生物信息学论文(6篇)
生物信息学论文篇1
【关键词】物联网信息传播动力学建模与仿真
当前，较为复杂的网络传播模型基本都有由两类方法扩展而来的，一类是随机网络模型，这类模型的理论基础是概率论和随机过程理论；一类是病毒传播模型，这类理论的理论基础是生物学病毒或者是计算机病毒。不难看出，这两类模型都是比较宏观的，模型建立者是从整体的层面来考虑问题的，并为考虑局部环境等微观因素的影响。目前的物联网的信息传播有个特征，即感知性和适应性互相交错，你中有我，我中有你。本文即基于这个特征，分析了物联网信息传播动力学的建模与仿真。
一、相关理论概述
一般情况下，问题的研究都有比较系统的思路，社会物理学也有其自身的问题研究思路：任何自然或社会系统，从广义上讲，都存在时空意义上的差异；差异的存在，也就产生了梯度；梯度的存在，可以产生“力”；有“力”则必然有“流”，而有“流”则然后可以达到“均衡”。在自然或者社会系统中，都“差异：到”均衡”，经过了复杂的时空过程。因此，社会物理学研究方向也就可以从中推测出来，即研究存在形式、演化的方向、表现的强度等等，以及广泛存在于其间的动力学原理等等，从而可以揭示微观行为和宏观机制之间的动态关系。
社会物理学产生后，社会引力、社会温度、社会能量、社会引力等理论应运而生。从这里我们可以看出，社会系统的运转模式与自然界的运转模式竟是如此的相似。
二、场景的假设
现代社会物理学已形成了完整的体系，一般情况下，将微观个体和其空间占位比拟为粒子运动，而把宏观整体及其时间上的演化比拟为连续的波动行为，这是一种“波粒二象性”的特征，好处是可以从微观个体的随机以及无序中寻求到宏观上的认真和管控。
众所周知，实现物联网“智慧地球”功能的普及应用尚需时日，其信息传播的动力学行为模式还没有清晰地呈现出来。但我们可以把人和物视为两种不同的两类具有微观属性的粒子，在各种力的作用下，寻求能量的平衡与转化过程。
三、设计与建模
在功能层面上，在互联网人与人之间通信的基础上，物联网实现了人和物之间的通信和物与物之间的通信。而在构架层面上，在互联网较为可靠传输的基础上，物联网则实现了全面感知以及智能的处理。本文选取的就是物联网最为核心的，也就是人与物之间的交互特征，并且提炼除了人对物的感知性和物对人的适应性。但是，与互联网的较为被动的等待传输不同，物联网实现了主动对物理、对数据信息、对感知信息的识别。在这方面的例子也就是物资运输实例。通过物联网，人可以实时监测货物的发货、运输、配送等各个环节，全面掌握当下极为精确的路况信息。再者，互联网的数据传播是十分被动的，但是物联网却是很主动的，能够主动理解行为，为客户服务。而这方面的应用实例就是智能家居。物能够根据个人的睡眠、学习等状态，自动调节出最适宜人体环境的是室内温度、光线等等。在生活中，我们还可以见到很多这方面的实际应用，物联网在医疗保健方面，在消费购物方面，在工作协助方面都将得到广泛的应用。
根据以上两个方面，仿照物理学中振动传播概念及其在数学中的描述，笔者大致定义了物联网在信息传播过程中的各个特征量及其意义：A表示振动幅度，δ表示阻尼系数，r表示平衡位置，t表示实时位置。
四、仿真实验
在本文中，笔者通过模拟微观个体之间的相互作用来探究个体在宏观层面上的复杂行为，然后跟踪系统状态的演化过程揭示真实世界中的极为复杂的运行机理。本文的仿真模拟实验的理论假设基础是：微观个体之间的自主互；微观个体之间的相互依赖；微观个体的行为非常简单；微观个体具有很强的适应性。本文的仿真模拟实验是在较为复杂的适应性系统理论（CAS）上的建模思路，利用MA仿真技术和NTE仿真平台，来搭建物联网信息传播动力学仿真模型的。仿真模拟实验略。在仿真模拟实验过程中，可以得到五个方面的数据和图表信息：一是物联网信息传播动力学仿真实验参数设置，二是物联网信息传播动力学仿真模拟实验变化趋势图表，三是信息价值对传播概率影响示意图和信息的实效性对传播概率影响的示意图，四是传播动力学仿真参数影响曲线示意图。通过这些数据和图表，我们可以很清楚地了解仿真实验中的信息价值以及信息实效性与传播概率之间的关系。由此，笔者认为，物联网在实现人与人、人与物以及物与物之间信息实时传播和共享上将会有广阔的应用空间。
通过上文中的建模与仿真，可以得出以下结论：1.物联网信息的价值与信息传播概率之间存在着正相关关系，但是一种非线性的正相关关系。这是因为在社会环境的影响下，人的价值挂念就如同流水线上生产的铲平，其没有很强的不可替代性；2.信息的实效性与信息传播概率之间存在着负相关的关系，也是一种非线性的负相关关系；3.传播比例与信息传播概率之间存在着正相关关系，这也是一种非线性的正相关关系。这主要是因为人们的从众心理在作怪，如果两个人长久待在一起，那么这两人的行为习惯就趋于相似。
参考文献：
[1]艾丽莎，李钢，李峰.物联网信息传播动力学建模与仿真[J].重庆大学学报，2012（12）
[2]胡晓峰，司光亚，罗批.网络信息传播动力学研究[J].装备指挥技术学院学报，2009（3）
生物信息学论文篇2
作为物理学专业学生重要学习环节的毕业论文写作，是一种重要的专业实践教学形式，是全面发展学生信息素养的一个有效途径。教育部高等学校物理学与天文学教学指导委员会制订的《高等学校物理学本科指导性专业规范》指出：“论文内容可以是理论研究、实验研究、文献综述、调研报告或应用开发。论文应具有完整性和一定的系统性，对所研究的问题应有比较充分的调研，分析具体，结论可靠。提交的论文应符合通常科技论文的规范和要求，内容基本正确。对论文的评价重点是学生的学风、对知识的综合掌握、应用能力、分析能力和解决问题的能力”。[6]因此，结合物理学专业特点制订毕业论文写作的信息素养教育目标就显得非常重要。因为科学合理的信息素养教育目标，能够促使学生主动将信息素养能力纳入自身能力建设中，使学生的信息素养能力随着专业知识的增长而得到不断的强化，并最终成为保障其终身学习的一种能力。[7]对于物理学专业学生而言，基于毕业论文写作的信息素养教育的总目标是在发展学生物理学专业素养的同时，促进信息素养的发展，使学生成为终身学习者。具体的信息素养教育目标：一是使学生掌握信息检索策略，学会运用专业数据库，具备检索物理学专业信息的良好能力；二是使学生学会批判性的运用所获得的信息，并选择有益信息融入自己的知识结构和价值体系，会在所获取信息的基础上进行初步的学术创新；三是在论文写作过程中遵循学术规范、学术道德和信息道德；四是在答辩过程中能够有效的传递、交流信息。
二、基于毕业论文写作的信息素养教育策略
毕业论文写作中的信息素养教育是基于物理学专业情境的学习过程。这种渗透式的专业信息素养教育可以使学生巩固所学物理学专业知识，扩大知识面，发展学术素养，全面提升信息素养。
1.通过论文选题培养学生的信息检索能力物理学专业学生的毕业论文选题可以是教师科研项目的组成部分，也可以在教师指导下自由选题。例如，与教师科研项目相关的毕业论文题目：一维三原子链的晶格振动分析，一维线性谐振子薛定谔方程的数值计算，相互作用带电粒子运动轨迹的数值模拟与分析，航天器变轨过程分析，光学涡旋的产生及衍射特性，数字全息显微技术研究，光学实验中的图像处理与应用，等等。学生参与教师的科研项目，可以增加科研实践机会，拓展物理学专业知识视野。学生在导师的指导下自主选题时，要综合考虑自己的知识掌握情况和专业能力，并根据自己的专业兴趣选定论文题目。学生可以从科学研究中尚未解决的难点问题，以及公众关心的热点问题中自主选题，也可以在他人研究成果的基础上进行选题。无论如何选题，都是以大量信息为基础的，充分利用信息，善于捕捉为己所用的信息，了解课题的学术意义、学术创新和国内外最新进展，就会大大拓宽研究思路。[8]在论文选题过程中，课题检索是一个必不可少的环节。通过课题检索，有助于学生掌握各种物理学专业数据库的检索途径、方法和技巧，如学会熟练运用中国知网、超星数字图书馆、万方数据库、维普等中文数据库的使用方法，了解SCI、EI、ISTP、EBSCO、IOPP、ScienceDirect、SpringerLink、IEEEXplore等外文数据库的使用方法。这样可以督促学生自觉主动地利用图书馆的各类馆藏文献资源进行自主探究学习，使学生学会课题检索，掌握文献检索知识，丰富信息知识，巩固所学物理学专业知识，使学生的专业信息能力得到发展。
