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2023.11.21
生命科学是以生命为研究对象的科学和技术的总称，它是研究生命活动及其规律的科学，并涉及到医学、农学、健康、环境等领域。以下是小编整理的生命科学概论论文，你知道怎么写吗？
当前，由于人类认识水平的提升，各个学科有了很大的发展，但是对于生命科学，还处于起步阶段，人类对于生命的研究还有许多未知领域，还需要不断地探索，在探索的过程中，有必要生命科学和生物科学结合起来，这两门学科有许多是共同的，结合起来可以提升研究的效果，有助于实现研究上的突破。
1、生命科学史的作用
2、生命科学史和生物科学的共同作用
3、结语
生命科学史是人类生命发展的历史，生物科学可以正确认识生物的存在，当前社会在快速发展，这两个学科的融合研究可以更好的认识生命，认识生物，可以在深层次上取得突破，有助于人类科学的进步。当前生命和生物的结合对社会的发展起到了推动作用，技术的发展实现了人类深层次的认知，也推动了人类的发展。
一、对生命科学的认识和思考
大千？生命世界，数以百万计的不同物种虽然在形态结构和行为活动上表现得千差万别，但生物世界中最本质的东西却是高度一致的。构成生命的化学元素和生命大分子在化学组成都是由C、H、O、N、P、S等化学元素和4种核苷酸、20种氨基酸、糖类、脂肪等基础生物大分子组成，这些成分是生命构建和一切生命活动得以进行的基础；所有生物体都能够进行新陈代谢，并在新陈代谢过程中不断的生长；所有生物体都能够进行繁殖产生后代，由于受基因控制和基因改变的影响，生命的繁殖表现出高度的遗传和变异特性。
细胞是生命存在的最基本形式，是一切生命活动的基础，被称为生命的基本结构单位和功能单位。
从宏观角度看，地球上的生物构成了一个复杂的生态系统，在这个系统中，生物之间相互依赖、相互制约。生命科学是一门历史悠久的学科。在人类文明的初期，人们就注意到了生命与非生命的区别，并对生物进行观察、描述，收集整理了大量的材料。17世纪前，由于科学技术水平的限制和神学对人们思想的影响，古老的生物学始终停留在观察和描述阶段。直至20世纪以来伴随物理化学等有关学科的发展生命科学的一些基本概念和理论建立起来了。20世纪后半叶，随着分子生物学的兴起，生命科学的发展获得了前所未有的速度，一方面传统生物学的学科分支进一步深化、细化，另一方面学科间的交叉进一步加强。20世纪70年代以后，以生物工程、克隆技术、PRC技术等为主要内容的现代生物技术取得突飞猛进的发展
二、生命科学与社会发展
生命科学是一门神圣的学科，社会的发展离不开生命科学。
医学领域：1929—1943年，青霉素的发现，拯救了二战后期几百万人的生命，抗生素的广泛使用。
遗传学领域：1953年，沃森和克里克首次提出DNA双螺旋结构，揭开了遗传的神秘面纱。
生命科学领域：1997年2月，首例哺乳动物――克隆绵羊“多莉”的诞生；农业领域：转基因棉的研制成功，害虫防治的突破发展。
环境领域：“超级菌”的研制成功，极大程度上解决了海上石油污染的问题。
目前，社会上出现了很多种复杂的疾病，例如糖尿病、心脏病等，光靠有限的医学药物是远远不够的，好多人因此丢失了生命，基因工程的出现给医学领域带来了曙光，科学家们利用基因工程生产出某些特殊的基因和世界上难找的蛋白质，比如说，科学家利用转入转胰岛素基因的大肠杆菌来生产人们所需要的大量胰岛素，大大缩短了胰岛素的生产周期，治愈了更多的胰岛素病人。基因工程还生产出了大量的基因产品，如人的生长激素、干扰素、白细胞介素—2等，对人类的发展起到至关重要的作用。
三、生命科学与我们的生活
进入二十世纪八十年代，生命科学更使势不可挡，雄居影响当代人生活的四大科学之首，目前，生命科学已经成为21世纪当之无愧的带头学科。国际核心期刊论文发表生物学占着越来越多的比例，世界优秀科技成果评选总不会离开生物学的最新成果，无论从这些还是从对人类生活及思想的影响来看，生命科学都是当今世界科学研究的核心，最为炙手可热的领域
以下一些生活中的案例来说明生命科学对我们生活的影响：
在山东，医学专家为60岁的刘为荣换了心脏。我国自上世纪80年代末开始做心脏移植手术以来，刘为荣是年龄最大的“换心人”，现在他像正常人一样安排起居。
在上海，上海生物制品研究所生产出第一批高质量的新流感裂解疫苗。流感裂解疫苗不仅接种保护效果好，而且临床副反应极少，适合各种年龄段的人群接种，最受市场青睐。
在日本，东京齿科医科大学和大日本印刷公司借助特殊的印刷技术，成功培育出与人体血管原来形状相同的毛细血管，有望用于治疗心肌梗塞。
在新加坡，科研人员发现经高温和超声波加工处理后的动物骨骼植入人体后，可能不会发生感染或排斥反应，这为异体骨骼移植带来了新希望。
