一 信息時(shí)代開啟數(shù)學(xué)加持生命
大部分現(xiàn)代數(shù)學(xué)是通過與物理互動形成的，長達(dá)4個(gè)世紀(jì)。
隨著生命科學(xué)突出地位的增加，類似互動也開始了。
正如人類為了解物理世界，而誕生了純粹數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)。
未來，了解生命世界的強(qiáng)烈要求，也將會誕生新的數(shù)學(xué)。
相對材料學(xué)，等離子體物理學(xué)或宇宙學(xué)，生命科學(xué)面對的是
（1）更加模糊的問題，
（2）生物世界時(shí)空尺度更廣闊，
（3）非定量的，極其復(fù)雜的組織特征。
不同的互作組分的數(shù)量是巨大的，而且都可以擁有個(gè)體特點(diǎn)和偶然屬性并受歷史事件的影響。
研究系統(tǒng)通常是遠(yuǎn)離平衡甚至是遠(yuǎn)離穩(wěn)定的平穩(wěn)狀態(tài)的。
組分間高階相互作用是普遍的情況：最簡單的細(xì)胞中的反饋調(diào)控量大大超過了目前人類設(shè)計(jì)的設(shè)備所能容納的量。正是對反饋調(diào)控的依賴性對生命系統(tǒng)的穩(wěn)健性做出了解釋。
在一個(gè)空間或時(shí)間尺度上的小事件往往在另一個(gè)非常不同的尺度上有很大影響。
我稱之為“跨尺度蝴蝶效應(yīng)”。
世界科學(xué)家期待著它對數(shù)學(xué)的更多影響，產(chǎn)生全新的更高級的數(shù)學(xué)分支。
生物學(xué)中的概念經(jīng)常用簡單的，語言描述的或可視的完全定性的模型來解釋說明。
例如大多數(shù)基因調(diào)控電路，哪些組分抑制，哪些激活。
其它的模型可用數(shù)學(xué)公式：
理想掠奪者-被掠奪者相互作用的簡單微分方程就屬于這一類。
為了捕捉大型的真實(shí)數(shù)據(jù)集的細(xì)微特性而設(shè)計(jì)的復(fù)雜模型也是多種多樣，有些是多組偏微分方程。為了捕捉?jīng)]有有效的生物學(xué)機(jī)制作參照的數(shù)據(jù)集的細(xì)微統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，人們還設(shè)計(jì)了其它模型。眾多是隨機(jī)模型。
如DNA序列之間或由離散的表型集合定義的生物體之間可能具有親緣關(guān)系的結(jié)合模型。轉(zhuǎn)錄因子在基因調(diào)控區(qū)域的結(jié)合位點(diǎn)的隱馬爾可夫模型也屬此類。
二 計(jì)算科技介入生命科學(xué)
我們知道，現(xiàn)代生物模式常常被擴(kuò)展到數(shù)值計(jì)算。
這種過程其實(shí)是從生物學(xué)中與物理科學(xué)密切關(guān)聯(lián)的一些領(lǐng)域開始的，如蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測定。然后逐漸蔓延至每一個(gè)生物學(xué)領(lǐng)域。
當(dāng)一個(gè)分析模型被逐步改進(jìn)到很好地表達(dá)某個(gè)生物系統(tǒng)的程度時(shí)，它們通常是難以用解析方法處理的，所以生物學(xué)家必須求助于計(jì)算機(jī)計(jì)算。
計(jì)算技術(shù)已解決靜電學(xué)，擴(kuò)散過程，彈性和流體力學(xué)等問題。
生物學(xué)領(lǐng)域的需求更具有挑戰(zhàn)性。多尺度，確定性和隨機(jī)性摻雜。