2.通过文献综述培养学生的信息能力在确定好论文题目之后，学生需要进一步进行文献的检索和整理，并在此基础上进行文献综述。文献综述是指在全面掌握、分析与课题相关文献的基础上，对该课题在一定时期内的已有研究成果进行分析、归纳、整理和评述而形成的论文。文献综述一般要对研究现状进行客观的叙述和评论，以便预测发展、研究的趋势或寻求新的研究突破点。[9]在文献检索过程中，教师要指点学生注意文献资料的新颖性、价值性和真实性，引导学生科学合理的筛选、评价所获取的信息资源，提取有价值的信息内容，并将收集到的文献资源进行分类，将其融入到自己的知识体系中。在此基础上，应充分利用所获取的信息，完成文献综述。当然，本科生的文献综述只要能够对已有研究成果进行较为全面的分析和述评即可。文献综述的作用体现在多个方面：第一，充分了解课题的全面情况，把握课题的发展规律，熟悉已取得的成果和存在的问题，以及从事该课题工作的主要学者的成就和水平；[10]第二，可以培养学生熟练运用信息检索工具的能力以及根据主题收集信息、整理信息的能力；第三，文献综述对参考文献的要求可以帮助学生掌握学士学位论文的规范要求；第四，文献综述可以有效减少学生的抄袭现象，便于对学生进行信息伦理道德教育。
3.通过毕业论文写作全面提升学生的信息素养毕业论文的写作不仅需要学生掌握系统的物理学专业知识，还需要学生具备复合型的知识结构、良好的逻辑思维能力和扎实的文字功底。在论文写作过程中，学生要充分利用所占有的各类信息资源，运用各种创造性思维，在综合归纳材料、分析实验数据的基础上形成自己的见解。教师要指导学生掌握论文写作的各个细节，如要让学生掌握科技论文的结构：一是论文前置部分，包括封面、题名、中英文摘要、目录；二是主体部分，包括引言、材料和方法、结果与分析、讨论、结论、致谢、参考文献；三是附录；四是致谢。在开始论文写作前，要列出论文的写作提纲。写作提纲要提纲挈领、主次分明、组织合理。在写论文的主体部分时，要注意结构严谨、层次清楚、文字通顺、衔接自然、用语符合技术规范，图表清楚，格式规范。论文中的论据应该真实可靠；论证要合情合理；论述要具有科学性、专业性、创新性；结论与全文观点要保持高度的一致性。
4.通过论文答辩评价学生的物理学专业信息素养能力论文答辩是毕业生在规定时间内展示自己毕业论文的研究内容、研究方法和主要结论，由答辩委员会就论文进行点评，指出优缺点及修改意见的过程。论文答辩是学生展示、交流毕业论文成果及学业成就，检验学生信息能力的重要环节。通过论文答辩可以全方位检验学生对所写论文的认知程度，对物理学专业知识的掌握程度及运用能力，运用论文观点回答问题的应变能力，以及对文中创新点的解释能力。
三、结论
生物信息学论文篇3
高校学报的信息传播方式
在信息化时代的今天,科技期刊正在尽力借助各种网络传播形式等新的载体形态，改变信息的传播方式，提升知识信息的传播能力，特别是在知识经济时代，科技期刊在科学技术知识的传播方面,将会发挥越来越重要的作用，高校学报目前的信息传播模式也面临严峻的挑战。世界上第一本科技期刊诞生至今已有340多年历史，第一份高校学报《利济学堂报》至今也有100多年的历史，在科学技术进步和文化传播等方面发挥了不可替代的作用。15世纪以后，人们传播和交流知识信息的主要媒介是书籍，然而，用书籍交流存在实时性、互动性等方面的缺陷。17世纪之后，信函交流成为人们传播新思想和新发现等信息的热门手段和主导传播方式，同时以此来确立知识发现时间的先后顺序。到了18世纪，由于工业革命和科学技术的发展，开始形成印刷商、书商、出版商等职业化的信息传播者，科技期刊赖以发展和传播科学文化知识的条件日渐成熟。到18世纪末，科技期刊开始向行业化、学科化和专业化方向发展。到19世纪，专业性科技期刊几乎遍及所有的科学技术研究和应用领域。20世纪以来，科技期刊（高校学报）获得了快速的发展，特别是第二次世界大战以后，科技期刊获得前所未有的发展机遇，科技期刊的种类以每50年增加9倍的速率发展,使科技期刊逐渐演化为科学交流的一种主要的知识信息媒体。
高校学报的信息传播模型概况及结构
（一）通用的信息传播模型
1948年，美国数学家、信息论奠基人香农(Shannon)提出了信息传播的一般模式，如图1所示。该模型高度概括了信息传播的整个过程，无论是人人、人机、人物、物物之间的通信都适用于该模型，因此该模型也适用于物联网的信息传播过程分析。无论是什么环境下的信息传播，都应该包含四大要素：传播者、传播内容、传播媒介、受传者。
同时，⑴信息传同时，⑴信息传播是一种社会信息共享活动。信息可以同时为许多个个体拥有，这是信息的共享性特征。信息在经过传播之后，对受传者来说，增加了所接收到的信息，而传播者并不因为该信息为受传者所获取，自己就失去这一信息，而是与受传者同时拥有这一信息。⑵信息传播在一定社会关系中进行，又是一定社会关系的体现。传播活动的“人类社会实践活动”性质决定了我们所研究的对象是发生在人类社会中的。只要有信息传播活动出现，就必然是在一定的社会关系中发生的。信息传播又是一定社会关系的体现，社会成员在信息传播过程中为了适应新的社会环境和工作环境，还会创造新的社会关系。⑶信息传播是一种双向的社会互动行为。信息传播是在传播者和受传者之间进行的，传播者总是由于某种目的向受传者传播信息，受传者在接受信息之后也总是要考虑所接收的信息与自己的关系：接受、部分接受还是不接受，而这一点正是传播者迫切需要知道的。⑷传、受双方具备共通的意义空间是信息传播实现的前提。信息传播必须以符号为中介才能实现，而符号的含义必须是传、受双方“共通”的。
共通的意义空间指的是传、受双方必须对符号的意义拥有相同的理解。在广义上，共通的意义空间还包括人们大体一致或接近的生活经验和文化背景。
对于信息传播过程，一些专家从不同角度提出了不同的各有优劣的传播模型，美国政治学家拉斯韦尔对人类社会的传播活动进行分析，提出“5W”模式：谁(Who)说什么(SaysWhat)通过什么渠道(InWhichChannel)对谁(Towhom)取得什么效果(Withwhateffects)。另外，奥斯古德与施拉姆的循环模式、施拉姆的大众传播过程模式、德弗勒的互动过程模式以及卢因的“守门人”模式等等，对于信息传播研究和应用具有一定的理论借鉴，同时也有一定的理论缺陷。本文主要依据Shannon传播模式进行研究和分析。
（二）高校学报传统的信息传播模型
根据高校学报对知识信息的编辑加工处理和出版发行过程，对照香农的通用信息传播模型，具体分析模型中的各个要素可以得到：传播内容（即信源）包括论文全部的创新性内容及其相关信息（如参考文献等）；传播者应该包括论文作者、编辑、审稿专家和印刷者；传播媒介包括：纸质期刊和发行渠道等；受传者包括：审读专家、一般读者等。由此分析可以得到高校学报传统的信息传播模型如图2。
1.信源：知识信息。这种知识信息是客观实在的，知识产品是客观的，不以个人的主观意志为转移。而且这种知识信息由问题、事实、假设和理论等组成，具有复杂的结构，每一种知识信息都有自己的内核，或表现为一种逻辑结构，它们在变换中是不变的，但是内核的具体形式可能会发生变化。高校学报要传输的知识信息包括：传承科学理论，如：研究报告、学术论文、综合评述；传播工程技术，如：新技术、新工艺、新设计、新设备、新材料等相关的知识集合及文献信息。
2.编码：信源的编码涉及论文作者、编辑加工、专家审稿及印刷出版等多个方面的方法、技术和规范，编码水平的高低将直接影响信源的传播质量和效率。其中论文作者通过自己的学习研究和相互的交流研讨决定并给出知识信息，因此其在高校学报传播模式中居于重要地位；编辑部包括编辑加工和专家审稿，其主要责任在于把作者提供的初始文稿信息进一步选择、处理、分析、加工、完形等，保证知识信息的质量和提高知识信息的强度，以求达到知识信息出版发行的目的。
3.信道：纸质媒介或网络传输，其主要功能是将作者和编辑部处理转化过的信息符号，依照适应性和媒介性原则进行有效的技术处理和编辑（诸如划版、标注、排版、校对、改版等），使之进一步具体化、畅通化和对应化，并最终通过完整化的期刊文章的文字转换（由手稿转换成印刷符号）。而这其中只是将学报作为知识信息传播的一个通道。
4.译码：对传输的知识信息的理解和接收分析，主要涉及读者或读者群等。通常，读者意味着高校学报传播功能价值和功能意义的直接承接者、呈现者和评价者。
5.信宿：对信息传输的结果、效果进行评估，读者经过理解和分析得出学报论文的学术水平和知识信息熵的大小。信息熵是反映论文价值高低的量度和读者对论文的认知度和接受度。
基于物联网的高校学报信息传播体系结构
物联网(TheInternetofthings)可简单定义为：物物相连的互联网。具体包含两层涵义：第一，物联网是互联网的核心和基础，是互联网的进一步深化和扩展；第二，物联网用户终端延伸和扩展到了任何物品与物品、物品与人之间进行信息传播。因此，可以说物联网是通过射频识别（RFID）、各类传感器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器等信息传感设备，按照特定的协议，把各种物品与互联网实现连接，进行信息处理、传递和交换，以实现物品的智能化和信息化的一种网络。为了实现物联网的功能目标，其中的“物”应该具备：(1)要有唯一的身份标识码；(2)要有存储功能；(3)要有被感知的数据接口；(4)要有处理数据的能力(CPU)；(5)要有数据传输通道(含协议)。否则，难以实现互联互通、资源共享。