在韩国，研究人员首次培育成功转基因荧光鸡，使转基因鸡蛋在食品、制药等领域的大规模应用进了一步。
以上这些告诉我们，生命科学就是为我们的生活服务的，它的出现和发展就是为了使我们的生活更加美好。
诸如此类，生命科学可以解决的事情还有很多，只要是生活中能想到的方方面面，都能见到生命科学的踪影。
也许会有人问，生命科学现在的作用已经真么大了，那未来呢？未来又会怎样？我们可以尽情展开我们的想象。也许所有以前神话里的事情，将来都会发生，也许我们会生出一双翅膀，能像鸟儿一样在天空飞翔；也许我们能像鱼一样在水里自由呼吸；也许我们都能长生不老，永远保持年轻；也许……总之，这一切都将随着生命科学的不断发展，逐步实现。
摘要：
作者通过云平台和移动终端深度融合，将智慧课堂教学模式应用于“生命科学概论”课程的教学中，实现了课堂教学决策数据化、资源获取智能化、师生互动多维化、教师评价实时化。本课堂实践表明，通过运用智慧课堂教学模式，实现了课堂内外教学资源的整合，有助于增强学生的互动性、参与性与自主性，激发了学习兴趣，有效地提高了知识的掌握程度。
关键词：
云技术；移动终端；智慧课堂；互动式教学
●前言
在“大数据+人工智能+移动终端”时代背景下，如何构建基于“云+端”技术的智慧课堂，使“低头族”变成“兴趣族”，是目前教育界一个紧迫的任务。智慧课堂是信息技术与教育深度融合的产物，是以培养创新型人才为目标，以大数据挖掘、人工智能分析为基础，实施课前资源智能推送、课中实时交流互动、课后学情分析与评价等学习活动，进行学习过程记录与多元智能评价的新型教学策略。[1]医学实验技术专业作为笔者所在学校新设立的专业，具有专业新、课程新、培养任务新的特点，更应该与时俱进，笔者通过在该专业“生命科学概论”课程中构建移动端的智慧课堂，利用网络云平台，采用多维互动式教学方法，以期打造一个智能、高效的课堂教学模式。
●“云+端”智慧课堂的特点
智慧课堂可提供多维的互动形式，如师生之间、生生之间、人与技术、人与资源等，其特点包括以下几个方面。[2]
①资源智能推送。智慧课堂可以为学习者提供丰富多样的媒体资源，包括教学大纲、电子教案、微课视频、图片和网页等，还可以根据学生的个性化特点和差异，对不同的学生推送有针对性的学习资料，使得学生得以巩固比较薄弱的环节，提高学习效率。
②实时交流互动。智慧课堂的最大特点是实现了师生之间和学生之间的实时交流互动。例如讨论组，师生都可以在需要时发表意见，提出问题，教师或学生可以实时解答，使课堂教学得到延伸。
③评价即时反馈。智慧课堂教学中可以采取综合的学习评价体系，这个评价贯穿了教学的全过程，包括课前预习测评与反馈、课堂上实时的教学反馈与评价以及课后作业的跟踪。全方位的反馈评价不仅可以使教师很好地掌握学生的学习动态与学习感受，还使课堂评价形成了完备的评价体系。
④教学决策支持。智慧课堂所生成的评价资源、学生学习习惯、视频观看、资料下载等数据都可以成为数据挖掘的基础数据，对学生学习的全过程进行总结并以数据化或图形化的方式呈现出来。教师就可以依靠数据挖掘的结果精准地掌握学情，及时调整授课内容和教学重点等。
●智慧课堂在“生命科学概论”课程中的应用
生命科学概论是研究生命现象和规律的一门基础科学，它包含生物学的多个分支学科，是生物学的一个缩影和通论。课程内容包括生物大分子、细胞形态结构、新陈代谢、信息传递、遗传变异、动植物与微生物类群、生物多样性、生态与环境等模块。其目的是让学生了解整个生物界和生命科学的概况，加强对生命科学基本概念和内在联系与规律的学习，提高学生主动探索生命奥秘的积极性。
1.课前预习环节
2.课中学习环节
首先，在开始阶段学生自主介绍课前预习的有关内容，变被动学习为主动学习。教师则可以从中了解学生在预习中理解不透的一些知识点，从而在后续讲解过程中重点阐述这些疑难点。其次，在授课过程中，教师可以穿插布置一些随堂测验题目，通过网络云平台即时推送到每个学生的手机端。测验题目以客观题目为主，学生提交后，云平台可以进行自动批改和结果反馈。教师则根据课堂测验反馈结果和数据统计分析，快速找出学生对知识掌握的薄弱点，并进行问题辨析，通过智慧课堂的互动交流解决学生遇到的问题。[3]针对课堂互动，教师既可以借助平台的互动功能，如设置抢答环节，对回答较好的学生加1～2分，计入平时分，也可以布置分组任务，引导学生开展分组探究，并要求小组讨论后提交成果及展示发言，还可以穿插布置热点话题进行讨论等。另外，教师还可以让学生通过手机端提交自己的見解，并将反馈结果集中投屏到大屏幕上，先由学生互评，再由教师集中点评，这样既活跃了课堂气氛，又使学生进一步理解了知识点。
