História matematickej biológie, objekt štúdie, aplikácie
- 2447
- 587
- Gabriel Bahna
Ten Matematická biológia alebo Biomathematics je odvetvie vedy, ktorá je zodpovedná za vývoj numerických modelov, ktoré dokážu simulovať rôzne prírodné javy súvisiace so živými bytosťami; to znamená, že to znamená použitie matematických nástrojov na štúdium prírodných alebo biologických systémov.
Ako sa dá chápať v jeho mene, biomathematika je interdisciplinárna oblasť, ktorá je na križovatke vedomostí medzi biológiou a matematikou. Jednoduchý príklad tejto disciplíny by mohol zahŕňať vývoj štatistických metód na riešenie problémov v oblasti genetiky alebo epidemiológie.
Lotka-Volterra Law pre vzťah medzi predátormi a priehradami (zdroj: Curtis Newton ↯ 10:55, 20. Rít. 2010 (CEST).Pôvodný nováčik bol Lämpel na nemeckej Wikipédii. [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/)] Via Wikimedia Commons)V tejto oblasti vedomostí je normálne, že matematické výsledky vyplývajú z biologických problémov alebo sa používajú na ich vyriešenie, ale niektorým vedcom sa však podarilo vyriešiť matematické problémy na základe pozorovania biologických javov, takže nejde o jednosmerný vzťah medzi Obe oblasti vedy.
Z vyššie uvedeného je možné zabezpečiť, že matematický problém je koniec, pre ktorý sa používajú biologické nástroje a naopak; že biologický problém je koniec, pre ktorý sa používajú veľmi rozmanité matematické nástroje.
V súčasnosti rast matematickej biológie rastie zrýchlenými krokmi a považuje sa za jednu z najmodernejších a najzaujímavejších aplikácií matematiky. Je to veľmi užitočné nielen v biológii, ale aj v biomedicínskych vedách a v oblasti biotechnológie.
[TOC]
Biomatematická história
Matematika a biológia sú dve vedy s množstvom aplikácií. Matematika je pravdepodobne taká stará ako západná kultúra, jej pôvod sa datuje mnoho rokov pred Kristom a jej užitočnosť sa odvtedy preukázala pre veľké množstvo aplikácií.
Môže vám slúžiť: oxidázový test: základ, postup a použitieBiológia ako veda je však oveľa novšia, pretože jej konceptualizácia sa nestala až do začiatku 19. storočia vďaka zásahu Lamarcka na 18. storočia.
Vzťah matematických a biologických znalostí je úzky od počiatočných štádií civilizácií, pretože osídlenie kočovných národov sa uskutočnilo vďaka objavu, že príroda by sa mohla systematicky využívať, čo musí mať povinné prvé pojmy matematika a biologické.
Vo svojich zásadách boli biologické vedy považované za „remeslá“, pretože sa odvolávali najmä na populárne činnosti, ako je poľnohospodárstvo alebo hospodárske zvieratá; Medzitým matematika objavila abstrakciu a mala nejaké trochu vzdialené aplikácie.
Sútok medzi biológiou a matematikou siaha až do pätnásteho a šestnásteho storočia, s príchodom fyziológie, ktorá je vedou, ktorá zoskupuje vedomosti, klasifikuje ich, objednáva ich a systematizuje ich využívanie matematických nástrojov v prípade potreby.
Thomas Malthus
Bol to Thomas Malthus, súčasný ekonóm s Lamarckom, ktorý položil precedens pre začiatok matematickej biológie, pretože bol prvým, kto postuloval matematický model, ktorý vysvetlil dynamiku populácie na základe prírodných zdrojov.
Malthusove prístupy boli následne rozvinutejšie a rozpracované a v súčasnosti sú súčasťou základu ekologických modelov, ktoré sa používajú na vysvetlenie vzťahu medzi dravcami a ich korisťou, napríklad.
Objekt štúdia matematickej biológie
Matematická biológia je interdisciplinárna vedecká oblasť. Zdroj: Konstantin Kolosov - PixabayMatematická biológia je veda, ktorá je výsledkom integrácie rôznych matematických nástrojov s biologickými, experimentálnymi alebo nie, ktoré sa snaží využiť „moc“ matematických metód na lepšie vysvetlenie sveta živých bytostí, ich buniek a jeho molekulácií.
