计算机科学与生命科学第二讲.ppt

计算机科学与生命科学（2） 计算机与动物学 2014年秋季学期通选课程 上课时间：周一 19:00点 上课地点：软件园4区402d 主讲人：魏天迪 讲义网址：/biocomp/ 我国动物学的发展历史 4700多年以前中国殷商的甲骨文中就已经出现了“兽”、“鸟”、“鱼”、“虫”；象形文字里把“虫”、“鱼”、“犭”、“鸟”作为偏旁。古老中国人的朴素的动物分类概念。鹿、麋、麂；牛、羊、马、犬。 3000多年前的著作《夏小正》中记载了“五月浮游出现，十二月蚂蚁进窝”的生态现象。 春秋时代的《诗经》中述及动物达100余种。 2500多年前的《尚书 – 禹贡篇》中记载了当时9个大区域的经济动物种类，是中国动物地理学的萌芽。 2000多年前的《周礼》中把动物分为毛、羽、介、鳞、赢5类，大致对应于现在动物分类中的兽类、鸟类、甲壳类、鱼类、软体类动物。 我国动物学的发展历史 《诗经》中记述的伊威： 我国动物学的发展历史 汉代《尔雅》中有释虫、释鱼、释鸟、释兽、释畜5类，每类都描述了近百种动物。“四足而毛谓之兽，二足而羽谓之禽”。 隋唐时期的《扁鹊难经》提到人体血液循环现象比英国最早提出的次现象的学者哈维早1000年。 # 杨辉三角（1261）还是帕斯卡三角（1656）？ 北魏的《齐民要术》总结了许多渔、桑、农、牧的规律。 唐代的《本草拾遗》中以侧线鳞数作为鱼类分类的重要性状，至今沿用。 晋代，中国已率先编纂了动物图谱，《南方草木状》一书中绘制了人们利用蚂蚁扑灭柑橘寒虫的场景，是世界上利用绿色的生态的环保的方法防治害虫的最早范例。 明代《本草纲目》除了植物以为，也描述了400多种动物，附图。 现代生物分类学 生物分类的框架：界、门、纲、目、科、属、种 五界说：原核生物界——原生生物界——真菌界——植物界——动物界 四界说：菌界——原生生物界——植物界——动物界 三界说：古细菌——真细菌——真核生物 区别生物和非生物是困难的，因为存在一些细胞内的“寄生物”，即病毒，它们在细胞外并不表现出活跃的生命形式。 人在生物分类体系中的情况： 界：真核界 门：脊索动物门 纲：哺乳纲 目：灵长目 科：人科 属：人属 种：智人种 其他不是“人”的“人”： 卢多尔夫人、能人、 东非直立人（巨人或匠人）、 海德堡人、尼安德特人、 克罗马侬人、弗洛里斯人、爪哇人。 现代生物分类学 现代生物分类学 生物分类的框架：界、门、纲、目、科、属、种 五界说：原核生物界——原生生物界——真菌界——植物界——动物界 四界说：菌界——原生生物界——植物界——动物界 三界说：古细菌——真细菌——真核生物 区别生物和非生物是困难的，因为存在一些细胞内的“寄生物”，即病毒，它们在细胞外并不表现出活跃的生命形式。 人在生物分类体系中的情况： 界：真核界 门：脊索动物门 纲：哺乳纲 目：灵长目 科：人科 属：人属 种：智人种 其他不是“人”的“人”： 卢多尔夫人、能人、 东非直立人（巨人或匠人）、 海德堡人、尼安德特人、 克罗马侬人、弗洛里斯人、爪哇人。 计算机在动物学中的应用 在我国，计算机在动物学中的应用有着较长时间的历史，不过在很长的一段时间里，仅仅局限于生物学实验数据的简单处理以及动物生长曲线的拟合等方面。 随着信息时代的来临，近二十年来，计算机科学在动物学中的应用已经十分的广泛。在动物学实验和生产中，计算机技术都起了十分重要的作用，如：动物的生长预测、动物在基因水平上的分类学、动物实验方案设计等。特别是现在的畜牧业和水产养殖业中，利用计算机来进行遗传育种、饲料的配方设计及动物生长环境的自动化控制。 动物生长预测对畜牧业和水产也有重要的指导意义。应该选择那些在实验中表现出生长周期短，经济效益好的品种来进行养殖。 在动物生长预测中，有许多不同的生长模型，多数是根据动物的体重来进行判断的。一般来说，动物生长过程是一条S型的曲线。根据其生长速度的快慢，可划分为三个阶段。 计算机预测动物生长 生长时间 体重 初始生长期 对数生长期 稳定期 在现实中，任何两个生长过程都不会完全相同（莱布尼兹：“世界上没有两片完全相同的树叶。”），它们的差异受很多因素影响，如：物种、生态环境、生物层次、观测指标、时间序列等。可以利用一些函数进行拟合。这些函数通常称为生长函数。y = f (t, A, b, k): t表示时间；A为成熟体重，即t趋近于∞时y的值；k为成熟度指数，描述了相对于成熟体重而言生长速度的大小，k大则说明早熟；b为尺度常数。 常见生长函数： Brody函数：y = A(1 - be-kt) Logistic函数：y = A/(1 + be-kt) Ber