3.课后复习环节
●智慧课堂应用效果分析
1.将“低头族”变成“兴趣族”
2.将教师的“独角戏”变成师生“共唱戏”
在“云+端”智慧课堂教学模式下，教师不再是课堂的主角，也改变了过去“一言堂”的局面，其身份有了很大转变，主要起到课堂组织、指导、答疑、点评、总结的作用。学生则成为完成课堂教学任务的主角，通过利用移动终端进行资源搜集、课件学习、视频制作、小组讨论、测试反馈等一系列活动，学生的课堂参与度大大提高，自主性得到增强。
3.课堂交流更活跃，互动多维化
学生在“云+端”智慧课堂充分地发言或互动，形成多维度互动教学形式。例如，课堂中设置的抢答、投票环节，每位学生都十分踊跃地参与；在课堂中讨论环节，很多学生都利用手机将回答内容滚动投屏到教室大屏幕上，这样有利于相互比较、相互交流。在课后聊天交流区，每当有学生提出疑问时，其他同学都会积极地帮忙解答，这样也促成了学生的相互提升。
4.学习个性化，资源和数据获取便捷化
“云+端”智慧课堂手机端APP可随时上传和下载教学资源，教师可对教学资源库进行资源优化。学生可以在APP上反复查阅课件、观看视频。教师则可以便捷地记录学生的作业成绩，并对讨论发言积极者进行评分。另外，作业库记录了学生在学习过程中遇到的共性问题，教师能更加全面地分析学生对课程内容的掌握程度。
●结语
实施“云+端”智慧课堂教学模式，是信息化时代对教学提出的要求，也是以后课堂改革发展的重要方向。但该教学模式使教师的准备工作量增加了，如制作微课、下载视频，或制作动画、发布教学资源等，并且要求教师必须具备良好的课堂活动设计能力、活动现场的把控能力，这也是对高校教师提出的重要挑战。
参考文献：
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[2]方宜霞.“云·智慧课堂”教学模式的实践探索--以“商业银行综合柜台业务”为例[J].科教文汇,2019(05):114-116.
[3]邵煒茜,马岳.智慧课堂在高校环境设计专业中的教学模式研究[J].赤峰学院学报:汉文哲学社会科学版,2019,40(03):132-134.
[4]刘颖,蒋拓,王兆丹.基于移动端的智慧课堂混合式教学模式的研究与实践[J].课程教育研究,2019(16):36-37.
一、“通识教育”与生命科学教育
1、“通识教育”理念的认识
通识教育是指对所有大学生普遍进行的有关共同内容的教育，包括基础性科学知识的传授、公民意识的养成、健全人性的熏陶以及一些非专业性的实际能力的培养。其目的在于：培养学生具有广博的科学基础和文化背景，提高学生的价值观念、历史视野、认知风格和创新能力。使学生能够创造知识、自我更新、适应社会多种职业需求和社会环境的变化，从而实现个人的最高价值。
2、生命科学教育是通识教育的重要领域
二、生命科学通识教育现状
三、“通识教育”理念下如何开展生命科学教育
1、根据生源特点，设定相应教学目标
通识教育课程要求的是一种基础性的、普适性的课程内容，强调对基本原理与基本方法的学习。因为学生学习的知识越基础，接受新知识的能力、解决新问题的能力就越强。不应把过多的应用性课程和专业性较强的课程列入通识课程中。因此，对高校生命科学通识课的教学目标定位如下：通过学习，不仅让学生了解生命科学的发展历史、研究领域、研究手段和研究成果，还要让他们深入了解某些热点研究领域的最新成就和进展以及生命科学和其他学科的相互交叉、相互渗透，从而激发学生对生命科学的求知热情和探索兴趣，拓宽知识面，帮助和促进学生形成一种科学的、理性的思维方式，培养他们具备科学的思想和方法处理和解决学习中碰到的难题。
面对与生命科学关系比较密切的理工科专业本科生，生命科学作为一门基础课程，其课程目标在于使非生命科学类专业的理科学生掌握生命科学基本知识和愿理，拓宽知识领域，完善知识结构，开阔思路，培养科学思维能力和创新精神，提高整体素质；激发对生命科学的兴趣和创造性火花，从各自的领域出发寻找与生命科学的交叉点，探索生命科学的奥秘；特别是增强多学科交叉与渗透的意识，为跨学科学习和研究奠定基础，以利于成长为适应未来社会需要的跨学科高层次的人才。面向文科各专业以及部分理科专业的本科生，生命科学作为供全校学生选修的一门文化素质课程，其课程目标是拓宽学生的知识面，改善知识结构，提高综合素质，适应未来社会的需要，并为商界、新闻界、法学界和其他领域决策层储备高素质、复合型和创新型的人才；同时，通过了解人类自身、了解人类与环境的关系，建立科学的世界观，增强现代健康意识，升华人格。
2、根据教学目标选择教学内容
3、改进传统教学方法，激发学习兴趣
4、提供多种形式的考核方法