基于物联网的高校学报信息传播系统，其中的“物”主要包含两个方面，一是与知识源的真实性、科学性相关的所有“物”，如：实验地点、实验设备、实验数据的原始记录，还有分析检测的、实验验证的相关信息、论文作者的背景信息等等；二是与信息受众相关的终端设备，如：计算机、手机、电视和其它阅读设备等等。这样可以构建一个宏观与微观、定性和定量地分析高校学报承载知识信息、编辑加工和专家审稿的水平、信息传输效率等功能的物联网系统（具体如图3），同时又可以很好地了解论文作者的创新过程，增大受众的信息量，又可以方便验证论文数据的真伪，防止实验结论造假。该体系结构模型包含感知层、网络层和应用层三个层次，在感知层实现知识信息的可追溯性和验证性，在网络层实现知识传播的实时性和传播信息受众的广泛性，在应用层实现多媒体手段的知识信息获取和高校学报的综合评估认证。需要解决的关键技术主要有：对各种科学实验设备和检测设备的感知和实验数据的汇集，以及对这些设备唯一身份的编码标识，对论文作者研究背景数据库的建立和作者知识背景的溯源分析；还有高校学报知识资源共享平台的建立和关于知识逻辑的云计算模型分析等等。无论怎样，这些关键技术的逐步解决，对于高校学报数字化、网络化的应用和发展，特别是基于物联网的数字化、网络化的应用，提高高校学报的协作效率和资源共享程度均具有很好的应用前景。
生物信息学论文篇4
其实牛顿用力和物质给出世界图景的方式并不是惟一的，不同于牛顿的质点和机械力学说，莱布尼兹力图超越牛顿物理中的力和物质实体的描述，其提出的形而上学式的单子论更倾向于主客体融合，以今天的视角看来是更为合理的信息宇宙实体概念，逐步形成了莱布尼兹-罗素逻辑计算传统，可以说它是另一条物理学传统。可以有效地克服上述原子论的物质和力实体的困境，可惜300年来并没有引起足够的重视，它的光芒被顺应了工业革命潮流的牛顿力学的近现代科学大大掩盖了[3]。近年来，近现代科学遭遇到的挑战正使情况发生改变，人们开始重新审视世界的图景。热力学的兴起是一个转折点，爱因斯坦将熵理论在科学中的地位概述为：熵理论对于整个科学来说是第一大法则，指出熵理论是科学定理的培养基。由于熵紧密联系着信息，这相当于肯定了信息对认识世界图像的重要性。诺贝尔物理学奖得主Gerard'tHooft指出物理的下一次大突破或许来自信息理论，而不是量子力学或相对论[2]。近年来，JohnAWheeler、LeeSmolin等人意识到熵原理是宇宙第一法则”可提升为一切来自比特”，也等价于宇宙就是一台计算机”，也等价于信息原理是宇宙第一法则”[4]。这些事实表明，我们对世界的看法需要从信息角度来进行，回答以物质和力为基础的现代科学在客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命、G?del不完备性等一系列根本问题上所遭遇到的根本性挑战。
本文进一步指出，信息/熵是比质点、物质、力、引力更重要的物理实在，通过信息/熵可以了解力、引力、量子等。换句话说，信息/熵是本质，力是表象，力起源于信息/熵。从某种程度上说，信息/熵即量子引力作用，量子即信息。因此本文立足于更本质的广义信息，以一种全新的视角看我们的世界，给出了描述我们这个世界的一种新框架，可以贯通物理、化学、生物、生态、经济、社会、心理等分支，实现客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命等的统一。本文最后给出该新框架在复杂生态系统中的应用案例。
2一个唯信息论的理论模型
2.1近现代物理学的理论模型
近现代物理学以小球（质点或场）为对象，坚持先有物质、后有联系的原则，在简单动力学因果（力学的、可还原的、对称的、单调的）下，定义质点、惯性系、运动、力（场）、时空，得到了牛顿力学方程或哈密顿力学方程。
形成了从牛顿力学、电磁场理论、平衡统计力学、相对论到量子力学的近现代物理学的理论框架，论述了物质、时空、运动、力等大千世界的可逆的、确定的物理运动现象。这种基于简单动力学因果的法则导致了力、运动、物质（或能量）的还原性和客观性，也即式（1）有如下特征：牛顿力学方程必须基于惯性系；能量或哈密顿函数H是可积的；刘维算符L具有正则性和厄米性。于是世界便是物质（或能量）在力的作用下运动或转化，因此便有了世界除了运动的物质或物质运动以外，什么都没有”的图像。这种图像看似很合理，但似乎还有不少东西（如主观、精神、心智、不可逆、有机性、活力、生命等）没法包含进来，因此也会有上帝第一推动的困惑。
确实，由于简单的物理运动还属于比较低等的运动现象，大千世界还有许多更高级、更复杂的运动现象，因此，在物理学的前沿领域，则进一步兴起了系统科学、非线性科学、自组织理论、非平衡统计力学、复杂性科学等，它们主要以式（1）所示的微观动力学为基础，引入粗粒化、新概率因果或其它假设，形成以经典熵/信息为核心的统计力学，实现从微观可逆动力学、中观动理学到宏观非线性偏微分方程的推演，从而研究生命、秩序、心智、文明、进化等更高级、更复杂的世间万象。显然，这种思路仍是基于物理学的还原逻辑，具体说来就是，以近现代物理学的可逆动力学为基础，要么是像非线性科学那样在可逆的动力学基础上加入非线性作用，要么是像自组织理论和统计力学那样人为地引入了粗粒化和新概率因果假设，要么像系统科学和复杂性科学那样人为地假设组元间的复杂作用规则，从而实现对生命、秩序、心智、文明、进化等复杂世间万象的形成机理的分析。不可否认，这种思路取得的成就是巨大的，目前也是科学界的研究主流。但显然，近现代物理学中所谓的质点、物质、惯性系、运动、力（场）、时空都是一种简化，是一种实用主义的唯物观，描述了一个客观的、简单的、可逆的、确定的机械唯物的世界，以其揭示宇宙的简单物质性方面是足够的，但进一步以其为出发点研究宇宙的生命、秩序、心智、文明、进化等复杂世间万象方面有先天的固疾。其实在力的起源上牛顿必须求助于上帝的第一推动时已揭示了这种固疾确实是先天存在，今天现代科学在许多前沿问题如四种力统一、宇宙奇点、客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命、G?del不完备性等一系列根本问题上的大量困惑只是具体表现，它们只是让这种科学根基的先天固疾昭然若揭而已。所以总体来说近现代科学的唯物论正遭遇到重大挑战，必须从根源入手探讨修正方法。
2.2一个唯信息论的理论模型
我们把自然实在看成生成性网络（整体），大自然是个整体，对大自然来说，是先有联系（信息），后有物质，生成性网络的联系、信息创生万物。换句话说，对自然来说，信息是比物质和力更根本的本体，可以用一种以信息为本体的唯信息论去取代以物质和力为本体的近现代科学的唯物论。
当然以信息为基础建立物理学并不是一个陌生的概念[5]。300多年前，莱布尼兹就有了从信息出发建立力学的思想。自上世纪50年代以来，学术界已在热力学的基础上发展起了信息熵的概念。近年来，量子信息的出现，信息概念开始融入量子力学研究，为理解量子物理学的基础问题提供了一个新的途径，量子信息和量子计算对整个社会的信息格局有巨大的冲击。最近，不少著名物理学家如JohnAWheeler和LeeSmolin等意识到，对整体网络这样的研究对象，应坚持先有整体网络结点的物理过程之间的信息交换、后有场和时空的观点[4]。现有不少研究也暗示，很可能是先有表征正如现代科学自身逻辑揭示出的黑洞视界熵、确定性混沌、彭加勒共振、量子测量坍塌之类的整体论的信息、或全息原理，后有力/量子引力[2]。一句话，我们需要直接从整体网络中提炼信息概念，重新诠释力、时空和动力学等概念。如目前Frieden利用Fisher信息重构了物理学，也有人从量子信息角度理解重力[2]。这些研究确实是试图从反映整体网络的信息/熵角度修正牛顿力（能量函数、哈密顿函数或作用量函数）、时空观和动力学，提出新的物理学方程，从而尝试重建物理学[6-7]。
不过，总体上，这些信息概念起源于经典熵，仍基于物理学的还原逻辑，对本原的整体性和有机性理解是不充分的；这种信息熵概念是狭义的，不具有本体论的意义，仍是附属于物质上的派生品而已，没有从根本上替代力和物质实体，也仅限于用在通讯等技术和数据统计领域而已。遗憾的是，目前几乎所有的信息熵概念都是以其为基础的。因此，不难理解，以其为基础来重建物理学是不可能成功的。
