1、生物信息学入门指南

生物信息学入门指南

1. 引言

人类作为有自我意识和智慧的生命形式，一直渴望了解人体的运作方式、身体结构的形成原因、伴随复杂分子相互作用和生理机制出现的化学过程，以及身体的发育和进化。在工业革命时期，人们常将人体与复杂的人造机器和工具（如钟表、机械玩具、气动机器，甚至延伸到工厂和装配线）进行比较。

随着时间的推移，人们的兴趣逐渐转向其他物种，关注它们与自然的相互作用、生理特征，以及它们如何与人类共同栖息、相互作用和适应同一环境。然而，随着越来越多的物种被发现，相关数据变得庞大而复杂，分析难度也越来越大。

计算机时代的到来为解决这一问题带来了转机。计算机不再局限于电气工程领域，许多生物学家意识到可以利用各种计算方法来解决生物研究中产生的大量数据问题。很快，生态学家、生物技术专家、农业科学家和医学研究人员能够识别并成功分类每一个基因、蛋白质和控制信号，不仅限于人类。生物信息学应运而生，成为获取这些知识的关键途径。

2. 生物信息学的定义

美国国家生物技术信息中心（NCBI）将生物信息学定义为生物学、信息技术和计算机科学融合的跨学科领域，旨在实现新的生物学发现和洞察，并从全局视角识别生物学原理。生物信息学在很大程度上依赖人工智能领域来处理复杂问题，减少非必要人工干预过程中的人为错误。

该领域的主要目标包括：
- 处理生物研究产生的大规模数据集。
- 开发和测试处理这些大量数据及其复杂性的工具。
- 解释计算机模拟和实验室实验的结果。

大规模数据对于数据挖掘既是机遇也是挑战。传统计算机算法在处理序列分析中的许多复杂问题时逐渐失效，这是由于生物系统的复杂性所致。机器学习（如神经