课程考核具有成绩检测、信息反馈、导向激励等多项功能。生命科学通识教育应强调多层面、多方式和多层标准，重视综合素质与知识运用的考核。多种形式的考核方法对生命科学通识教育的开展起很大的促进作用。可供尝试的方法有：笔试与实验操作相结合，期中考核与平时成绩相结合，开卷与闭卷相结合等多种形式的考核方法；另外，作业、课堂提问、小组答辩赛、课程小论文以及对本课程提出建设性建议等均可作为平时成绩考核方面。灵活多样化的考核方式避免了学生为考试而学习的被动状态，有效检测并促进学生自主学习激情，从而实现生命科学通识教育的最终目标。
生物科学人类社会经济多样性科学科学技术
正文:生命科学概论生命科学概论通过细胞的癌变、微生物学基础、生物资源、生物多样性、血液与淋巴、遗传病、生物能源、生物伦理学、疫苗等章节以及视频教学讲诉了生物学对人类社会发展所起的不可磨灭的作用。
1、细胞的癌变
细胞的癌变是指在个体发育过程中，大多数细胞能够正常完成细胞分化。但是，有的细胞由于受到致癌因子的作用，不能正常完成细胞分化，因而变成了不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。细胞的畸形分化，与癌细胞的产生有直接关系。在我们人类社会，癌症的存在是普遍的，癌症的存在和发生与我们生活的环境是有着密切的联系的。生活在环境较好的地区的人患癌症的几率就相对较小，反之亦然。当然，癌细胞的转化也与我们的心理活动存在着密切的联系。可以说，癌细胞是与生俱来的得。只是它只会在适当的时机用基因所表达出来而已。
癌细胞与正常细胞相比有三大特征：
1、癌细胞的形态结构发生了变化。
2、能够无限增殖。
3、癌细胞的表面也发生了变化。
由癌细胞的这三大特征就可以看出来癌细胞对我们人类来说是一个多么可怕的存在。由于细胞膜上的糖蛋白等物质减少，使得细胞彼此之间的黏着性减小，因而容易移动，转移至其他组织或器官中分裂，生长。癌细胞转移是患者死亡的重要原因。为防止正常细胞的癌变，应尽量避免接触各种致癌物质，还要保持健康的心态，注意增强体制，养成良好的生活习惯。
癌细胞的致癌因子主要分为内因和外因两种。外因主要为：物理致癌因子，化学致癌因子和病毒致癌因子。内因主要是人和动物体内普遍存在原癌基因，正常处于抑制状态。原癌基因一旦被激活，就有可能发生癌变。所以，要预防癌症的发生，我们就必须从自己做起，养成良好的生活习惯，杜绝癌症在自己体内的发生。
2、微生物学的基础
微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活关系密切。涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。从它的定义我们就可以了解到微生物的存在是普遍的。微生物个体微小，结构简单，通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物。微生物包括细菌、病毒、霉菌、酵母菌等。
微生物是地球上普遍存在的群体，它们有着自己的特点、共性以及类群。微生物的特点主要为个体微小、构造简单、进化地位低、大多依靠有机物维持生命。微生物的共性主要为体积小，面积大；吸收多，转化快；生长旺，繁殖快；适应强，易变异；分布广，种类多。类群为细菌、病毒、真菌、放线菌、立次克体、支原体、衣原体、螺旋体。
微生物千姿百态，有些是腐败性的，即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的，它们可用来生产如奶酪，面包，泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物能够致病，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉素抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物；还有一些能在极端环境中生存的微生物，例如：高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境，依然存在着一部分微生物等等。看上去，我们发现的微生物已经很多，但实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。