广义信息熵及其最大化原理会导致涌现出有序结构，实际上是产生沿λk>0模式的最小流动阻力或最大流量的流动（即形成特定构形或流动）。直观看来，由于组元xi的不断时空演化，对应的网络前峰就不断在以最小阻力的形式流动并持续变形，就像一团流体，从而导致复杂系统结构的演化。因此，一个复杂开放系统结构的演化实际上就是生成性网络或一团流体（或气）在时空上以最小流动阻力或最大流方式的蔓延，条件允许，其往往会形成发展层次分形结构。这是一幅生动的宇宙图像：物质、时空、生命、活力、社会、组织、秩序等，该图像可给出牛顿式的物质世界图像（最简单的、最低层次的图像），也可给出引力理论和量子理论给出的图像，也是系统科学、非线性科学、自组织理论、复杂性科学、统计力学给出的图像。它可以看做是这个有机自然的图像。
显然，通过定义ρJ及MFP这种方式就产生和构造了力和时空，即在图2的网络上由不断的信息操作（多样化的、复杂的、内置的、非对称或更高级对称的联系）这种全新的因果关系而产生流动的、进化的、稳定的、公用的序结构，这种结构的出现不仅就是我们感受到的物质、时空、运动、力等物理现象的起源，也是生命、秩序、心智、意识、文明、进化等世间万象的起源。而MFP揭示了信息熵最大原理正是产生流动的、进化的和稳定的结构，从而产生物质、时空、运动、力、生命、秩序、心智、意识、文明、进化等世间万象的调控法则。上述体系相当于找到现代物理学的深层次基础。相对论力学认为，没有万有引力，只有时空弯曲。现在则可以这样表达，没有万有引力，只有最大化的广义流或信息传递，万有引力是最大化的广义流或信息传递的结果。时空、物质、力、量子、生命、意识、社会、进化等也是最大化的广义流或信息传递的结果。
信息、认知是产生一切的终级理由，这就是终级解释，所以进一步地追问终结原因是不必要的。其实作为一种哲学和科学的根本信念，或者说一种假设，是无法基于逻辑推理加以论证的。
如上所述，在现有的现代科学逻辑中实现从物质到生命这样大跨度的贯通，必须基于以牛顿力学为基础、以经典熵/信息为核心的统计力学，从微观可逆动力学、中观动理学到宏观非线性偏微分方程，令人困惑的粗粒化和新概率因果假设不可少。本文则改变力和物质的思维方式，引入新本原，这不仅可描述物理学现象，也可与生命、意识现象等贯通起来。与现有系统科学、非线性科学、自组织理论、非平衡统计力学、复杂性科学等的研究思路有根本的不同。
3唯信息论新模型在生态系统中的应用
生态系统作为由大量组元组成的典型复杂开放系统，其演化动力学是当前学术界的研究热点和难点。生态系统不同于以力和原子概念为主导的经典力学体系，而是一个以熵和信息概念为主导的非平衡热力学和统计力学系统，因此，上述的唯信息论的新模型可以在研究生态系统的演化中得到良好的应用。
以位于日光城”拉萨市的拉鲁湿地为例，该湿地是目前青藏高原上受人类活动影响，生态环境和结构发生重大变化较为典型的生态系统之一。60年代以前，该湿地面积曾有数十万平方公里，生态环境良好，生物多样性丰富。然而，70年代后期以来，频繁的人类活动导致了拉鲁湿地生态系统的退化，严重地破坏了当地的生态环境。因此必须从湿地形成的机理上寻找原因，分析湿地结构形成的影响因素，从机理抓起，从而来治理高原湿地。分析其原因，主要是人类活动的影响。自20世纪80年代中期在湿地东北面娘热沟、夺底沟山角下相继建立的一些采矿场和1990年修建的一江两河”农业灌溉引水渠对湿地积水状况影响最为显著。同时，1990年后修建的一条长7.3km，宽3-5m，自东向西横穿湿地而过的拉萨中干渠，因渠底低于湿地地面高程1-2m，湿地中60％的积水和地下水通过该渠排走，因而湿地地势相对较高的东面就逐步成为了季节性积水或无积水的地带。虽然夏季雨季开始后，上涨的河水可冲越抬升的河床增大湿地积水覆盖面积，但湍急的河水所挟带的大量泥沙已致使北面河水入口处约有6.7-13hm的湿地被沙化。同时，随着城市建设的加快发展，又有一些单位和个人进驻湿地，开展旅游项目和进行无规则放牧，对该湿地和拉萨市的生态环境造成严重威胁，进一步加速了湿地退化的进程。
从广义信息熵最大的角度来说，各种条件自始至终都影响着湿地生态系统中组元的变化，从而影响湿地生态系统中结构的形成，或者说，生态系统中的组元会通过信息的传递，极力去争取最大广义信息熵，协调发展形成新的食物链网络从而适应新的环境要求。在外部条件的影响下，湿地生态系统会突然失稳、结构发生突变，这就可能造成湿地生态系统向退化的方向发展。延伸阅读：农业田间信息技术的应用
2000年湿地生态结构模式和1990年的湿地生态结构模式比较接近，说明自1990年后湿地的生态结构模式又逐渐的稳定下来，湿地生态结构没有发生太大的变化，湿地的衰退现象得到了一定的抑制，究其原因，是人们为了留住拉鲁湿地这片独特的高原内陆湿地生态系统，做了很多有效的保护工作。通过这些保护工作，鸟类，鱼类的数量减少趋势得到了控制，湿地芦苇、藏青苔草的生物量开始逐渐的增加。此期间的湿地生态系统中，人类的对外部环境的干预增强了关键物种从外界获取环境流的能力，物种通过竞争和协作，物种之间形成某种联系，从而组成新的自然生态网络；这种有序结构的形成增强了物种抵御外界干扰的能力，保持了系统的稳定性，有利于湿地生态的发展。
4结语
本文的理论内核是信息生成万物，自然界多样化的现象可以看成是网络上信息的动态演绎过程（动力学原理就是MFP）。从无到有、从无序到有序、从简单到复杂、从无生命到有生命、从低等到高等、从物质到意识等，都可以看成是这团网络流体的流变形态的进化而已。过去，以物质为核心的近现代科学，在揭示宇宙的简单物质性方面是相当成功的，但在研究宇宙的生命、秩序、心智、文明、进化等复杂的、高级的世间万象方面遭遇到了客观与主观、物质与精神、唯物与唯心、可逆与不可逆、生命与非生命、Gdel不完备性等一系列根本问题的挑战。本文提倡用信息本体取代近现代科学中的物质和力（或场）的本体，用信息论来解释现有的物理定律，重新看所谓的客观世界，许多挑战性疑难都可得到一定程度的解决。
另外，从实用方面看，本文的基于信息论的新物理学模型得到了对称破缺的力学方程，可以应用到物理、化学、生物、生态、经济、社会、心理等不同学科，描述结构、组织、生命、社会等复杂系统展示的现象。以拉鲁湿地复杂生态系统为例，本文的方法清晰地给出了生态系统结构的演化规律，论述了一个具有严格理论基础的完整分析复杂系统的模型，说明新的理论模型可以很好地应用到实际研究当中。
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生物信息学论文篇5
关键词：信息技术：信息哲学：科学与人文
中图分类号：N031文献标识码：A文章编号：1004－0544(2012)06－0040－04
作者简介：马兰(1975-)，女，广东台山人，哲学博士，江汉大学马克思主义学院讲师。
当代科学研究有一个新动向，就是越来越重视对生命世界及意识问题的探索，原来只在哲学范围内对意识、行为、知识和规范的探讨，逐步纳入到科学的研究领域内，计算机与信息科学为解决这些问题成为可能。尤其是上世纪末启动的人类脑计划项目加强了对人类大脑的理解，将大脑与人类行为密切联系，探索人的情感、认知、记忆、甚至自由意志的神经基础，创新成果不断涌现，而其中的核心技术便是脑成像及脑－计算机接口技术。对脑图像信息提取、处理、识别、解码计算读取凸显了以计算思维为特征，以生命网络、社会网络、神经网络为研究目标的计算生物学、心理学、神经科学、生命科学、认知科学，尤其是生物信息学和整个计算机革命等方面的巨大成功。而这些科学的核心概念便是信息，信息理论成为科学研究的新范式，这种范式的转换是科学与人文融合的需要，正以最深刻的方式影响我们的文化与生活。
一、信息化生存与信息哲学
信息技术的发展已将人类带入信息时代，信息技术是指利用计算机、网络等各种硬件设备及软件工具与科学方法，对各种信息进行获取、加工、存储、传输与使用的技术之和。20世纪90年代，尼葛洛庞帝在《数字化生存》一书中就向世人展现了一幅极具诱惑力的数字化和信息化的世界。现在，这一切已经几乎全部成为现实，并且以超出他想象的速度前进。
信息化生存被看成是现代社会区别于农业社会与工业社会的重要标志，现代人类的生活方式、交往方式、思维方式、情感方式无不渗透着信息技术的巨大影响。如果说农业革命带给人们的是丰富的食物，工业革命给人们带来的是充足的商品，那么现代的信息革命带来的则是大量的信息和畅通的交流。电脑和网络的出现并不亚于任何人类的伟大发明，电脑网络作为“信息的DNA”，正迅速取代原子成为现代社会的基本要素，把人从现实世界带到数字化的虚拟世界，海量的信息在这个平台上被收集、存储和分析。互联网使我们能够随时看到文化动态、公众舆论、政治事件、商务消息，无论是宽带网、无线通信还是智能终端的普及。越来越多的信息以越来越快的速度被传送到越来越多的人手中。人们正在享受信息革命带来的多姿多彩的生活。交通、医疗、金融、教育领域中的众多技术要依赖于微处理器来进行操作，众多的社会组织和制度所需的基础设施也要依赖于信息技术。在很大程度上，信息技术已被许多人视为一种经济而又高效的解决许多复杂社会问题的方法，如电子政务、电子商务、远程教育、社区管理、电子健康医疗等。今天的现代文明以计算机和网络为代表的信息化的生存方式独领，迅猛发展，“计算机不再只和计算与信息有关，它决定我们的生存。”
