Computational Biology

Theory,Models and Methods

作者：Ivie Nathaniel

出版：States Academic Press

索书号：Q-332/C738/2022/Y

ISBN: 978-1-63989-121-4

藏书地点：武大外教中心

计算生物学使用生物数据来开发有助于理解生物系统和生物关系的算法或模型。它包括生物信息学的许多方面。在分子生物学和基因组学领域有大量的数据需要分析。计算生物学的研究涉及发展解释生物信息的分析方法。计算生物学已被用于对人类基因组进行分类，创建人类大脑的精确模型，并协助建模生物系统。它利用了生物学、应用数学、统计学、生物化学、化学、生物物理学、分子生物学、遗传学、基因组学、计算机科学和进化等领域的概念。

《计算生物学: 理论、模型和方法》一书于2022年由States Academic Press出版，作者是Ivie Nathaniel。Nathaniel在美国卡内基梅隆大学攻读计算生物学硕士学位。她感兴趣的学术研究领域包括计算经济学、统计遗传学和遗传流行病学。Nathaniel是几家著名遗传生物信息学期刊的编辑委员会成员，编辑了250多篇技术论文和8本参考书，她的研究和教学服务获得了十多个奖项和认可。本书研究、分析和维护计算生物学的支柱及其在现代的最大意义，阐明了关于这一学科的未来发展的概念和创新模型。这本书，其详细的分析和数据，将证明极大地有益的专业人士和学生在各个层面参与该领域。本书将全球概念和研究结合在一起，以有组织的方式全面了解该主题。对于所有研究人员、学生、科学家或任何有兴趣更好地了解这一动态领域的人来说，这是一本成熟的书。

生物计算需要进行大量数据的分析，科研工作者或企业研发人员往往需要借助专门的平台来实现，国内来说，比如北京市计算中心生物计算平台和华南理工大学高性能网格计算平台、西安交通大学生物计算平台等。这些平台具有性能强大的硬件系统，并整合整合生物信息学软件及分析工具，可以高效完成数据分析工作。

计算生物学与生物信息学的区别在于，生物信息学主要以应用计算机编程处理生物学大数据为主，目的在于培养生物数据分析人才。计算生物学专业除生物信息学基本内容外，还需要学习基础数学课程，应用数学建模方法模拟和分析生物学中的重大理论和应用问题，发展新的理论和算法模型，为培养解决生命科学领域内重大科学问题培养后备人才。

“计算”已渗透到现代生物学研究的每个角落，设计新型非自然蛋白以及开发新功能、新药物、新材料是目前计算生物学领域的研究目标。通过人工智能技术，科研人员可以预测海量蛋白质的三维结构与动态变化，为药物分子设计节省时间与成本，可以帮助科学家更高效地找到药物作用于蛋白质的新靶点，支持创新药研发等。从全新目标蛋白发现，计算结构预测、实验结构测定、专用模拟算法开发，到药物设计等全链条一体化研发，比如AI如何赋能大分子新药设计总架构，以及复旦复杂体系多尺度研究团队所取得的研究进展。新药研发是系统工程，“不同方向的专业人才需要保持步调一致，在统一指挥下进行‘大兵团会战’”。蛋白质结构预测技术，比如AlphaFold2，虽然很强大，但还远没有达到能够取代实验的水平，在未来，“干湿结合”，即计算和实验相结合将成为生物学研究趋势，从而解决更多生物问题特别是药物设计问题。

计算生物学专业是计算机、生物学（生态学）、数学等领域交叉产生的新型热门学科，是应当前社会对生物类大数据应用分析和生物学理论发展需求而产生的。毕业生能在医药学、生物学、统计学、生态学、农学、计算机、金融等相关行业的企业、事业和行政管理部门从事与复杂大数据有关的科学研究、人工智能、软件开发、工程计算等方面工作。

总的来说，《计算生物学: 理论、模型和方法》一书利用了生物学、应用数学、统计学、生物化学、化学、生物物理学、分子生物学、遗传学、基因组学、计算机科学和进化等领域的概念，研究、分析和维护计算生物学在现代的意义，阐明了这一学科的未来发展的概念和创新模型。

本书目录：

前言

第1章加权网络免疫的中心性度量

Smohammad Khansari, Amin Kaveh, Zainabolhoda heshmatia, Maryam Ashkpoor motlak

第2章通过进化模型控制生态和生物网络

Alessandro Ferrarini

第3章未被网络分析揭示的神秘继承者:两种纸蜂的比较研究

Anindita Bhadra, Ferenc JordánChapter

第4章分数阶修正Morris-Lecar神经模型动力学

Ranjit Kumar Upadhyay, Argha monda，

第5章基于脑电图的精神压力检测

Gaurav,R.S.Anand, Vinod Kumar

第6章进化网络控制也适用于非线性网络:统治

Alessandro Ferrarini

第7章外来物种和植物侵蚀网络的结构

Walter Santos de Araujo,Julio Miguel Grandez-Rios,Leonardo Lima Bergamini and

Jan Kollar

第8章生态和生物网络的局部和整体控制

Alessandro Ferrarini

第9章网络犯罪学:基于网络科学的犯罪学

WenJun Zhang

第10章气候变化对生物多样性影响的预测严格要求网络建模

Alessandro Ferrarini

第11章利用网络特性评价靶向免疫算法

Bita Shams, Mohammad Khansari

第12章捕食者-猎物模型的自催化机制、配对相互作用和向自由地点移动的机制

Muhammad Shakil,H.A.Wahab,Muhammad Naeem,Saira Bhatti, Muhammad Shahzad

第13章拟南芥微管蛋白亚家族三维结构的计算机预测和相互作用分析

Jasmin Sutkovic, Mohamed Ragab Abdel Gawwad

第14章去除高性能生物医学系统中心电肌电信号噪声

Navdeep Prashar,Jyotsna Dogra,Meenakshi Sood, Shruti Jain

第15章不同生境改变水平和相互作用密切度下植物-植物网络的稳健性

Walter Santos de Araujo

第16章生物网络数据拟合ERGM计算方法的比较分析

Sudipta Saha, Munni Begum

第17章存活蛋白:表皮生长因子和胰岛素的受体采用频率/累积分布函数模型

Shruti Jain

第18章免疫调节网络和癌症相关基因:与衰老的分子联系和相关性

Robi Tacutu,Arie Budovsky,Hagai Yanai,Marina Wolfson, Vadim Fraifeld

第19章一种非参数统计网络结构比较的Java算法

WenJun Zhang

第20章利用胰岛素进行细胞存活和死亡平衡的数学建模

Shruti Jain,Sunil V.Bhooshan, Pradeep K.Naik

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邹娟武大生科院博士研究生