微生物对人类另一个最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50%是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示：传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病的历史，也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面，人类取得了长足的进展，但是新现和再现的微生物感染还是不断发生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力，使许多菌株发生变异，导致耐药性的产生，人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异，最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异，这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。
3、生物资源
生物资源是自然资源的有机组成部分，是指生物圈中对人类具有一定经济价值的动物、植物、微生物有机体以及由它们所组成的生物群落。生物资源包括基因、物种以及生态系统三个层次，对人类具有一定的现实和潜在价值，它们是地球上生物多样性的物质体现。自然界中存在的生物种类繁多、形态各异、结构千差万别，分布极其广泛，对环境的适应能力强，如平原、丘陵、高山、高原、草原、荒漠、淡水、海洋等都有生物的分布。目前已经鉴定的生物物种约有200万种，据估计，在自然界中生活着的生物约有2000～5000万种。它们在人类的生活中占有非常重要的地位，人类的一切需要如衣、食、住、行、卫生保健等都离不开生物资源。此外，它们还能提供工业原料以及维持自然生态系统稳定。地球是人类赖以生存的家园，是人类的栖身之所、衣食之源。所以我们人类更应该好好保护地球的生物资源，合理的加以利用，以维护我们赖以生存的家园。
生物资源包括动物资源、植物资源和微生物资源三大类，在三大大类广布于我们所生活的世界，并对我们的生活与发展有着举足轻重的影响。
【摘要】
在人类的历史上，计算机的诞生和发展无疑有着举足轻重的地位。计算机水平的每一次提升都会带给社会巨大的推动。虽然我们一直在努力，希望计算机的性能越来越强，但是现在的计算机的某些技术已经达到了极限，不可能再提高了。所以，寻找另一个提高的方向已十分必要。现在，生物计算机理论的提出和诞生给人们带来了新的的希望。如果有朝一日生物计算机能够普及，那这将会是计算机发展史上的一个重大突破。
【关键词】
生物计算机DNA神经元芯片
【正文】
一、计算机的发展
人们通常所说的计算机，是指电子数字计算机。一般认为，世界上第一台数字式电子计算机诞生于1946年2月，它是美国宾夕法尼亚大学物理学家莫克利（J.Mauchly）和工程师埃克特（J.P.Eckert）等人共同开发的电子数值积分计算机（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculator，简称ENIAC）。ENIAC虽是第一台正式投入运行的电子计算机，但它不具备现代计算机“存储程序”的思想。1946年6月，冯·诺依曼博士发表了“电子计算机装置逻辑结构初探”论文，并设计出第一台“存储程序”的离散变量自动电子计算机（TheElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer，简称EDVAC）。【1】
自冯·诺依曼设计的EDVAC计算机始，直到今天我们用芯片制作的多媒体计算机为止，电脑一代又一代，都没能够跳出“诺依曼机”的体系结构。冯·诺依曼为现代计算机的发展指明了方向。但是，随着生物计算机、人工智能和神经网络计算机的发展，“诺依曼机”一统天下的格局已经被打破。【2】
二、生物计算机的诞生
1994年，一位加州科学家首次使用试管中的DNA来解一道简单的数学题，从而产生了利用DNA来储存和处理信息的创意。这一创意也为计算机带来了新的课题与发展方向。科学家们在研究中发现，仿生学同样可以应用到计算机领域中。通过对生物组织体的研究，发现组织体是由无数的细胞组成，细胞由水、盐、蛋白质和核酸等有机物组成。而有些有机物中的蛋白质分子像开关一样，具有开与关的功能。因此，人类可以利用遗传工程技术，仿制出这种蛋白质分子，用来作为元件制成计算机，科学家把这种计算机叫做生物计算机。【3】
计算机工业在近几十年内飞速发展，然而目前，晶体管的密度已经达到当前所用技术的理论极限。所以，人们在不断地寻找新的计算机结构。另外，人们在研究人工智能的同时，借鉴生物界的各种处理问题的方式，提出了一些生物计算机的模型，部分模型已经解决了一些经典计算机难以解决的问题。【4】
三、生物计算机的优良特性