信息化生存将信息技术视为一个工件，或是视为人类实现其目标和成果的工具。信息技术已经变得无处不在，侵入人类生存的方方面面。当人们要实现某种目的，信息技术就会实现某种影响力，成为改造世界的物质手段和方式方法。美国科学院列出的21世纪的重大挑战的工程——医疗信息科学、网络空间安全技术、大脑研究工程，几乎都是信息科学与其它领域的交叉学科。在整个21世纪，信息科学与技术将与生物、纳米、认知等科学技术交织在一起，向各个行业渗透，能够为社会的经济发展注入新的要素。不仅如此，信息作为最重要的资产成为不同组织和个人争夺聚集的对象，脱颖而出的信息网络成为权力、财富和智慧的象征。技术决定论观点认为，互联网的开放式和非层次结构或多或少也可以导致运用它的社会变得更开放，人的自由度无限增大，以致在网络世界里“你想怎样就怎样”。在信息时代，人们不但依赖计算机延伸了自己的脑力，使人类生存能力得到了飞跃，并且创造了虚拟生存的方式。托夫勒指出：“谁掌握了信息，控制了电脑，谁就将拥有整个世界。”信息社会的权力话语为当今世界产生了弥漫性的影响。海德格尔早就将技术作为批判的对象，阿尔伯特伯格曼认为技术是一种表现的态度，现象学家认为技术体现的是与人类关系的现象。但是。作为人类实现其成果与目标的最强有力的工具，信息技术不应当只被塑造成为实现权力话语的工具，这不利于信息技术的普及，也不利于一个包容性的信息社会的发展。在一个包容性的信息社会中，任何人都有创造、获取、使用和分享信息的机会和权力。在一个包容性的信息社会中，至关重要的是人们具有获得信息、思想和知识的自由与能力，消除获取经济、社会、政治、卫生、文化、教育和科技信息方面存在的障碍，加强公用服务信息平台的建设，促进所有人均能有平等的机会普遍获取科技知识、创造和传播科技信息。2005年的《信息社会世界高峰会议宣言》中指出，未来的信息技术的发展要使个体、社区和所有阶层人们均能充分发挥自己的潜力，并在社会范围内建设一个以人为本、具有包容性和以发展为目的的信息社会，使其成为人人能改善自身生活质量的工具。包容性信息社会使信息技术成为21世纪现实人类生存、发展与社会进步的最有力的工具，信息科学技术会成为满足人们生活与文化需求的主业。信息化生存将信息技术作为工具将先在的生存态度转向了现存的世界。人们在认识和改造自然中创造出更具智慧更理想的工具，构建一个信息化的社会作为人与自然沟通的桥梁，一旦技术上允许，世界就会以特别的方式呈现，作为人存在的意义与行为的表征。
信息化生存将信息技术视为社会结构中的一员。信息技术作为社会系统中的一个子系统，本身就是社会的一个成分、一个成员、一个要素，或社会系统的一个子系统。从系统论的观点看，系统中一个要素的改变尤其是一个重要要素的变化，必然会引起其他要素或是整个系统的变化。在工业社会中，机械代替人的体力，制造业是主导产业，大量生产耐用品，现代工厂作为物质生产的中心，是整个工业社会结构中的象征。而在信息社会中，计算机技术代替人的脑力，以知识产业为主导，大量生产知识和信息，信息社会以现代信息技术和信息资源为基础的信息公用事业成为社会基本结构和象征，对社会结构和社会行为模式的影响是渗透式的，遍及社会的各个领域，以服务全社会为价值目标，为整个社会提供物质基础。今天，我们把智能手机挂在腰间，笔记本电脑随身携带，上网冲浪成为社会生活中常态，甚至我们的大脑也可以被扫描成图像信息交给技术去处理，这种围绕信息而进行的技术革命，根本性的影响了我们的出生、学习、工作、生产、消费、梦想甚至死亡的方式。通常人们没有考虑到这项技术产生的复杂因素，而当今的社会已然处于信息开发和设计的复杂进程中。在开发和设计过程中似乎有很多其他选择可以排除这种技术的出现。比如文化、政治或是经济因素。如人文主义者以侵犯人的自由为理由将矛头指向了现代技术，对现代技术进行反思与批判。但这些批判并没有考虑到技术本身已是复杂和微妙的社会进程的成果，不单是某种文化或是政治力量完全能主宰的，而是人类进行社会实践一种方式，信息化生存已将信息技术深刻镶嵌入社会结构体系中，作为一种无法退去的浪潮成为社会结构中的一员。
信息化生存将人的意识、情感和道德信息化。从信息的角度考察人的认识过程自20世纪70年代就开始了，以信息加工观点研究认知过程是现代认知神经科学的主流，当然这也得益于信息和计算机技术的发展。在现代信息技术环境下，认为能发现与人的意志、情感、品质、道德等相关的大脑物质的态度不再停留在哲学层面的争论。实证的突破性的科学成果不断涌现。获得2003年诺贝尔医学奖的磁共振成像以及以此基础上发展起来的功能磁共振成像技术，就是吸收并整合了信息技术在内的不同技术，在获取、编译、传输、变换、存取、加工、创造、控制图像信息中取得了巨大成功。科学家通过脑成像技术可以获得人体网络系统运行过程中的许多图像信息，对人的情感、意识和道德决策进行更全面的人工机器的模拟和计算，将人看作是一个信息加工的系统，认为认知就是信息加工。在实践层面上，神经科学家已经能够做到用脑扫描的方式进行心理检查、提高人的注意力、增强人的记忆和学习能力但迄今为止，人类尚未发展到用大脑器官、肢体来交流意义，实行大脑对话，而只能借助感觉器官、肢体来交流大脑劳动的结果。于是，人脑的内部信息必须由外部表达才能被感知，因此作为信息化存在的人也就离不开信息技术。口]通过信息理解人的意识、情感甚至道德与大脑物质之间的关系，在这个意义上，信息化生存通过编织一种共同的信息符号描述、模拟、控制人的认知状态，趋向用人工智能的方式代替人的脑力，成了一种迫切的文化需要。
二、信息哲学是一门新的科学哲学
信息哲学是在反思信息技术及其与社会的互动中发展起来的。它的发展一方面以人文学者对技术的批判为路径，如法兰克福学派、存在主义以后现代主义对技术的批判，认为技术遮蔽人的自由，会给人类带来危机；另一方面则是科学领域内建设性的发展，以人工智能、逻辑学、认知科学、心理学、神经科学、生物学和计算机等意向性科学的发展提出的哲学问题而向前推进。
信息哲学领域是一个新兴的领域，目前对它的称谓还没有统一的专门术语，信息哲学、计算机哲学、网络哲学、数字哲学、人工智能哲学、计算机伦理、计算机科学哲学、人工智能哲学等定义实际上具有同等层次的意义。总的来说，“计算机哲学”和“信息哲学”使用得更广泛，“信息”术语倾向于信息系统，“计算机”与“计算”一词涵义相同，计算机科学是作为交叉科学出现的最常用的术语，它应用了数学及3D建模可视化和计算机模拟方式，高效处理大型数据集。但数据并不等于信息，数据只是信息的源泉。
从目前学界的术语使用情况看，信息哲学似乎涉及到更宽广的领域，包括多种不同的计算机科学方面，有计算机理论、计算机技术、计算机工程、软件工程和信息系统。信息哲学与当代新兴的生命哲学、工程哲学一样，有不同于传统科学哲学只谈论本体论与认识论要素的特点，还包涵着价值论的研究，如信息伦理、计算机伦理、网络伦理等应用伦理学方面的内容。信息哲学已然成为一个独立的研究领域，目前。信息哲学在本体论方面关注的是“信息转向”(informationturn)，即追问信息的基础性地位，探讨什么是信息。
什么是信息?这个问题在不同的领域和时期答案不尽相同。在20世纪初维纳较早的从实用主义的角度把信息比作负熵，这种实用主义体现了一种自然的科学的方法，供人们在经验层面理解信息。到了20世纪40年代，随着操作存储数字实现运行程序的计算机的发明，数字通信的问题首先得到探讨，20世纪50年代，生命科学中的信息证明了遗传特性是由一代又一代的数字代码生成的。信息代表着有新内容、新知识的消息，“信息”一词是从可以测量的科学知识中转化来的代名词，如在物理学、生物学中可以认为，信息是对行为的通知，从发出到接收通知的接收器的行为，这种行为从提供的多种可能性中选择并确定信息。现代通信理论则是决定信息如何传递与接受的数学式的量化通讯。当从哲学上谈论信息的本质时，维纳强调了信息不同于物质的独立性的价值和意义。也给哲学家提出了新的命题。自20世纪80年代末以来，信息作为哲学的一个基本概念开始得到哲学界的承认，“信息”逐渐成为哲学的一个独特话题，其核心思想通常是来自哲学家达米特(Duramett)的观点。达米特认为信息是比知识更基础的概念，知识代表所有人类保存的信息创造，包括人类头脑中的信息与各种书籍及网络提供的信息。我国较早对信息哲学进行系统研究的学者邬煜教授认为。从信息的存在方式来看，信息不是一个具体的直接物质存在形式，信息是在表征、表现、外化、显示事物及其特征的意义上构成自身的存在价值的。本体论层次上。信息被视作为它所表现的事物特征的间接存在形式。是世界的本质和说明一切现象的终极原因，超出了物质或意识的本体。
