机技术、数据库技术、通信技术和微电子技术等。计算机技术是信息产业发展的核心技术，旅游信息数据的处理、存储、分析都要借助于计算机来完成。数据库能以系统全局的观点集中统一组织、管理数据，以满足用户的需求，是旅游信息管理的基础，包括信息采集技术、信息管理技术、信息储存技术、地理信息系统技术(GIS)、全球定位技术(GPS)和遥感技术(RS)等。

信息发现与决策技术。信息发现与决策是面向研究和应用的研究核心，其技术主要包括数据挖掘技术、数据仓库技术、模拟、复杂决策支持系统、数据可视化技术。数据挖掘技术是知识发现的最主要体现，主要的方法有基于算法的方法和基于可视化的方法，主要包括数学模型、数据挖掘、数据同化、数据驱动。研究者可以从各种形式表示的信息中，根据不同的需求获得(挖掘、发现)知识。知识发现的目的是在梳理原始数据的细节过程中，从杂乱的原始数据中提炼出有意义的、简洁的知识(发现规律)。而复杂决策支持系统则主要面向复杂旅游系统应用，通过决策支持技术，提供科学决策。

信息传播技术。信息传输技术是信息传播的保障。信息传播主要依赖媒体进行，信息的传播技术则主要包括多媒体信息传输技术、无线传输技术、虚拟现实技术等。

4　旅游信息科学的研究框架

旅游信息科学是交叉贯穿于多个领域的横断学科，其研究应该包含4个层面：研究对象、研究领域、研究主题和研究目标。旅游信息科学以旅游系统和信息为研究对象，通过知识发现和知识管理两条研究主线、技术导向性和需求导向性应用两条应用主线，深入而全面地展开旅游信息科学理论研究、方法研究、技术研究及应用研究，最终揭示旅游信息的本质、特征和运行规律，创建全面完善的旅游信息科学，促进(调控)旅游系统的全面优化。基于以上分析，结合旅游信息科学的研究现状，笔者构建了旅游信息科学的ODTG研究框架(图2)。

4.1研究对象和任务

从研究对象上看，旅游信息科学关注旅游系统以及贯穿于其中与旅游有关的实体资源以及生产要素资源等的相关信息。研究对象更应该是旅游系统中的信息，探索信息在旅游系统中的作用，全面研究信息的作用、功能、本质、特点和运动规律等。

4.2研究主线与领域

旅游新科学的研究主线则是以知识发现和知识管理为主的研究主线和以技术导向型和需求导向性为主的应用研究主线。从学科的框架来看旅游信息的管理，也是知识管理的内容，包括旅游信息的获取、组织(包括信息的分类及其标准化)、管理、传输的主要功能，因此信息的管理涉及概念研究、技术研究等内容。有了良好的管理，才可能进行旅游信息的挖掘(知识发现)，这里主要的研究内容包括数学模型、数据挖掘、数据同化、数据驱动、数据模拟等，涉及旅游信息的理论、方法和技术以及应用4个层面。不论是面向需求导向还是技术导向，在知识管理和知识发现的层面之上，才能建立良好的应用体系。这几个方面共同组织、共同研究、相互协调才能促进旅游信息科学的不断发展，实现旅游系统最终优化的目的。从框架体系来看，旅游信息科学的学科体系主要围绕主题展开，具体包括理论体系、方法体系、技术体系和应用体系4个方面。

4.3研究的主题与创新

4.3.1理论研究

旅游信息科学要在信息论、控制论、系统论、传输论和识别论等基本理论指导下，深入探索旅游活动过程中旅游信息理论，包括旅游信息产生的机理、传播方式、旅游信息分类、旅游信息标准(化)；旅游信息流理论，包括旅游信息的形成、采集、存储、管理的理论；旅游信息挖掘理论，对于旅游信息的分析，探讨旅游信息挖掘方式和理论支撑；旅游信息共享的理论，旅游信息共享平台、标准、规范等；旅游信息流调控理论，探索旅游信息流对于旅游客流、旅游资金流等的导引和调控；以及旅游信息融合理论、信息资源集成理论等。

4.3.2方法研究

信息科学拥有自己的方法论体系，信息科学在旅游中的具体应用就产生了旅游信息科学方法论。首先，把旅游活动看成复杂旅游系统，在系统的内外部交流变化中，考虑信息的复杂性及其重要作用，把复杂的旅游系统的过程抽象成信息的发生、传递、转换、控制和反馈的过程，从而控制系统内外部的信息、能量和物质的传递和交换，把研究的角度更多的转向了信息的流动及其变化。其次，通过对信息的研究、分析，探讨信息的发生、传递、作用规律，从而认识旅游系统的规律性，探索独 具特色的旅游信息科学方法论和具体的研究方法，为旅游系统(旅游发展、旅游活动)提供有效地优化措施。