生物计算机目前主要有以下几类：生物分子或超分子芯片；自动机模型；仿生算法；生物化学反应算法。其中自动机模型以自动理论为基础，致力于寻找新的计算机模式，特别是特殊用途的非数值计算机模式。目前研究的热点集中在基本生物现象的类比，如神经网络、免疫网络、细胞自动机等。不同自动机的区别主要是网络内部连接的差异，其基本的特征是集体计算，或称为集体主义，在非数值计算、模拟、识别方面有极大的潜力。神经网络系统模拟大脑的工作方式，由大量简单的神经元广泛相互连接而成，形成一种拓扑结构。大脑具有相当高级的信息处理能力。与传统计算机模型相比，大脑具有如下特征：首先是大规模并行的处理能力；其次是大脑具有很强的“容错性”和联想功能；第三是大脑具有很强的自适应能性和自组织性。在这些方面，目前的传统计算机模型是难于实现的。【5】
生物计算机的主要原材料是生物工程技术产生的蛋白质分子，并以此作为生物芯片。生物元件比硅芯片上的电子元件要小很多，甚至可以小到几十亿分之一米，而且生物芯片本身具有天然独特的立体化结构，其密度要比平面型的硅集成电路高五个数量级。如让几万亿个DNA分子在某种酶的作用下进行化学反应就能使生物计算机同时运行几十亿次。
生物计算机芯片本身还具有并行处理的功能，其运算速度要比当今最新一代的计算机快10万倍，能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一，存储信息的空间仅占百亿亿分之一。生物芯片一旦出现故障，可以进行自我修复，所以具有自愈能力。生物计算机具有生物活性，能够和人体的组织有机结合起来，尤其是与大脑和神经系统相连。这样，生物计算机就可直接接受大脑的综合指挥，成为人脑的辅助装置或扩充部分，并能由人体细胞吸收营养补充能量，因而不需要外界能源。它将成为能植入人体内，帮助人类学习、思考、创造、发明的最理想的伙伴。另外，由于生物芯片内流动电子间碰撞的可能性极小，几乎不存在电阻，所以生物计算机的能耗极小。【6】
四、我国的生物计算机
五、生物计算机的功能
生物计算机不仅有很好的性能，而且它的功能也十分强大。生物计算机既然是用一个个分子构成的，那么它的体积就可以达到分子尺寸的水平，甚至注入人的血液内，达到“人机一体化”，检测人体的情况。l998年英国雷丁大学的科学家凯文·沃尔威克把一块芯片植入他的左手臂，这个芯片从此将他个人和电脑网络连在一起。在接下来的九天里，当他步入教学主楼,无需出示身份证,大门的电脑就根据他手臂上芯片传递的信息认出了他，芯片还替他打开了实验室的自动门，帮他开灯。美国EMV公司在研究能够帮助盲人重现光明的生物集成电路时，就用以蛋白质为基础的生物微器件植入盲人眼球后部，利用胚胎神经细胞作为桥梁，同大脑视觉皮层联系起来，使盲人恢复“视力”。通过生物计算机，病人可以把自己的病情通过芯片传给医生体内的芯片,永远不担心病例丢失，病情讲不清楚。【8】
六、生物计算机的发展前景
目前电脑的发展方向，一是使用生物芯片，二是使用量子器件。它们的工作原理与目前使用的电脑有本质上的不同。生物芯片的原理是在分子水平上，与生物学水平一致；而量子器件的原理是在更微观的原子、光子层次水平上。生物芯片也称为分子芯片，其元件大小都在分子尺度内，而生物计算机的关键在于DNA大分子操作的问题上。现有的计算机基本构件是开关元件，要制造生物计算机需要有开关元件的有机分子，即DNA分子。美国科学家埃德曼指出：DNA分子中含有大量的遗传密码，分子之间在某种酶的作用下完成生物化学反应，从一种基因代码变为另一种基因代码，反应前的基因代码作为输入数据，反应后的基因代码作为运算结果。2000年美国加利福尼亚大学洛杉矶分校科学家根据生物大分子的不同形态，成功研制了DNA电脑的分子开关。【9】
目前，DNA计算机已经可以对赫姆震兹等数学问题求解。预计在10到15年内就可能制造出与微电子芯片相融合的高级DNA计算机。DNA计算机可以实现超大规模并行运算，运算速度极快，几天的运算量就相当于目前世界上所有计算机问世以来的总运算量，11立方米的DNA溶液的存储容量可以超过目前世界上所有计算机的存储量。而且DNA计算机耗能极少，只有一台普通计算机的l0亿分之一。它可以实现现有计算机无法实现的模糊推理功能和神经网络运算功能，使真正的智能计算机得以实现。目前美、日、德等国科学家正在研制一种在微电子芯片上生长神经网络的方法，希望研制出一种具有生命力的智能神经网络，并将神经网络的神经元与计算机芯片连接起来,用计算机来控制芯片上的神经元，进而达到控制动物的神经元。
【参考文献】
【1】中国科学院计算技术研究所,电子计算机的诞生,计算机发展史,2011年版.
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【10】殷海滨,第六代计算机,中学生物学,2007年8期.