信息哲学是一门新兴的科学哲学。根据西方信息哲学的创始人牛津大学哲学家F.弗洛里迪(Floridi)的定义，信息哲学是一种新的哲学学科，涉及到信息的概念和基本原则的研究，包括它的计算和流程，以及信息理论的应用和计算机方法中的哲学问题。佛洛里迪的定义十分广泛，包括了信息理论与哲学问题。2002年，佛罗里迪在《什么是信息哲学?》一书中以人工智能哲学命名了还不成熟的信息哲学。人工智能哲学研究的目标是理解人和机器中基本智能的计算原则，发展以信息和数据作为计算的基础，与人沟通、感知并与物理世界相互作用。刘刚认为，信息的科学研究不仅为哲学提供了崭新的信息理论的哲学方法，还为信息社会的理论基础提供了系统论证，形成了与其他哲学分支并立的新的理论体系，引导并规范着信息社会的思想观念、价值取向和行为准则。信息哲学将信息的某种形式或关联现象的重要性凸显出来，力求探索其在人类文化和一切领域中的极限功能，以及穷尽其认识论、价值论甚至本体论意义，由此导致的是一种类似于库恩所说的“范式转换”，使得以信息作为本体出现时。可能引起我们眼中世界图景的巨大变化，甚至导致一个物质的世界完全变成了一个信息的世界。美国学者亚当斯(FredAdams)和瑞典学者斯莫克维奇(GordanaDodig-Cmkovic)指出了科学哲学的范式正走向信息哲学。邬煜教授认为，信息哲学是信息科学的哲学理论的层次，是对信息问题的哲学方面的考察，是对信息概念和信息原理的哲学层次的概括，诸如信息的哲学本质、哲学分类，信息的质和量的哲学表述，以及信息作为一种普遍化的存在形式、认识方式、价值尺度、进化原则的一般性理论等等，都是信息哲学所应考察的方面。信息哲学本身又可以包括信息本体论、信息认识论、信息方法论、信息进化论、信息价值论等诸多哲学领域方面，并且这些领域方面还可以再包括若干个子项分支哲学学科。
在认识论层面，信息哲学目前关注的主要问题是在人工智能领域中对机器与意识的关系、意识与意义概念的探讨。如：机器能思考吗?机器有自我意识吗?机器有灵魂吗?研究以主客体关系为主线，运用信息的观点和方法对回答基本上是针锋相对的，对问题的解答形成了各种争论，争论在很多形式上具有启发性，并揭示了问题的重要性。大量数理逻辑的结果显示机器的能力还是有限度的，著名的哥德尔理论表明了在任何充分有力的逻辑系统中确切阐述的陈述既不能被证明也不能被证伪，除非系统本身不一致。哥德尔定理证明了任何特殊机器的能力是有限的，然而它只是说明了应用于人类智力的限制作为规则既不完备也不一致。此外，还有更多实用的问题需要我们思考，诸如，机器的设计通过图灵测试了吗?机器能创造专家承认的天才式的人工作品吗?如作曲美妙的音乐、写诗、文学评论。通过机器推理能证明理论吗?能具有某个领域中最顶尖的知识吗?能扮演为专家系统吗?例如，医生的准确诊断等。我们是否需要类似人的特点的机器?也就是说普通人一般行为的表现与科学家、艺术家、哲学家等在各自专业领域内能够完成实现人类理想的抱负是有区别的，显然后者更能指向人工智能。人工智能只是计算机中一个稳步增长的领域。人工智能的研究者发现了用机器进行模式识别、学习、解决问题、证明理论、打游戏、归纳与概括、语言处理等多种多样的方式，可以肯定，各种人工智能程序不能等同于人类意识，因为人类意识揭示的每个领域都非常的专业。所以，可以理解为什么我们不可能寻找到任何唯一令人向往的“一元化理论”或是某种未知的“基本原则”，正如20世纪初对经典物理学构建一元化的机械式理论的失望。
三、信息哲学促进了科学与人文的融合
随着近代科学的独立，科学强化其独特性、排它性、自我发展的逻辑性，独立走自己的道路，科学与人文的分离趋势明显，自然科学取代宗教成为思想生活的重心。自然科学对现象分类和普遍法则感兴趣，追求纯粹的客观性，主张科学价值中立，要求科学实验具有可重复性、科学理论具有普遍性和可预言性，依赖于理想式的近似和概括的方法。而艺术、历史、文学和哲学转向研究存在者的意义，对人类生命的各种感受、体验进行解释，具有独特性、个体性的特征。但实际上，科学与技术根本不可能价值中立。在事实与人工制品、过程与程序中都有价值的体现。所有事实都是理论负载，并且所有的理论是价值负载的，即使没有明确的给出价值系统。史蒂芬?温伯格甚至认为：“性别歧视、种族主义、殖民主义、军国主义或资本主义不仅充斥在科学研究的实践中，甚至会影响科学结论。”
人文学的本质是探索、维护意义并为价值辩论，这是文学、戏剧、美术以及哲学、文化研究、历史研究的核心。科学技术的发展越来越脱离道德、美学、政治学和意识形态的目的，科学家很少反思科学活动对道德、政治和意识形态方面的影响。怀特海这样定义了事实与价值分离的现代世界：“17世纪产生了由数学描述的科学思想图景，是出于数学家的功利。科学的巨大成功一方面收益于物质，一方面是意识、感觉、承受、推理，科学是最具体的对事实的扭曲。因此，现代哲学遭到了毁灭，表现为三种极端的复杂方式，一种是将物质与意识作为相等同的二元论，另两种是对立的一元唯物论和一元唯心论。但这种欺诈的抽象性从未能克服固有的混乱，是17世纪科学谋划的结果。”在怀特海看来，科学与人文的分离恶化了对科学技术自身的培育，使它的发展变得越来越成问题。
信息哲学成为科学与哲学对话的新领域。20世纪纯科学的研究进展乏力，而以信息技术为主导的大技术则日益显示出强大的生命力。一方面，科学家开始审视规范与价值领域，把真理与意义带入科学范围内，形而上学的观点被修改。传统中属于哲学或宗教范围内具有重要意义的问题，如：什么是生命?什么是意识?如何理解自由意志?意义是什么?与意义有关的问题——真理、证据、符号操作、形式以及如何使符号获得意义等，现在都纳入到了科学领域内。计算机以其令人感兴趣的方法和技术为澄清与洞察以上问题成为可能，并扩展了科学与哲学的对话领域。另一方面，哲学家对与信息本身没有直接关联的新问题发生了兴趣，例如，什么是互联网?它对个人隐私产生何种影响?用处理器写字与传统的笔纸书写的区别?如何用移动电话通信改变人们的社会交往和社会关系?怎样实现一个符合大众福祉的包容性信息社会?这些新的问题往往集中在信息科学与技术对社会与伦理方面产生的影响，围绕着构建的信息技术与社会相互关系的讨论，以及从物质对象为主体的技术化生存到以创造负载主体命令的信息与计算机机器合一的信息化生存的转变，以哲学关怀的方式审视科学技术的影响。
信息哲学促进了科学与人文的融合。信息哲学的兴起不但与信息技术自身的发展相关，也取决于哲学家关注点与视界的转变。无论是技术悲观主义者还是技术乐观主义者，当信息化生存已成为人的生存常态时，有助于掀起多元化的讨论。不管如何定义信息。其兼具自然属性与社会属性的功能已是大多数信息哲学研究者的共识。作为实现在世界各地瞬时传输信息可能的计算机加强了以前从未有过的储存、组织和信息操作的活动。具有自然属性，是自然的过程。另一方面，作为社会的人所创造和把握且有一定的社会性与人文性的目的、手段、方法和活动，信息又具有社会属性与人文属性。计算机作为艺术家、工程师、科学家和学者新的工具和工作交流的新方式，更加以人为核心，为科学与人文、艺术与工程达到一种新综合成为可能。计算机本身是一种新的研究领域并且它的研究对象是一个不断发展的人工制品，思想的物化试图使知识结构化、信息化，包括对计算机本身的信息化，计算机与信息技术的发展为以人为核心的理想创造了新的环境。信息技术兼具自然与社会两重属性及与此相关的将信息视为超出物质和意识的本体的特点，决定了信息技术同时具有自然科学与人文学的特征。因此，在将信息技术视作物质世界和精神世界交叉领域的意义上，关于信息的哲学思考可能而且必会同时从科学主义与人文主义的视角展开，这就促进了科学与人文的融合。科学主义的研究建立在信息是一个科学的概念基础上，追求对信息的精确、客观乃至定量的表达为其重要的特征；人文主义则将信息视为一种人文现象，从信息的角度丰富对人的本性的认识，在突出信息的作用时并不舍弃人是中心的理念，从内在方面展开对信息的分析，以阐明信息技术本身的概念、方法论程度、认知结构以及客观的表现形式，这意味着把人的信息化生存方式看作是了解各种人类思想和行为的模式，反映的是技术与社会、自然与人类的互动关系。这就是说，信息哲学的发展有一个从自然到社会化的过程，它作为一个独立的文化系统越来越明显地将信息技术与社会文化相整合。从人文主义的角度评价信息技术是一种挑战，信息哲学正为科学与人文的融合提供了动力。
