首场本科生“学术沙龙”顺利召开——数学建模与合成生物学

  • 王夺奎
  • 日期:2016-04-11
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        4月9日,由本科生团总支发起的首场国科大本科生学术沙龙在玉泉路校区教学楼409教室举行。来自数学建模小组的汪诗洋同学,以及来自iGEM(国际基因工程机器大赛)小组的刘烨和王温博同学,先后以“面对埃博拉,我们的策略”以及“合成生物学与数模”为题做学术分享报告。此次沙龙由团总支科创部的张劲松同学主持。

         首先,来自2014级化学专业的汪诗洋进行了报告。他讲述了探索对抗埃博拉的过程,与同学们分享了病毒传播过程的数学模型。

         他的报告分为4部分。第一部分题为“感知建模:初步认知”,他向各专业的同学介绍了数学建模的基本过程,强调数学模型的“个性化”,并以量子化学中分子轨道理论为例说明了数学模型的特点。接下来是“感染预测:微分方程”:以SIR、SEIR微分方程模型为例(S:易感者,E:潜伏期者,I:感染者,R:痊愈或死亡者),预测所选地区患病比率随时间的变化。第三部分为“传播分析:网络模型”,近年来,网络科学在数学建模领域蓬勃发展,汪诗洋介绍道,“网络是对纯粹物理空间的超越。”他介绍了邻接矩阵、谱半径、中心向量、度、距离、聚类系数等基本概念,结合马尔科夫链这一特殊形式,点明网络模型与传染病的关联。此外汪诗洋还用网络科学解释了“六度空间”、“二八定律”、“小世界”等现实生活中有趣的现象,让在座的同学们颇为惊叹。最后一部分是“全局应对:综合运用”,综合运用微分方程、评价、规划、决策等相关的数学模型,分析了传染性疾病从扩散到消退,再到平复的各阶段,并提出针对每个阶段疾病传播特点的有效对策。

        第二个报告中,1408班的刘烨和王温博一同介绍了“合成生物学与数学建模”的相关内容。刘烨首先从人类育种的发展历史中点明合成生物学的目标,然后通过大肠杆菌版的“罗密欧与朱丽叶”这一生动的iGEM竞赛获奖项目具体介绍了合成生物学的研究过程,随后介绍了合成生物学领域最高级别国际竞赛iGEM的竞赛内容和参赛时间表。

          接下来王温博则介绍了合成生物学中数学建模的作用。从生物系统的数学模拟和性能分析,到基因线路的设计,合成生物学在数学建模的帮助下,实现了出人意料的功能。为说明生物线路的正向设计和逆向设计两种思路,王温博分别举了“巴甫洛夫大肠杆菌”和“汞离子检测半对数响应曲线”两个iGEM获奖项目作为例子。目前合成生物学家已综合运用生物学知识和电路设计的理念,成功地用具有特定功能的DNA片段做出了“逻辑门”、“记忆元件”、“加法器”等生物线路中的功能模块。而MIT开发的生物线路编程语言SBOL及软件Cello则让不了解生物原理的高中生也能通过计算机设计可以实现功能的生物线路。这些最新的进展都让在座的同学颇感新奇,不少同学提出问题希望进一步了解,还有数模小组的同学在会后表示也对合成生物学产生了兴趣,想加入iGEM队伍负责数学建模方面的工作。

       报告结束后,主持人张劲松对主讲人以及到场的同学们表示感谢,并总结道:“我们举办学术沙龙,就是希望能为不同专业背景的同学们提供一个平台,让大家互相交流思想,了解不同领域的知识经验。以后学术沙龙还会继续办下去,成为我们学校的一个传统,并希望越来越多的同学更加积极地参与进来,让学术沙龙成为一个自由讨论、百花齐放的论坛。”(文/王温博 图/牟泽鹏)

                                             汪诗洋同学做报告

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