生命科学哲学（PhilosophyOfBiologicalScience）是本世纪六七十年代兴起的一股科学哲学思潮，虽然它的兴起主要是以本世纪50年代以后生命科学的蓬勃发展为基础，但从事生命科学哲学研究的哲学家们并不局限于把他们的哲学看作是一门部门哲学，而是更进一步，把他们的哲学看作是科学哲学的新范式：一种与传统的根植于物理科学之上的科学哲学相对的新的科学哲学。
因此，当代人们提到生命科学哲学就有两层含义。狭义地讲，生命科学哲学是关于生物学的哲学，主要研究生命的本质、生物学的理论结构、概念框架、一般方法等问题。换句话说，生命科学哲学就是关于生命的本体论、认识论和方法论的哲学学科。在此意义上，“生命科学哲学”即是“生物学哲学”，它是科学哲学的一个子学科。广义地讲，生命科学哲学是科学哲学的新思潮。传统的科学哲学究其根本，都是以物理科学（包括物理学和化学等学科）为根据的，所以新哲学家们把这种哲学称之为物理科学哲学（PhilosophyOfPhysicalScience）。新哲学则主要是以生命科学为基础而又兼顾物理科学。所以为了突出新哲学与传统哲学的不同，一些哲学家把这种新哲学称之为生命科学哲学。
1.生命科学哲学兴起的背景
传统科学哲学的危机以及生物学的持续发展因此使生命科学哲学成为当代科学哲学研究中的最激动人心的领域。各种论文和论著大量涌现。1985年，在一些哲学家和生物学家的努力下，一本专门讨论生命科学哲学的杂志——《生物学与哲学》也在西方创刊。作为一股新的科学哲学思潮的生命科学哲学就是在70年代兴起的，在80年代和90年代，这门学科逐步成熟并不断发展。
2.自主论和分支论：当代生命科学哲学的两大派别
近来西方出版的几乎所有生物学哲学的著作都以生物学在科学体系中占有什么位置，或者说生物学与物理科学相比有什么不同这个问题作为开篇。按照罗森伯格的说法，生物学和物理科学的关系问题是“生物学哲学的中心问题”。在此，我们可以换个说法，把这一问题看作是生物学哲学的基本问题，因为，第一，这一问题是任何一个生物学哲学家必须首先提出并要作出回答的问题。“生物学与其它自然科学是否不同和怎样不同是生物学哲学……所面对的最突出、最明显、经常被提出、争议最多的问题”(〔3〕.P13)。第二，对这一问题的不同回答方式及结果，决定着生物学哲学讨论的几乎所有其它问题的回答方式及结果。生物学家和哲学家提出的有关生物学的逻辑的、认识论、本体论和方法论的较具体问题几乎都是围绕这一问题展开的，比如还原论与突现论的争论，关于社会生物学科学性争论，心身关系的争论等等都是如此。第三，对于生物学家和生物学哲学家来说，对这一问题的不同回答反映了他们对生物学应当前进的方向的不同看法。生物学的研究应当采取什么样的方法？未来生物学的重点在什么地方？对生物学和物理学关系问题的不同回答，直接关系到对这些问题的看法。
关于生物学的地位或者说生物学与物理科学关系的争论一直在两对立的派别之间进行，这两个派别，一个可称之为分支论，一个可称之为自主论。分支论认为，生物学在原理和方法上与物理科学并没有什么不同，而且未来的研究到了一定的时候会将整个生物学还原为物理科学。与之相对，自主论则认为生物学理所当然地是一门自主的科学，因为它研究的对象、它的概念结构和方法论与物理科学根本不同。
联系到前面提到的生命科学哲学兴起的背景，我们就可以看出，分支论和自主论实际上是对传统科学哲学危机和生物学迅速发展的两种不同的反映。
从科学哲学的转折来看，本世纪五十年代后，由于波普尔的批判，科学哲学从逻辑实证主义走向与之相对的历史主义。然而，并不是所有的哲学家都在这种转折中追随波普尔、库恩等人放弃了实证主义，相反，有许多哲学家仍然坚持实证主义的基本原则，只是在细节上对实证主义作了不同程度的修改。这些哲学家有人把他们称作后实证主义者（Postpositivist）。后实证主义的基本观点是：
（1）科学是通过建立越来越普遍的经实验验证并具有解释能力的经验概括发展的，这些经验概括进一步被组织到更普遍的理论中去以更加扩展和加深这些概括的解释的统一性和预言的精确性；
（2）科学解释就是要把被解释的对象归并到普遍的规律或定律之下，因此，任何科学都需要规律或定律或至少是可改进的概括；
（3）科学需要规律或定律还因为实践的预言和控制也是依据规律或定律做出的。没有规律或定律，不仅解释是不可能的，预言和控制就更不可能。
（4）不同的学科有不同的发现、规律和理论，但所有这些发现、规律和理论将最终组成一个连贯的理论阶梯，在这个理论阶梯中，可从最基本的物理学的理论和规律出发推演出所有其它学科的理论和规律，即所有的学科最终可统一于物理学。
当然后实证主义的观点并不仅是我们所列的这些，但对我们的问题这已足够。很显然，后实证主义的这些观点只不过是对实证主义的进一步修正而已，它们的基础仍然是物理科学。在生物学的惊人发展面前，这样的关于科学本性的结论适合生物学吗？
