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生物資訊大未來-從一條DNA談起

 
jackkcg
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#1 引用回覆 回覆 發表時間:2002-09-06 01:58:34 IP:61.70.xxx.xxx 未訂閱
http://www.digitalobserver.com/111-120/112/karlon.htm 生物資訊大未來-從一條DNA談起 吳育瑋 生物學與資訊科學,原本是毫不相干的兩門學問;但是,近年來,有一門新興科學的興起,試圖要整合這兩門科學,讓其可以互相輔佐,解決這兩門科學原本無法解決的問題。這門科學就叫做「生物資訊學(BioInformatics)」。 第一次真正感受到生物資訊學的威力,是在五年前,我大三修習「演算法」課程的時候。當時「生物資訊學」根本連聽都沒聽過。所謂的「演算法」,就是設法去找出某個特定問題的最佳解,並讓解題時間縮至最短的一門科學。舉例來說,如果想要得知【1 2 … n = ?】的答案的話,有兩種方法可以選擇,一為老老實實的將數字加上去,在計算了n次之後得到答案;另一種方法則只要計算【( n 1) × n ÷ 2】,用一次的計算時間即可得到答案。在第一種計算方法中,我們稱其複雜度為【n】;而在第二種計算方法中,我們稱其複雜度為【1】。 在當時,有一個問題,名為「漢米爾頓路徑(Hamilton Path)」,其目的在於用最少的時間找出一個圖形中,從其中特定一點出發,將整個圖的路徑劃完一遍後,停在另外一個特定點上。印象中,這個問題的複雜度相當的高,其複雜度至少在【n2】以上,也就是如果圖形有n個點的話,平均需要n2以上的時間才能找出答案。我以為在當時的資訊科學中,已經找不出比這個解法更好的解答了;只是,這個想法不久後就被一條DNA打破了。 那是一個有「演算法」這門課的早上。在下課時間,我同學很興奮的拿了一疊論文來找我,告訴我:「『漢米爾頓路徑』問題可以在複雜度為1的時間解決!」他並同時將那疊論文拿給我看。該論文的作法,是將DNA按照圖形的順序來做排列;而在排列完後,只需施以電壓,這串DNA就會立刻顯示出這個圖形的「漢米爾頓路徑」。許多科學家無法找出的最佳解,居然被一條DNA不可思議地解決了!雖然已經不記得那篇論文的名稱以及作者,但直到現在,我都還很清楚地記得當時震驚到頭皮發麻的感覺! 今天,已經有許多生物與資訊結合在一起的例子,如在安全與保密性上相當受到重視的生物晶片,以及以螢幕保護程式尋找癌症細胞的計劃等。資訊科學可以運用「奧妙的大自然」所演化出的DNA解決一些尚無法解決的問題,生物學也可以運用資訊科學的儲存、運算、編解碼能力,來解譯DNA,以找出人類生命中的密碼。對我來說,只要有人提起「生物資訊」的奧妙,我就會想起那條神奇的DNA。我想,我得感謝那條神奇的DNA,因為它讓我預見了生物資訊的大未來;雖然生物資訊學目前還沒有相當大的演進與突破,但只要假以時日,生物資訊學一定會佔有舉足輕重的地位的!
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