जीवन के मठ और मौत हमारे गुप्त हथियार रोग के खिलाफ लड़ाई में है

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गणित विज्ञान की भाषा है यह भौतिक विज्ञान से लेकर इंजीनियरिंग और रसायन शास्त्र तक हर जगह फैलाता है - हमें ब्रह्मांड के उद्गम को समझने और हवा में पतन नहीं करने वाले भवनों को समझने में सहायता करता है। शायद थोड़ा और आश्चर्य की बात है, गणित भी जीव विज्ञान के लिए तेजी से अभिन्न है।

सैकड़ों वर्षों से गणित का इस्तेमाल अपेक्षाकृत सरल भौतिक प्रणालियों के मॉडल के लिए, महान प्रभाव के लिए किया गया है। न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के सार्वभौमिक कानून एक अच्छा उदाहरण है अपेक्षाकृत सरल टिप्पणियों ने एक नियम बनाया, जिसमें महान सटीकता के साथ, अरबों मील दूर खगोलीय पिंडों की गति का वर्णन करता है। परंपरागत रूप से, इस तरह के गणितीय उपचार के लिए प्रस्तुत करने के लिए जीव विज्ञान को बहुत जटिल माना जाता है।

जैविक प्रणाली को अक्सर "जटिल" के रूप में वर्गीकृत किया जाता है इस अर्थ में जटिलता का मतलब है कि, कई उप-घटकों की जटिल बातचीत के कारण, जैविक प्रणालियां हम आकस्मिक व्यवहार को प्रदर्शित कर सकती हैं - पूरी तरह से प्रणाली जो गुणों को दर्शाती है जो अकेले अकेले अभिनय करता है। इस biocomplexity अक्सर के लिए गलत किया गया है वाइटलिज़्म, गलत धारणा है कि जैविक प्रक्रिया भौतिक विज्ञान और रसायन शास्त्र के नियमों से अलग बल या सिद्धांत पर निर्भर हैं। नतीजतन, यह माना जा रहा है कि जटिल जैविक प्रणालियां गणितीय उपचार के योग्य नहीं हैं।

कुछ शुरुआती असंतुष्ट थे। प्रसिद्ध कंप्यूटर वैज्ञानिक और द्वितीय विश्व युद्ध के कोड ब्रेकर एलन ट्यूरिंग यह पहला सुझाव था कि जैविक घटना का अध्ययन किया जा सकता है और गणितीय रूप से समझा जा सकता है। 1952 में उन्होंने एक जोड़ी का प्रस्ताव किया सुंदर गणितीय समीकरण जो जानवरों के कोट पर रंजकता पैटर्न कैसे बना सकते हैं के लिए एक स्पष्टीकरण प्रदान करते हैं।

न केवल उसका काम सुन्दर था, यह भी सहज-समतुल्य था - ऐसे काम जैसे कि ट्यूरिंग की तरह केवल एक शानदार दिमाग का सपना देखा जा सकता था यहां तक ​​कि दया से भी ज्यादा, इसलिए, उस समय के कठोर विरोधी समलैंगिकता कानूनों के तहत उसे इतनी खराब व्यवहार किया गया था "सुधारात्मक" हार्मोन उपचार के एक कोर्स के बाद, वह सिर्फ दो साल बाद खुद को मार डाला।

एक उभरते हुए क्षेत्र

तब से, का क्षेत्रफल गणितीय जीव विज्ञान विस्फोट हो गया है हाल के वर्षों में, वैज्ञानिकों के लिए उपलब्ध जैविक डेटा में तेजी से विस्तृत प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं के कारण बड़ी बाढ़ आ गई है। इस डेटा का इस्तेमाल पिछली भांति जैविक प्रणालियों की जटिलता के बारे में अनुमानों को उत्पन्न करने के लिए किया जा रहा है। इन अनुमानों का परीक्षण करने के लिए, उन्हें एक मॉडल के रूप में लिखा जाना चाहिए, जिसे यह निर्धारित करने के लिए पूछताछ की जा सकती है कि क्या यह सही तरीके से जैविक टिप्पणियों की नकल करता है या नहीं। गणित प्राकृतिक भाषा है जिसमें ऐसा करने के लिए

इसके अलावा, पिछले 60 वर्षों में कम्प्यूटेशनल क्षमता के आगमन और बाद में वृद्धि ने हमें सुझाव देने और फिर जैविक प्रणालियों के जटिल गणितीय मॉडल से पूछताछ की है। आकलन है कि जैविक प्रणालियों का गणितीय रूप से व्यवहार किया जा सकता है, और विस्तृत जैविक मॉडल की जांच और जांच करने की कम्प्यूटेशनल क्षमता के साथ मिलकर गणितीय जीव विज्ञान की लोकप्रियता में नाटकीय वृद्धि हुई है।


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गणित वैज्ञानिक शस्त्रागार में एक महत्वपूर्ण हथियार बन गया है जिसे हमें 21 के सदी में मेडिकल, जैविक और पारिस्थितिक विज्ञान के कुछ सबसे अधिक दबाव वाले सवालों से निपटना होगा। जैविक प्रणालियों का वर्णन करके गणितीय और फिर परिणामस्वरूप मॉडल का उपयोग करते हुए, हम ऐसे अंतर्दृष्टि प्राप्त कर सकते हैं जो प्रयोग और मौखिक तर्क अकेले तक पहुंचने में नामुमकिन हैं। गणितीय जीवविज्ञान अविश्वसनीय रूप से महत्वपूर्ण है यदि हम जीव विज्ञान को भविष्यवाणी विज्ञान से बदलना चाहते हैं - उदाहरण के लिए, महामारी को टालने या दुर्बल रोगों के प्रभावों को बदलने के लिए हमें शक्ति प्रदान करना।