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生物信息学论文篇6
20世纪末以来，建构主义学习理论成为影响中国教育界的主要教学思潮。建构主义教学理论来源于建构主义认识论：科学是一个创造性的活动，知识是个体建构的，知识的积累建立在共享或协商的基础上，依赖于人际良性互动。知识的形成通过两个连续体完成，一是“外部输入—内部生成”连续体。知识是人的心灵与外界客体相互作用的过程，学习过程是主动建构的过程，是对既有的知识体系不断进行再创造、再加工以获得新的意义、新的理解过程。二是“个体—社会”连续体。主客体的交互作用是知识形成的基本机制。[1]在建构主义看来，学生是知识认知的直接主体和知识意义上的主動构建者，教学模式、教学方法以及教学环节应以学生为中心，教师只是对学生的知识建构起引导和促进作用。
信息时代催生高等教育的革新。建构主义学习论在新常态时代背景下为教学理论的发展提供了一种创新式的教学思维方法。换言之，“以计算机为媒体的交往”引领了教学领域的革命，加速了建构主义学习理论在教学领域的运用，引起了教学价值观深层次的变革，促进了课程信息化的发展。教学设计是完成建构主义教学模式的重要环节。教师应当通过课程信息化的教学设计，让学生在学习理念上实现“五变”：第一，变“以教师为中心”为“师生共同探索”；第二，变“以教材为中心”为“教材和教学信息资源并重”；第三，变“以课堂为中心”为“课堂与课外并重”；第四，变“以知识为中心”为“知识与能力并重”；第五，变“以学会为中心”为“以会学为中心”。
二、建构主义下物权法学课程信息化教学设计的基本思路
“信息化教学设计是在综合把握现代教学的基础上，充分利用现代信息技术和信息资源，科学地安排教学过程中的各个环节和要素，为学习者提供良好的信息化学习条件，实现教学过程全优化的研究过程。”[2]高校课程信息化的教学活动是教师针对专业课程特点，结合教材内容，以计算机技术为主要工具，通过编辑教学信息、创设教学情境等方式有机整合的过程。建构主义学习理论强调整体性、目的性和学生的主动性，并重视信息和互动协调、学习反馈，这对法学课程信息化的教学设计起着重大的指导作用。课程信息化的教学设计是高校课程信息教学的第一环节，教学设计的安排是否科学、创设是否合理，这关系到整个课程教学的效果。
“法律的精神就是所有权。”物权法学是本科法学教育的基础科学，是规范社会财产关系最重要的法律学科，也是法学专业课中最为晦涩的基础课程。如何让法科学生掌握物权的基本原理，并运用科学的方法进行物权法教学，这是法律教学改革的重要课题。因此，在对传统物权法教学模式进行变革时，非常有必要在建构主义理论下探讨物权法课程信息化教学设计的基本思路。
（一）教学目标的界定
中国历来缺乏物权观念，“以教为中心”的传统教学设计难以将复杂难懂的物权法原理以通俗易懂的形式呈现出来，难以培养学生汲取知识的能力、分析问题的能力和实践能力。物权法学课程信息化的教学目标应当通过教学设计让学生了解物、物权的内涵，物权的基本权利，物权的取得、变更和消灭的规则，所有权、用益物权、担保物权和占有的基本理论，让学生“亲历”物权知识的理解和形成过程，不断提升学生学习物权法的兴趣和热情，从而培养学生发现问题的能力与创新精神，增强学生的实践能力。
（二）教学情境的创设
物权法学课程的情境创设需要根据物权学科特色融入教育者的智慧、热情与创新，吸纳教育者的认知、协助、配合与参与，并渗透物文情景。物是物权法的核心概念，物权法体系是围绕物的归属与利用关系构筑起来的。物权法不是规范物与物或人与物之间的关系，而是调整以物为媒介的人与人之间的关系，这就需要在教学设计中贯彻物文理念。物文理念是指以物或财产为课程设计中心，围绕财产观念与财产流转关系为主线，融财产观念于教，寓物概念于学，实现在财产观念下教与学的和谐统一。换言之，将物文理念与认知过程结合起来，做到以物权之“境”促物文之“情”，以物文之“情”促主动之“学”，以主动之“学”促自觉之“思”。此外，课程信息化的本质特征决定了应当以学生的学习为中心，依课程内容设计教学情景，充分运用网络技术，丰富教学资源，实现教学活动的多元化。具体来说，课程设计应以动态网页为依托，将每章的教案、课件、教学图解、图片展示、案例分析、视频资料、音频资料与物权法知识点以超链接技术有机结合起来，将教学信息资源以形象化和生动化的方式展现出来，呈现出色彩斑斓的界面设计和独特的课件风格，指引学生领会物权法理论。同时，通过物权知识的情景创设，可以陶冶学生的物文情操，净化学生的心灵，提升学生的人格，让学生在物权情景中享受物权知识的魅力与乐趣。
（三）信息资源的设计
传统的物权法学教学环境是以教材为中心，主要依靠教师在课堂对物权法原理和法条进行解读，教学资源基本就是教材和成文法律，这样简单的教学信息已经完全不能适应现代法学教育的发展需要。教学信息资源是信息化教学设计的基础，是教学设计最重要的环节。这需要课程在信息化的创设上按照教学目标和课程理论体系有组织地构建，需要教育者将物权知识点之间的相互联系依整体性、系统性和灵活性进行科学整合，实现教与学的良性互动。
首先，应遵循学习规律系统地构建信息资源。应根据法科学生学习法律课程的特点，遵循学生“阅读、记忆、理解、运用”的学习规律，通过教师理论讲授、学生自主学习与协作学习、实践训练、学生再理论深化与自主测试、再由教师解疑等教与学的互动形式进行动态地创设信息资源。网络课程的源目录设计应由课程介绍、师资队伍、教学资源、教学实践、模拟法庭、物权法前沿、物权法名家、司考题目、网上考试以及网上答疑、网页链接等十一项信息资源组成（见下图）。
其次，依照物权法体系有序地构建信息资源。物权法学是依调整物的归属与利用关系的逻辑体系构建，因而，教学设计应当按照物权法的结构顺序予以创设，这样有利于学生掌握物权法的思维框架。物权法包括五编，第一编是物权法总论，第二编是所有权，第三编是用益物权，第四编是担保物权，第五编是占有。教学信息源应有顺序地根据物权法体系构筑，有效地对物权法学的内容和教学资源进行合理设计（见下图）。
最后，信息资源应兼顾质与量的关系。信息源的量是基础，信息源的质是关键。教师应当根据课程内容尽量扩展课程的信息源，并遵循因材施教的规律，有机地摄取信息源，使课程信息源在教学情景中得以有效利用。在收集这些网络教学资源的过程中，教师应努力按照物权法的结构体系有机整合，并通过网络导航将其呈现在网络教学平台上，使学生能获取最丰富、最新的学习信息，让学生在教师的引导下进行独立思考与知识建构，以达到最佳的学习效果。具体来说，应在教学设计中建立富有特色的教学信息数据库，编排详细的目录，保证学生能够方便查找和利用。具体来说，物权法课程信息资源至少应当具有物权素材库、物权法律法规库、物权案例库、物权法律文书库、题库和文献资料库等六大类资源库，其中素材库包括了物权法课件、物权图片库、物权图解库等部分；物权案例库涵盖了案例简介、分析与评价、案例视频等内容；题库包含了历年物权司考题、每章节练习题、强化练习题、模拟测试题等资源；文献资源库囊括了物权法立法前沿、物权方法论、著名学者的重要文章、物权名家讲座视频、经典名著和教材目录等资料。
（四）自主学习与协作学习
建构主义强调问题情景、真实任务、协作学习等方式的教学设计，以成就知识构建意义。自主学习是指学生在教师的引导下，借助教学信息资源的支持主动学习，推动自身对理论知识的主动建构，自觉成为主动汲取知识的主体。交互式学习和协作学习是增强学生学习能动性的良好途径，是学生自我塑造、自我纠正与自我完善的信息加工过程。
在自主学习上，在物权法信息化的教学设计中，学生根据资源库的案例分析、视频资料、物权名家著作、法学网站链接等不同途径搜集资料以获取知识，这能有效地拓展学生对物权法理论的理解。在协作学习上，教师通过“问题创设—共同讨论—论证分析—师生共享”的方式，促进知识意义的协作构建。在信息化的设计上，教师将物权法学的理论和实践相结合，着力解决大多数法科学生即使通过司法考试也不会办案的通病，通过富有实效的实践性教学方式，增强学生的学习主动性和积极性，培养学生汲取知识的能力、分析问题的能力和实践能力。在线答疑是教师指导学生自主学习和师生学习互动的良好渠道。在教学过程中，教师可以适当地创设物权法的理论问题，指引学生收集相关资料。教师也可以选取适当的物权理论问题和典型案例，将学生分成若干小组进行讨论，让学生都能参与进来，开展会话交流。这既能增强学生对知识的理解，又能培养学生的合作精神。模拟法庭是协作学习的有效手段，教师应当选取有争议的物权法司法实践案例，并附上案卷材料、法律文书等资料，将学生分成审判合议庭、原告及人、被告及人三个小组，开展模拟法庭训练。在组织学生参加物权案例的法庭旁听活动中，在开庭前教师应将主要案情介绍给学生，将争议焦点交由学生分组讨论，然后组织学生到现场旁听法庭庭审。这样可以为学生创造生动、直观的教学实践氛围，增加学生的真实感受，达到素质教育与法律思维相结合，创新能力与适应社会能力相结合的法学教育目的。