4.3.3技术研究

旅游信息科学是关于旅游信息的科学，因而信息科学的技术支撑是其发展的关键，需要旅游信息管理技术、旅游信息发现和决策技术以及信息传播技术。根据旅游信息的特殊性，旅游信息科学技术包括：旅游信息采集技术(包括RS)、旅游信息管理(信息组织、信息存储)技术、旅游信息网络技术、旅游信息定位技术(包括GPS)、旅游空间数据管理技术(包括GIS)、旅游信息分析技术(数据挖掘技术)、资源信息可视化技术、旅游信息模拟技术、旅游信息传播技术、旅游信息技术(包括网络，WebGIS)、旅游信息人工智能、旅游信息挖掘技术和旅游决策支持技术等。

4.3.4应用研究

旅游信息科学是一门综合性的应用科学，它最重要的应用是促进旅游学各领域的知识创新，实现旅游学研究和旅游业的现代化，促进旅游研究、旅游管理方法和手段的变革。从旅游信息科学的具体应用来看，旅游信息应用领域广阔，对旅游产业促进作用明显，主要包括：(1)需求导向性应用。知识、规律的探索是为了更好的服务社会，旅游信息科学的研究也不例外。应从实用的角度，研究旅游信息的规律及功能，以及旅游信息对旅游经营者、旅游者、游客的效益和功能。从政府需求的角度，可以利用旅游信息科学发现知识，为政府旅游开发提供决策依据，亦可以建设政府旅游网站，开展网上旅游行政管理，建立旅游办公系统，提高了旅游行政单位的协调能力、办事效率，使旅游行政管理更加方便、快捷；从旅游企业的角度，利用旅游信息科学可以构建高效的管理经营体制，提高旅游收益；从旅游者的角度，应用旅游信息科学可以制订旅游者计划，定制满足自己个性化需求的旅游产品；从旅游从业者的角度，可以利用先进的信息技术开发导游信息系统、旅游从业者审核系统及旅游网上培训系统，提高旅游从业人员的工作能力。(2)技术导向性应用。以传统技术为基础构建中国旅游信息共享平台，开展旅游网上交易业务即旅游电子商务；以智能技术为基础，开发景区虚拟软件，制作动态宣传片；以新型技术为基础，开发旅游监督智能系统及旅游规划模拟系统，形成旅游资源定位系统，最终实现旅游业的全面信息化。

4.4研究的目标与展望

从学科的发展来看，获取知识已不是科学研究的目的，而更侧重于知识的社会化功能。管理者、决策者、经营者和旅游者更关心的是如何利用知识，而并不用了解“知识”本身。旅游信息科学的研究要从创建旅游信息科学的全局出发，深入探讨旅游信息科学若干理论、方法和技术问题，通过实际应用，总结经验和提高水平，不断充实完善学科的理论、方法和技术，开创旅游信息科学的大好局面。当然从目前来看，旅游信息科学研究的碎片化，导致我国在此方面积累少，缺乏系统和全面性，在理论和实践层面都应加强研究，尤其是在旅游信息的产生和传播机理、旅游信息分类及其标准、旅游信息共享、旅游信息挖掘、旅游决策支持与旅游系统模拟、旅游信息采集技术、旅游信息(数据)可视化以及旅游信息技术集成研究等方面应强化和深入。

5　结语

生物信息学的研究进展篇10

[关键词]信息技术 学习能力 创新

冀教版教材要求注重培养学生的综合处理信息能力，强调让课程要成为以学生为主体的信息收集、处理和应用的实践活动，营造“宽松、主动、愉悦的学习氛围”，使学生“在快乐中活动，在活动中学习，在学习中创造”。为此，我们在高一年级信息技术课堂中开展了“生活中的物理”研究性学习活动，期待通过信息技术教学与物理研究性学习活动的结合，培养学生的探究意识、独立思考和创新能力。活动的开展收到了良好的效果。

一、运用多媒体展示真实的物理世界

物理与人类的生产、生活关系密切，物理知识的应用非常广泛，多媒体可以弥补传统教学的不足。利用多媒体，可以在有限的授课时间内，尽可能多的展示物理知识以及具体应用，开阔学生的视野，激发其好奇心、求知欲，引发学生探究课本以外的知识，为进一步搞好物理学习做铺垫。

有些物理现象比较抽象，光靠语言讲解学生很难把握，比如讲授核能的有关内容、讲解磁场和电磁感应等问题时，运用多媒体播映有关录像，可以使以往难以观察到的宏观或微观场景，在学生们面前一览无遗，拉近高科技与学生所学物理知识的距离，变高不可攀为伸手可及。物理学的发展来自实践，是在对自然现象观察的基础上从科学实验和生产实践中总结发展起来的。大千世界五彩缤纷，物理现象比比皆是，问题就在于以往我们无法使其由抽象变为具体，运用多媒体真实展示，可使神秘的物理现象走入课堂，让学生感到熟悉而亲切，解决许多以前教师难以说清楚的问题。