很显然，从生物学目前的状况看，它还不能立刻地，明显地满足后实证主义的描述。生物学目前还不象物理科学那样有许多简单、精确、相互联结并具有解释和预言能力的定律或规律；它的许多发现和描述语言与物理学和化学的发现和语言很少联系；它研究的模型系统的普遍性也是有限的。所有这些特征使它成为验证后实证主义科学哲学的很好的场所。这些不同是表面的、暂时的，还是本质的、永恒的呢？
于是，在哲学家中间，生物学与物理学是否不同和怎样不同的问题，就变为生物学是否和怎样与后实证主义的哲学图景相符合的问题。回答相符合的哲学家，就竭力从生物学中寻找材料证明后实证主义哲学图景的普遍性，并竭力证明生物学与物理学的上述差别是暂时性的。回答不相符合的哲学家则相反，他们从生物学寻找材料反对后实证主义的哲学思想，并竭力表明，生物学与物理学差别是永远不会消失的。
以上是分支论和自主论争论的哲学根源——后实证主义和反实证主义（antipositivism）。分支论和自主论的争论还有其科学自身发展的依据。
物理学和化学之所以能为生物学提供一个“确定性基础，”在这些人看来，是因为生物体最终是由物理材料——运动中的分子和原子组成的。这些分子和原子在生物体中被聚集在不同的组织水平上，一些水平甚至能避开其它水平自主地活动，但是最终都是物理学和化学的产物。因而克里克说：“最终人们希望生物学的整体可根据比它低的水平进而正好从原子水平得到解释”。(〔4〕P.12)
既然生物有机体可以从其组成部分的物理特性和化学特性得到解释，所以这些生物学家和哲学家继续断言，整个生物学最终将变为物理学和化学的一个分支。
这些生物学家和哲学家就是我们所说的分支论者，概括起来，他们认为：“生物学最好能成为物理科学的一个分支，一个能够通过运用物理科学方法，现在特别是物理学和有机化学的方法发展的独立分支”。(〔3〕P16)他们把分子生物学作为用物理学和化学研究生物学的最成功的范例，因此，对他们来说，生物学的其余部分都应象分子生物学一样，主动地与物理化学靠近。目前，生物学和物理科学之间仍然存在着很大差别，有许多生命现象还不能用物理学和化学解释，但他们认为，随着生物学和物理学的发展，最终都可以用物理学和化学来解释。
除了分子生物学以及宏观生物学自身研究特点、研究方法使一些人支持分支论、一些人支持自主论外，未来生物学研究的重点在哪一个方面，也是人们支持分支论或自主论的重要原因，或者说是动机。著名生物学家和哲学家恩斯特·迈尔曾说：“许多物理学家坚信全部生物学的见解都能归结为物理学的定律，这种情况使许多生物学家为了自卫而主张生物学的自主性，很自然，不只是物理学家，而且信奉本质论的哲学家也极力反对这种生物学的解放运动，但是这种解放运动在最近几十年不断增强了力量。物理科学的原则，理论和定律是不是能说明生物科学中的每件事呢？生物学至少部分的是不是自主的科学呢？对于这些问题的冷静讨论，由于物理科学和生物科学明显的对抗情绪，甚至是互相敌对的情绪，就成为非常困难的事情。许多人曾经想把各门科学分类排列，把数学（或者特别把几何学）规定为科学的皇后。在为争取各项荣誉如诺贝尔奖金、政府及大学的预算、职位以及在非科学家中的普遍声望的竞争中，这种对立变得非常表面化了”。(〔1〕.pp37—38)从迈尔的话里我们可以看出，生物学家支持或反对生物学自主性的一个重要原因是为自己从事的职业的重要性作辩护。
3.争论问题的展开
围绕“生物学和物理学是否不同和怎样不同这个基本问题，自主论和分支论展开了一系列的争论。从争论问题的普遍性程度看，主要有以下几个不同层次的问题：
分支论者也承认物理科学与生物科学在解释方式上存在这种差别，但与自主论者相反，他们认为这种差别是表面的，是可以排除的。
争论的第四个层次的问题是关于一些只在生物学中出现而不在物理科学中出现的概念和语词的含义的争论。比如关于生物学和物理学研究战略差别的重大争论目的论和因果关系的争论必然要涉及到一些概念，象“适合”、“适应”、“竞争”、“掠夺”、“拟态”等。在分子生物学中，人们毫无顾忌地使用象“识别”、“密码”、“错误”等概念。这些概念都是目的论的概念，在物理学中是不存在的。它们能被转译成没有目的论的概念吗？它们在生物学中的存在是否说明生物学有严重错误的内容？这些都是值得深入思考的问题。
总之，围绕生物学哲学的基本问题，哲学家们在从整体研究纲领、目标直到个体概念四个不同层面的具体问题展开自己的讨论，这些问题即互相区别又互相联系，使生物学哲学从总体上既表现出内容上的多样性，又表现出统一性。
参考文献
〔1〕迈尔著,刘jùn＠①jùn＠①等译,《生物学思想的发展》,湖南教育出版社,1990年版.
〔2〕迈尔著,涂长晟等译,《生物学哲学》,辽宁教育出版社,1993年版.
〔3〕A.Roseberg,TheStructureofBiologicalScienceCambridgeUniversityPress,1985
〔4〕.F.Crick,OfMoleculesandMen.Seattle:UniversityofWashingtonPress,1966