（五）学习效果的评价
学习效果评价是教学活动的目标和重要环节之一。建构主义认为，“评价应该关注知识的建构过程，运用各种评价方法衡量学习者的成长过程以及思维能力的发展”[3]，这主要表现在对学生的主动学习、建构学习、有目的地学习、真实学习、协作学习的总体学习过程的综合评估。[4]建构主义的评估设计有别于传统意义上的平时作业与期末考试的简单机械式评估。在主动学习的评估上，学生利用教学资源上的物权法司考题目和网上考试，通过本科阶段的学习，进行有目的地训练，以达到通过国家统一司法考试的目的。网上答疑的方式，可以帮助学生解决疑难问题，从而提高学生主动学习的效率。同时，在讨论式学习和协作学习过程中，教师通过学生的发言和讨论结果，可以有效地进行点评与分析，有意识地评价学生的学习效果，从而能动地对学生的学习进行反馈，让学生及时意识到自己的不足，并及时改进。综合评估学习效果是对学生理解知识和运用知识的考量，这也有利于教师意识到教学设计上存在的问题，并积极改进，以提升教学效果。
三、物权法学课程信息化教学设计实例
理论是抽象的，实践出真知。在物权法学课程信息化教学设计中贯彻建构主义理念，还需要从实例上进行分析，这样才能真正领会先进的教学理念。下面以物权法学第九章建筑物区分所有权为例，按照以上四个环节探讨建构主义学习理论的教学设计。
（一）教学目标
现代都市社会小区物业纠纷日益增多，小区物业涉及的法律问题即是建筑物区分所有权的理论知识。通过对建筑物区分所有权的学习，可以使学生能够理解、掌握业主的建筑物区分所有权的概念及其所蕴含的专有权、共有权和管理权。教师通过对小区物业纠纷案例、小区物业图片、知识图示、相关文章及网页链接，让学生自主学习并浏览相关教学信息资源，从而掌握建筑物区分所有权的基本理论以及处理小区物业纠纷的基本技能。这其中的重点、难点是专有权及共有权、管理权的基本涵义及其两者之间的关系。
（二）教学情景
教师首先应当引入真实、直观的物权背景资料，创设相应的情景语言，导入建筑物区分所有权的话题，激发学生的学习兴趣。随着一幢幢小区及高层办公大楼的图片展现在课件上，教师开始讲解建筑物区分所有权的立法意义。随后，教師导入建筑物区分所有权的案例。
案例：开发商A公司出于促销目的，承诺凡愿意购买某住宅楼顶层房屋者，将获赠该楼的楼盖（天台）。某在华外籍人士B购买了该楼的顶层房屋，同时获赠该楼的楼盖。B在楼盖上安装了一个可以盛水3吨的大浴缸，每天在浴缸内游泳。该楼其他居民了解此事后，以浴缸过重威胁楼房安全为由要求B拆除浴缸。B以楼盖系其所有，其享有支配权为由予以拒绝。请问：两者的争议如何解决？
然后，教师讲授建筑物区分所有权的概念及特征，进而分析上面案例涉及的理论知识，并以图示的形式表示建筑物区分所有权蕴含着的专有权、共有权和管理权的内容，以及高层建筑物的专有部分与共有部分（见下列两图）。
在分析专有权时，通过设计问题：建筑物区分所有权与一般所有权有什么区别？以此来引导学生学会对相关知识进行比较，激发学生的自主思维能力。同时，以专有权知识净化学生的人格理念，让学生懂得专有权人在行使专有权时不得危害建筑物，不得妨害其他住户的安宁、安全及卫生，应平等地行使共有权，不得请求分割共有部分。在讲授共有权与管理权时，通过随意搭建小区公共绿地变身“私人花园”、小区公共车位之争、小区物业收费与利益之争等案例视频，让学生深刻地理解共有權与管理权的内涵。
（三）教学信息资源
在创设建筑物区分所有权的教学信息资源上，除了要在课堂上展示课件内容（包括建筑物区分所有权基本理论知识、案例导入、图片、图示、漫画、案例视频）外，还应通过超链接信息技术将法条链接、司法实践、在线测试、网上答疑、法学论文、网页链接等涉及建筑物区分所有权的相关教学资源与课件连接起来，让学生在课外浏览，以深化其对知识的理解，让学生充分享受自我认知的乐趣。此外，教师还可以通过在网上搜集一些央视的《今日说法》或省级卫视关于建筑物区分所有权的视频，一些物权法名家和律师讲解的案例视频，将课件与中国法院网、北大法律信息网、中国民商法网及中国司法网等网站链接起来，让学生在课外浏览。例如，在司法实践上设计有下列一则房产开发商擅自占用小区公共绿地的法院判例。
案情简介：2006年，被告A在某县城开发一小区物业。2015年1月15、16日，四原告分别与被告签订了商品房买卖合同，分别购买小区第一幢A单元601室、D单元701室、D单元401室、A单元301室商品房。双方约定同年5月房屋交付使用，在房屋交付后90日内被告为买受人办理房产证。2015年7月，被告未经有关部门批准，擅自改变原设计，将小区西南角原设计为绿地的地方改建为5个车库。2015年9月，县政府办公室通过检查认定，该小区商住楼项目建筑占地面积超66平方米，建筑容积率超过1.99，建筑密度超6.99，未设置绿地。当年10月，被告补交了城建规费并接受罚款。
法院认定及判决：一审法院认为，根据《物权法》第七十三条规定，建设单位或者其他行为人擅自占用、处分业主共有部分，改变其使用功能或者进行经营性活动，权利人请求排除妨害、恢复原状，确认处分行为无效或者赔偿损失的，人民法院应予支持。被告擅自改变原设计，将小区西南角原设计为绿地的地方改建为5个车库，侵害了四原告等业主的合同权益，原告方诉请被告拆除5间车库，符合法律规定，予以支持。同时被告未按约为原告办理房产证，原告诉请要求被告办理符合法律规定。一审判决被告房地产开发有限公司在判决生效后1个月内拆除在某小区西南角所建的5间车库。
（四）自主学习与协作学习
建筑物区分所有权的知识点内容比较多，理论较深奥，需要教师在课堂上引导学生课外自主学习。教师应设计有争议的理论或案例问题，让学生相互协作以探求知识。教师应指导学生充分运用教学资源开展自主学习，指明中国民商法网有许多涉及建筑物区分所有权的论文，诸如李建华《论商铺业主经营权与建筑物区分所有权冲突的司法处理》，杨立新《建筑物区分所有权立法存在的问题及所应采取的司法对策》，等等，学生通过网上搜集相关建筑物区分所有权的立法动态与学术论文，能更深刻地了解理论知识。再有，教师可以通过创设建筑物区分所有权的相关问题，让学生通过讨论、辩论等形式进行协作学习。此外，教师还可以通过网上答疑或QQ聊天的形式解答学生在自主学习和课外协作学习过程中的疑惑。
（五）学习效果评价
学习效果评价应由学生课堂思考题发言、协作学习讨论和课外学习、网上测试及期末考试等形式组成，由教师进行多方面的综合评价。教师可以通过课件设置如下思考题让学生解答，以检测学生领会建筑物区分所有权的能力。
甲、乙、丙、丁分别购买了某住宅楼（共四层）的一至四层住宅，并各自办理了房产证。下列哪些说法是正确的？（多选）
A.甲、乙、丙、丁有权分享该住宅楼的外墙广告收入
B.一层住户甲对三、四层间楼板不享有民事权利
C.若甲出卖其住宅，乙、丙、丁享有优先购买权
D.如四层住户丁欲在楼顶建一花圃，须得到甲、乙、丙的同意
在设计网上考试时，应当按照由浅入深、渐进式的学习规律，将网上测试题分为基础练习、强化练习和物权司考题，由学生在网上自测，并通过信息技术设置练习答案和学生自测分数，以此作为课外学习的成绩考核依据。
四、结束语
国家正在积极推进创新型社会的建设，大学教育承载着培养创新型人才的时代使命，是引领社会进步潮流的方向舵，是构筑中国创新社会的助推器。建构主义为大学专业课教学模式的革新提供了良好的理论支撑，在大学课堂中推广应用建构主义的教学理念，乃是落实培育学生创新观念的重要举措之一。在物权法学课程的教学过程中贯彻建构主义是造就法科学生主动学习、创新思维的重要环节。这需要教师领会建构主义原理，并在教学环节中因材施教，灵活运用，总结经验，让建构主义落地生根、开花。推而及之，如果中国大学教师都在实践中创新探索专业课的教学改革，未来创新型社会人才必然不断涌现，中国创新型社会的铸成也就指日可待。
[参考文献]
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[3]Vrasidas，C.Constructivismversusobjectivism：impli？鄄cationsforinteraction，coursedesign，andevaluationdistanteducation.InternationalJournalofEducationalTelecommunications，2000（4）：359.