二、应用互联网查找“生活中的物理”素材

当学生已经对生活中的物理知识产生好奇与兴趣的时候，学生的求知欲就会明显增强，就会感到手上能够找到的资料太少，这时，介绍电脑与互联网就非常及时，因为通过互联网可以获取大量的有关资料以满足学生的需要。利用互联网，还可增强学习的目的性、时限性，在很大程度上避免上网盲目性与低效率。

我们在开展“生活中的物理”学习活动时，提出了“ 生活中的物理研究性学习活动”总课题。活动面向全体学生，内容针对物理学的各个方面，坚持以学生的自主选择、主动探索为主，尊重学生的个性、兴趣、爱好、特长和意愿，教师则侧重于为学生应用互联网查找相关内容提供充分的网络知识，支持和帮助学生达到想达到的目的。

互联网为同学们查找资料开展学习提供了广阔空间，可以跨越时空界限，为大家带来了意想不到的便利，他们为了进行有效的查找、保存和整理自己的素材，学生对学习电脑知识的热情非常高，在老师的指导下，他们很快学会了如何选择搜索关键词、如何建立文件夹、如何建立新文件、如何保存网页或者保存WORD等知识，而且举一反三，学以致用，并在学习中积极提出问题，例如：如何编辑、排版等等。而这些问题，在没有进行“生活中的物理”学习活动开展前的信息技术课堂上，都是由教师提出来，并反复加以讲解也不一定能够被学生理解和接受的，属于教学的难点。通过活动，激发了同学们学习信息技术课的积极性，并将应用互联网与物理研究活动自然融合在一起，并缔造了宽松、愉悦的学习氛围。

“生活中的物理”学习活动开展激发了同学们的广泛兴趣，这些兴趣涉及到力学、电学、声学、热学、自然现象、生活常识等许多方面。通过活动的开展，同学们的兴趣还往实际操作方面延伸，他们大量模仿、制作，搞小实验——例如，用塑料可乐瓶做非常有趣的水悬球、水火箭的实验，利用静电放电原理制作旋转轮等等。活动使同学们深切感受到物理知识普遍存在于大自然和日常生活中，随时随地发生在自己身边，可以解释许多奇妙的现象，使学生对于物理知识的价值有了更好的认识，大大调动了学生学习物理学科的学习兴趣。下面是部分学生通过利用互联网学习，对于物理学产生的新的认识和感想：

生活中处处有物理，要想学好物理，必须要有善于发现的眼睛、勤于思考的大脑，还要勤于动手；

我更加喜欢这门学科了，发现物理知识在日常生活中运用非常广泛，生活中处处离不开物理识；

只有更广泛的了解物理知识，才能掌握自然界中诸多事物的规律，学好物理，便于了解存在于自然界中的真理；

……

三、确定小组课题题目，展开生活中的物理研究性学习活动

上一阶段的活动自由、发散，学生的好奇心、求知欲、动手实验的愿望被自然而然调动起来。在此基础上，我们根据教学内容以及学生个别研究内容，选择具有较好研究价值和实际意义的小课题，组织学生以小组为单位开展小课题研究活动，以进一步培养学生研究性学习能力。

部分小课题题目：

无处不在的重力 王欣、刘明、韩宜成、刘杨

反冲力 张彦春

有趣的摩擦力 常婷

生活中的力学现象 张春雨 张蕾

12个有趣的物理实验 殷玉格

千斤顶的原理 张汉鹏

铁针浮在水面上 高厚仁

……

本阶段为了使同学们更好、更有效组织自己的资料，使之更加清楚、简洁、条理、美观，在已经掌握了网络的简单应用的基础上，我们让学生进一步学习与掌握WORD编辑、排版知识，以使操作变得轻松和迅速，并随着对于互连网知识的更多了解，按计划突破信息技术课教学的难点。

研究性活动在学生自主、交流、合作的氛围中进行，通过不断的改进走向深入与完善。

四、展示研究性学习成果

由于学生研究的课题内容与形式多种多样，所以当研究进行一段时间以后，应安排展示活动，让每个小组展示自己的研究成果，使学生有成就感，与全班学生共同分享成功的快乐，把涌现出的有兴趣与特长的学生，组织成物理实验研究兴趣小组，进行深层次研究。

在科学技术的发展日新月异的今天，信息技术课程的教学目标与内容也在与时俱进，信息技术课堂教给学生什么样的知识？培养学生什么样的能力？是近年来信息技术教师一直思考与困惑的问题。我想，发挥信息技术的特长，挖掘信息技术的潜力，加强信息技术与物理等其他学科教学更好地融合，互相支撑、互相促进，就一定能有力地促进教学改革的进行，使学生的素质得到全面发展。开展各种与其他学科结合的活动，能使学生处于愉快的学习状态，轻松地掌握信息技术知识，不失为一种很好的整合方法。

妥当与否愿与大家商榷。

参考文献