美國計算機(jī)專業(yè)簡析之生物信息與算法

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一、生物信息學(xué)與計算生物學(xué)（Bioinformatics and Computational Biology）
人類基因工程的完成，對現(xiàn)代生物學(xué)中的新型計算和理論工具提出了新的要求，這些計算和理論工具對于分析，理解和控制生命的具體信息都是至關(guān)重要的。生物信息學(xué)與計算生物學(xué)便應(yīng)運(yùn)而生，主要是利用應(yīng)用數(shù)學(xué)，信息學(xué)，統(tǒng)計學(xué)與計算機(jī)科學(xué)的方法來研究生物學(xué)的問題，因此也需要學(xué)生有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)和統(tǒng)計背景。目前其研究方法包括對生物學(xué)數(shù)據(jù)的搜索（收集和篩選），處理（編輯，整理，管理和顯示）及利用（計算和模擬）。
??? 將計算機(jī)科學(xué)中的方法，如數(shù)據(jù)挖掘，機(jī)器學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)處理，計算模型，計算機(jī)視覺，分析工具，算法研究等用于生物系統(tǒng)中便于人類理解分子生物序列數(shù)據(jù)，分析蛋白質(zhì)的形成，生物功能預(yù)測，基因網(wǎng)絡(luò)研究，細(xì)胞范圍的計算等。在此過程中，CS研究人員與生物研究人員緊密合作。將生物信息學(xué)與計算生物學(xué)之間的差別為：生物信息學(xué)更側(cè)重于生物學(xué)領(lǐng)域中計算方法的使用和發(fā)展，而計算生物學(xué)強(qiáng)調(diào)應(yīng)用信息學(xué)技術(shù)對生物學(xué)領(lǐng)域中的假說進(jìn)行檢驗，并嘗試發(fā)展新的理論。
??? 該方向主要研究核酸結(jié)構(gòu)與功能，分子進(jìn)化，分子生物信息系統(tǒng)，健康信息學(xué)，計算種系遺傳學(xué)，蛋白質(zhì)組學(xué)，藥物設(shè)計，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究，分子生物信息系統(tǒng)，不同基因數(shù)據(jù)組整合挖掘、序列對比，如DNA排列數(shù)據(jù)，mRNA表達(dá)數(shù)據(jù)，蛋白質(zhì)組合光譜測定數(shù)據(jù)，蛋白質(zhì)反應(yīng)的預(yù)測，蛋白質(zhì)表達(dá)分析，建立進(jìn)化論模型，比較基因組學(xué)，生物醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)等
??? 新興的研究方向，較少中國學(xué)生申請和就讀。就業(yè)出路方面，主要是從事研究工作，最直接的應(yīng)用貢獻(xiàn)領(lǐng)域有生物制藥研發(fā)，如對藥物靶標(biāo)基因的發(fā)現(xiàn)和驗證。數(shù)據(jù)庫技術(shù)可用來獲得不同組織在正常疾病狀態(tài)下基因表達(dá)的差異，通過搜索這些數(shù)據(jù)庫，可以得到候選基因作為藥物靶標(biāo)，特異性地針對某一種病毒。
二、算法（Algorithm）
??? 廣義上面的算法是指為解決一個問題而采取的方法和步驟，而CS下的算法則是指計算機(jī)為了解決某一個問題或者完成某一個任務(wù)的一系列清晰的指令。一個算法的優(yōu)劣可以用空間復(fù)雜度與時間復(fù)雜度來衡量?，F(xiàn)代的算法理論主要的研究目的在于如何開發(fā)出更加效率的算法，研究相關(guān)的算法的設(shè)計方法與實現(xiàn)技術(shù)。
??? 主要研究數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，算法設(shè)計，算法分析，計算復(fù)雜度，隨機(jī)算法，組合算法，量子算法，近似算法，復(fù)雜性理論，編碼理論，并行算法與語言，機(jī)器學(xué)習(xí)理論，密碼學(xué)與安全，經(jīng)濟(jì)學(xué)的計算方面，網(wǎng)絡(luò)算法以及科學(xué)計算等等。
??? 這一方向是CS專業(yè)領(lǐng)域下的最為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)專業(yè)方向之一，它在計算機(jī)科學(xué)界與計算機(jī)應(yīng)用界都有著非常高的地位，這一點可以從一個著名的公式看出：算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序。相對于它的研究熱度，算法方向的申請熱度則可以說是比較冷清的，中國學(xué)生一般來說都比較少申請這一方向。就業(yè)前景方面，由于算法是CS的一個基礎(chǔ)方向，因此它的就業(yè)前景也可以涵蓋CS的各個領(lǐng)域，畢業(yè)生可以從事諸如編程人員、軟件開發(fā)師、計算機(jī)前沿科技如機(jī)器人技術(shù)工程師、自動化工程師、生物資訊科研人員、生物統(tǒng)計工作者等等工作。