एक नया हथियार

पिछले 50 वर्षों में, उदाहरण के लिए, गणितीय जीवविज्ञानियों ने हृदय के शरीर विज्ञान की जटिल जटिल गणना का निर्माण किया है। आज, ये अत्यंत परिष्कृत मॉडल मानव हृदय के जटिल कामकाज को बेहतर समझने के प्रयास में उपयोग किए जा रहे हैं हृदय समारोह के कंप्यूटर सिमुलेशन हमें उम्मीद करता है कि दिल कैसे उम्मीदवार दवाओं के साथ बातचीत करेगा, जो कि महंगी और संभावित खतरनाक नैदानिक ​​परीक्षणों के बिना अपने कार्य में सुधार के लिए डिजाइन किया गया है।

हम रोग के अध्ययन के लिए गणितीय जीव विज्ञान का भी उपयोग करते हैं। एक व्यक्तिगत पैमाने पर, शोधकर्ताओं ने उन तंत्रों को स्पष्ट किया है, जिसके द्वारा हमारी प्रतिरक्षा प्रणाली वायरस के साथ युद्ध करती है गणितीय इम्यूनोलॉजी और हमारे पक्ष में तराजू को ढोने के लिए संभावित हस्तक्षेप का सुझाव दिया। व्यापक पैमाने पर, गणितीय जीवविज्ञानियों ने उन तंत्रों का प्रस्ताव किया है जो का प्रसार करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है इबोला जैसी घातक महामारी, और इस उद्देश्य के लिए समर्पित परिमित संसाधनों को सुनिश्चित करने के लिए संभवतः सबसे प्रभावी तरीके से कार्यरत हैं।

गणितीय जीव विज्ञान का उपयोग नीति को सूचित करने के लिए किया जा रहा है। उदाहरण के लिए मत्स्य पालन पर किया गया शोध किया गया है, ताकि हम सुनिश्चित करने के लिए यथार्थवादी कोटा सेट करने के लिए गणितीय मॉडलिंग का उपयोग कर सकें हमारे समुद्रों से अधिक नहीं है और हम अपनी कुछ महत्वपूर्ण प्रजातियों की रक्षा करते हैं

एक गणितीय दृष्टिकोण लेने से प्राप्त हुई वृद्धि की समझ कई अलग-अलग तराजू में जीव विज्ञान की बेहतर समझ प्राप्त कर सकती है। पर बाथ में गणितीय जीव विज्ञान केंद्र, उदाहरण के लिए, हम कई दबाने वाली जैविक समस्याओं का अध्ययन करते हैं। स्पेक्ट्रम के एक छोर पर, हम औपचारिकता को बदलने के लिए रणनीतियों को विकसित करने की कोशिश करते हैं टिड्डी विपत्तियों के विनाशकारी प्रभाव एक अरब व्यक्तियों तक शामिल दूसरी ओर, हम उन तंत्रों को स्पष्ट करने का प्रयास करते हैं जो सही को जन्म देते हैं भ्रूण का विकास.

यद्यपि गणितीय जीव विज्ञान पारंपरिक रूप से लागू गणितज्ञों का डोमेन रहा है, यह स्पष्ट है कि गणितज्ञों जो स्वयं के रूप में वर्गीकृत हैं उन्हें गणितीय जीव विज्ञान क्रांति में भूमिका निभाने की भूमिका है। टोपोलॉजी के शुद्ध अनुशासन को समझने के लिए उपयोग किया जा रहा है डीएनए पैकिंग की दमदार समस्या और बीजीय रेखागणित का उपयोग सबसे उपयुक्त मॉडल का चयन करने के लिए किया जा रहा है जैव रासायनिक संपर्क नेटवर्क.

जैसा कि गणितीय जीव विज्ञान का प्रोफाइल बढ़ता जा रहा है, उभर रहा है और वैज्ञानिकों के वैज्ञानिकों के वैज्ञानिकों द्वारा विकसित वैज्ञानिकों को समृद्ध समृद्ध और महत्वपूर्ण समस्याओं से निपटने के लिए तैयार किया जाएगा, जो जीव विज्ञान की पेशकश करनी है।

वार्तालापट्यूरिंग के क्रांतिकारी विचार, हालांकि उनके समय में पूरी तरह से सराहना नहीं की गई, ने दिखाया कि जीवविज्ञान प्रक्रियाओं को समझने के लिए - मशीन में भगवान - जीवन शक्ति के लिए अपील करने की कोई आवश्यकता नहीं थी। गणित में एनकोडेड केमिकल और भौतिक कानून, या "गणितीय जीवविज्ञान" जैसा कि हम इसे कहते हैं, सिर्फ ठीक कर सकते हैं।

के बारे में लेखक

ईसाई येट्स, गणितीय जीवविज्ञान में व्याख्याता, यूनिवर्सिटी ऑफ बाथ

यह आलेख मूलतः पर प्रकाशित हुआ था वार्तालाप। को पढ़िए मूल लेख.

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