Môže vám slúžiť: potravinový reťazec: prvky, trofická pyramída a príkladyBez ohľadu na stupeň technologickej zložitosti, matematická biológia pozostáva z „jednoduchého“ zváženia, že medzi dvoma procesmi existuje analógia, konkrétne:
- Komplexná štruktúra živej bytosti je výsledkom použitia jednoduchého „kopírovaného“ a „rezania a zostrihu“ alebo „Splijstvo”(Napríklad) k počiatočným informáciám, ktoré sú obsiahnuté v sekvencii DNA (kyselina deoxyribonukleová).
- Výsledok F Ω) aplikácie výpočtovej funkcie na usporiadanie W možno získať použitím kombinácie jednoduchých základných funkcií W.
Oblasť matematickej biológie uplatňuje oblasti matematiky, ako sú výpočet, teórie pravdepodobnosti, štatistika, lineárna algebra, algebraická geometria, topológia, diferenciálne rovnice, dynamické systémy, kombinatoria a teória kódovania.
Nedávno sa táto disciplína veľmi využíva na kvantitatívnu analýzu rôznych typov údajov, pretože biologické vedy sa venovali veľkým množstvám údajov, z ktorých môžu byť informácie extrahované cenné.
V skutočnosti mnohí vedci domnievajú, že veľký výbuch biologických údajov „vytvoril“ potrebu vyvinúť nové a zložitejšie matematické modely pre analýzu, ako aj výpočtové algoritmy a podstatne zložitejšie štatistické metódy.
Žiadosti
Jedna z najvýznamnejších aplikácií matematickej biológie súvisí s analýzou sekvencií DNA, ale táto veda sa tiež podieľa na modelovaní epidémie a do štúdia šírenia nervových signálov.
Používa sa na štúdium neurologických procesov, ako je napríklad Parkinsonova choroba, napríklad Alzheimerova a amyotrofická laterálna skleróza.
Môže vám slúžiť: erythrous: Charakteristiky, štruktúra, funkcieJe to veľmi užitočné pre štúdium evolučných procesov (teoretizácie) a pre vývoj modelov, ktoré vysvetľujú vzťah žijúcich bytostí medzi sebou a ich prostredím, to znamená pre ekologické prístupy.
Modelovanie a simulácia rôznych typov rakoviny je tiež dobrým príkladom viacerých aplikácií, ktoré má dnes matematická biológia, najmä pokiaľ ide o simuláciu interakcií medzi bunkovými populáciami.
Príklad analýzy DNA sekvencií bežne používaných v genomike (zdroj: RadTK172 [CC By-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/4.0)] Via Wikimedia Commons)Biomathematika je tiež veľmi pokročilá v oblasti výpočtovej neurovedy, v štúdiách populácie a fylogomickej a genomickej dynamiky všeobecne.
V tejto poslednej odvetví genetiky má veľký význam, pretože je jednou z najvyšších oblastí rastu v posledných rokoch, pretože miera získania údajov je mimoriadne vysoká, čo si zaslúži nové a lepšie techniky pre jeho spracovanie a analýzu.
Odkazy
- Andersson, s., Larsson, K., Larsson, m., & Jacob, m. (Eds.). (1999). Biomathematika: matematika bioslatúr a biodynamiky. Elsevier.
- Elango, P. (2015). Úloha matematiky v biológii.
- Friedman, a. (2010). Čo je matematická biológia a ako je užitočná. Oznámenia AMS, 57 (7), 851-857.
- Hofmeyr, J. H. Siež. (2017). Matematika a biológia. Juhoafrický Journal of Science, 113 (3-4), 1-3.
- Kari, L. (1997). Výpočty DNA: Príchod biologickej matematiky. Mathematical Intelligencer, 19 (2), 9-22.
- Pacheco Castelao, J. M. (2000). Čo je matematická biológia?
- Reed, m. C. (2004). Prečo je matematico biológia taká tvrdá? Oznámenia AMS, 51 (3), 338-342.
- Ulam, s. M. (1972). Podskupiny a vyhliadky v biomathematike. Ročný prehľad biofyziky a bioinžinierstva, 1 (1), 277-292.