Sejarah Biologi Matematik, Objek Kajian, Aplikasi

The Biologi matematik atau biomathematik adalah cabang sains yang bertanggungjawab untuk pembangunan model berangka yang dapat mensimulasikan fenomena semulajadi yang berbeza yang berkaitan dengan makhluk hidup; iaitu, ia membayangkan penggunaan alat matematik untuk mengkaji sistem semula jadi atau biologi.

Seperti yang dapat difahami dalam namanya, biomathematics adalah kawasan interdisipliner, yang terletak di persimpangan pengetahuan antara biologi dan matematik. Contoh mudah disiplin ini boleh termasuk pembangunan kaedah statistik untuk menyelesaikan masalah di kawasan genetik atau epidemiologi, untuk menamakan beberapa.

Undang-undang Lotka-Volterra untuk hubungan antara pemangsa dan empangan (Sumber: Curtis Newton ↯ 10:55, 20. Apr. 2010 (CEST).Pembuat naik asal adalah Lämpel di Wikipedia Jerman. [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/)] melalui Wikimedia Commons)

Di dalam bidang pengetahuan ini adalah normal bahawa hasil matematik timbul daripada masalah biologi atau digunakan untuk menyelesaikannya, bagaimanapun, sesetengah penyelidik telah berjaya menyelesaikan masalah matematik berdasarkan pemerhatian fenomena biologi, jadi ia bukan hubungan satu arah antara satu sama lain Kedua -dua bidang sains.

Dari atas, dapat dipastikan bahawa masalah matematik adalah akhir yang mana alat biologi dan sebaliknya digunakan; bahawa masalah biologi adalah akhir yang mana alat matematik yang sangat pelbagai digunakan.

Pada masa ini, bidang biologi matematik tumbuh dengan langkah -langkah yang dipercepat dan dianggap sebagai salah satu aplikasi matematik yang paling moden dan menarik. Ia sangat berguna bukan sahaja dalam biologi, tetapi dalam sains bioperubatan dan dalam bidang bioteknologi.

[TOC]

Sejarah Biomathematik

Matematik dan Biologi adalah dua sains dengan pelbagai aplikasi. Matematik mungkin setua budaya Barat, asalnya bermula bertahun -tahun sebelum Kristus dan kegunaannya telah ditunjukkan sejak itu untuk sebilangan besar aplikasi.

Boleh melayani anda: Ujian oksidase: asas, prosedur dan kegunaan

Biologi sebagai sains, bagaimanapun, lebih baru -baru ini, kerana konseptualisasinya tidak berlaku sehingga permulaan abad ke -19 terima kasih kepada campur tangan Lamarck, untuk tahun 1800 -an.

Hubungan pengetahuan matematik dan biologi adalah sempit sejak peringkat awal tamadun, sejak penyelesaian orang nomad berlaku berkat penemuan bahawa alam dapat dieksploitasi secara sistematik, yang harus memiliki mandatori tanggapan pertama matematik dan biologi.

Dalam prinsip mereka, sains biologi dianggap "kraf", kerana mereka merujuk terutamanya kepada aktiviti popular seperti pertanian atau ternakan; Sementara itu, matematik menemui abstraksi dan mempunyai beberapa aplikasi yang agak jauh.

Pertemuan antara biologi dan matematik bermula pada abad kelima belas dan keenam belas, dengan kedatangan fisiologi, yang merupakan sains yang menguasai pengetahuan, mengklasifikasikan mereka, memerintahkan mereka dan sistematisasi mereka menggunakan alat matematik apabila perlu.

Thomas Malthus

Ia adalah Thomas Malthus, seorang ahli ekonomi kontemporari dengan Lamarck, yang meletakkan preseden untuk permulaan biologi matematik, kerana dia adalah yang pertama untuk merumuskan model matematik untuk menjelaskan dinamik penduduk berdasarkan sumber semula jadi.

Pendekatan Malthus kemudiannya lebih maju dan dihuraikan, dan pada masa kini adalah sebahagian daripada asas model ekologi yang digunakan untuk menjelaskan hubungan antara pemangsa dan mangsa mereka,.

Objek kajian biologi matematik

Biologi Matematik adalah kawasan saintifik interdisipliner. Sumber: Konstantin Kolosov - Pixabay

Biologi Matematik adalah sains yang dihasilkan dari integrasi alat matematik yang berbeza dengan biologi, eksperimen atau tidak, yang bertujuan untuk memanfaatkan "kuasa" kaedah matematik untuk lebih baik menjelaskan dunia makhluk hidup, sel -sel dan molekulnya.

Ia boleh melayani anda: Rantaian Makanan: Unsur, Piramid Trophik dan Contoh

Tidak kira tahap kerumitan teknologi yang terlibat, biologi matematik terdiri daripada pertimbangan "mudah" bahawa terdapat analogi antara dua proses, iaitu:

- Struktur makhluk hidup yang kompleks adalah hasil dari penggunaan "disalin" dan "splicing" yang mudah "Splicing"(Sebagai contoh) kepada maklumat awal yang terkandung dalam urutan urutan DNA (asid deoxyribonucleic).

- Keputusan F (Ω) penggunaan fungsi yang boleh dihitung ke susunan W boleh diperoleh dengan menggunakan gabungan fungsi asas mudah untuk W.

Bidang biologi matematik menggunakan bidang matematik seperti pengiraan, teori kebarangkalian, statistik, algebra linear, geometri algebra, topologi, persamaan pembezaan, sistem dinamik, teori gabungan dan pengekodan.

Baru -baru ini disiplin ini telah dieksploitasi untuk analisis kuantitatif pelbagai jenis data, kerana sains biologi telah mendedikasikan diri mereka kepada massa data yang besar dari mana maklumat dapat diekstrak berharga.

Malah, banyak penyelidik menganggap bahawa letupan data biologi yang hebat "mencipta" keperluan untuk membangunkan model matematik baru dan lebih kompleks untuk analisis, serta algoritma pengiraan dan kaedah statistik yang jauh lebih kompleks.

Aplikasi

Salah satu aplikasi biologi matematik yang paling penting berkaitan dengan analisis urutan DNA, tetapi sains ini juga terlibat dalam pemodelan wabak dan dalam kajian penyebaran isyarat saraf.

Ia telah digunakan untuk mengkaji proses neurologi seperti penyakit Parkinson, sclerosis lateral Alzheimer dan amyotrophic,.

Boleh melayani anda: erythrous: ciri, struktur, fungsi

Ia sangat berguna untuk mengkaji proses evolusi (teori) dan untuk perkembangan model yang menjelaskan hubungan makhluk hidup antara satu sama lain dan persekitaran mereka, iaitu, untuk pendekatan ekologi.

Pemodelan dan simulasi pelbagai jenis kanser juga merupakan contoh yang baik dari pelbagai aplikasi yang dimiliki oleh biologi matematik hari ini, terutama berkaitan dengan simulasi interaksi antara populasi selular.

Contoh analisis urutan DNA yang biasa digunakan dalam genomik (Sumber: Radtk172 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)

Biomathematik juga sangat maju dalam bidang neurosains pengiraan, dalam kajian penduduk dan dinamik filogenomik dan genomik secara umum.

Dalam cabang terakhir genetik ini, ia telah menjadi kaitan yang besar, kerana ia adalah salah satu kawasan pertumbuhan tertinggi dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kerana kadar data memperoleh sangat tinggi, yang merupakan teknik baru dan lebih baik untuk pemprosesan dan analisisnya.

Rujukan

1. Andersson, s., Larsson, k., Larsson, m., & Jacob, m. (Eds.). (1999). Biomathematik: Matematik Bioslatur dan Biodinamik. Elsevier.
2. Elango, ms. (2015). Peranan Matematik dalam Biologi.
3. Friedman, a. (2010). Apakah biologi matematik dan betapa bergunanya. Notis AMS, 57 (7), 851-857.
4. Hofmeyr, j. H. S. (2017). Matematik dan Biologi. Jurnal Sains Afrika Selatan, 113 (3-4), 1-3.
5. Kari, l. (1997). Pengkomputeran DNA: Ketibaan Matematik Biologi. Inteligencer Matematik, 19 (2), 9-22.
6. Pacheco Castelao, J. M. (2000). Apakah biologi matematik?
7. Reed, m. C. (2004). Mengapa Biologi Mathematico begitu sukar? Notis AMS, 51 (3), 338-342.
8. Ulam, s. M. (1972). Sub idea dan prospek dalam biomathematik. Kajian Tahunan Biofizik dan Bioengineering, 1 (1), 277-292.