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赵斌 著

图书标签:

• 生物数学
• 数学建模
• 生物统计
• 交叉学科
• 理论生物学
• 数学生物学
• 生态数学模型
• 动力系统
• 非线性动力学
• 计算生物学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030505385

版次：1

商品编码：12019399

包装：平装

丛书名： 博士后文库

开本：16开

出版时间：2017-01-01

用纸：胶版纸

页数：197

字数：249000

正文语种：中文

内容简介

　　《生物数学思想研究》作为一部论述生物数学思想的专著，尝试将生物数学思想从其内部打通，以生物数学思想的起源与形成为主线，通过透析生物数学思想演变的内在逻辑，窥觅到它的产生和发展是环环相扣的有机的统一体。
　　《生物数学思想研究》首先对生物数学的思想体系进行整体梳理。然后把握生物数学思想产生和发展过程中各个阶段的关键点；选择具有代表性的种群动态数学模型的产生和发展过程作为突破口，并详细介绍这类生物数学模型在产生和发展过程中所经历的15种形态；详尽分析生物数学四大分支的起源与形成过程；选择生物数学思想演变过程中的5位代表人物进行个案分析；细致探析生物数学的社会化过程；给出生物数学思想未来发展方向的三点展望。最后，叙述中国生物数学的开拓过程。
　　全书重点突出，脉络分明，注意引用生动的案例和丰富的图表，可供综合大学、农林院校对生物数学思想感兴趣的本科生和研究生以及相关专业的教师阅读参考。

内页插图

目录

第1章 绪论
1．1 选题背景与意义
1．1．1 背景
1．1．2 意义
1．2 研究思路与创新点
1．2．1 研究思路
1．2．2 创新点
1．3 什么是生物数学——历史的理解
1．3．1 生物数学概念厘定
1．3．2 生物数学的主要分支

第2章 生物数学思想的诞生：从沈括的种群模型到混沌种群动态数学模型．
2．1 沈括的种群模型
2．2 斐波那契的种群动态数学模型
2．3 徐光启的人口增长模型
2．4 格朗特的生命表模型
2．5 欧拉的人口几何增长动态数学模型
2．6 传染病动态数学模型
2．7 马尔萨斯模型
2．8 逻辑斯谛模型
2．9 洛特卡．沃尔泰拉模型
2．10 洛特卡-沃尔泰拉模型的扩展模型
2．11 单种群扩散动态数学模型
2．12 多种群扩散动态数学模型
2．13 复合种群动态数学模型
2．14 霍林种群动态数学模型
2．15 混沌种群动态数学模型
2．16 小结

第3章 生物统计学思想的起源与发展
3．1 拉普拉斯思想
3．2 凯特勒特思想
3．3 孟德尔思想
3．4 高尔顿思想
3．5 卡尔·皮尔逊思想
3．6 戈塞特思想
3．7 费希尔思想
3．8 奈曼一伊亘．皮尔逊假设检验理论
3．9 生物统计学常用术语与指标的产生
3．9．1 总体与样本
3．9．2 参数与统计量
3．9．3 试验设计法
3．9．4 点估计
3．9．5 区间估计
3．9．6 假设检验
3．9．7 统计决策理论
3．10 元分析生物统计思想
3． 10．1 元分析与确定性模型
3． 10．2 元分析与随机性模型

第4章 数量遗传学思想的产生和发展
4．1 孟德尔与数量遗传学
4．2 哈代．温伯格遗传平衡定律
4．3 摩尔根思想
4．4 数量遗传学思想的产生与发展
4．5 沃森·克里克脱氧核糖核酸右手双螺旋结构
4．6 木村兹生思想
4．7 拓扑数量遗传学思想

第5章 数学生态学思想的产生和发展
5．1 奥德姆思想
5．2 麦克阿瑟思想
5．3 罗伯特·梅思想
5．4 数学生态学中的牛顿定律
5．5 数学生态学中的模糊数学思想

第6章 生物信息学思想的起源与发展
6．1 遗传算法思想的产生和发展
6．2 生物网络数学模型的产生和发展
6．3 生物信息学中的主要数学思想

第7章 五位重要人物对生物数学思想发展的影响
7．1 孟德尔对生物数学思想发展的影响
7．2 沃尔泰拉对生物数学思想发展的影响
7．3 高尔顿对生物数学思想发展的影响
7．4 费希尔对生物数学思想发展的影响
7．5 拉谢甫斯基对生物数学思想发展的影响

第8章 生物数学思想的社会化及发展方向展望
8．1 生物数学思想的社会化
8．1．1 生物数学专门期刊的创办
8．1．2 生物数学专著的出版
8．1．3 生物数学社团的成立．
8．1．4 生物数学奖励
8．2 生物数学的发展方向展望
8．2．1 生物数学将广泛渗透与应用于生物医学
8．2．2 多物种复合种群模型将趋于成熟
8．2．3 将创造出更适合于生物学的新数学

第9章 中国生物数学：从摸索到辉煌
9．1 生物数学思想在中国的早期发展
9．1．1 6位学者的开创性工作
9．1．2 数学生态学学术活动
9．1．3 生物数学讨论会
9．2 中国生物数学教育的兴办
9．3 生物数学社团的产生
9．4 生物数学专门期刊的创办
9．5 生物数学专著的出版及重要记载
9．6 生物数学学术会议频繁开展
9．6．1 全国性生物数学学术会议
9．6．2 省级生物数学年会
9．6．3 国际生物数学学术会议
9．6．4 双边生物数学会议
9．7 小结
参考文献
索引
结束语
编后记

前言/序言

　　人类很早就从植物中看到了数学思想：花瓣对称地排列在花托边缘，整个花朵几乎完美无缺地呈现辐射对称形状，叶子沿着植物茎秆相互叠起；有些植物的种子是圆的，有些呈刺状，有些则是轻巧的伞状……所有这一切向我们展示了许多美丽的生物数学思想。
　　生物数学思想真的是很自由、很有青春气息的思想，它兼有生命科学思想和量化科学思想的特征。我不知道你是否能感受到利用生物数学思想解决生物学难题时的快感，不知道你能否感受到生物数学思想随其实践而活跃起来的奔放，还有生物数学思想带给你的刺激。我将从生物数学思想研究者的角度带你去享受生物数学思想带来的幸福和快乐。不过想要享受其中的快乐，是要付出的。一开始探索生物数学思想也许很容易被挫败信心，但是一句话，“不要在意那些细节”。不管你以怎样的心态来体验生物数学思想的发展路途，你都要做好努力付出的准备，并且要坚持下去。我只是想说，如果你选择了研究生物数学思想，你就多爱它一点，它会翻倍回报你的；如果你不想让解决生物学难题变成一种单调乏味并且没有头绪的工作，那你就应当走上体验生物数学思想的这条幸福的道路上来。希冀你能通过本书打开思路，了解生物数学思想是如何在已有思想基础上，对多种思想进行选择和组合、调整和生成新思想，以改变以往处理生物学难题的方式，使解决生物学难题的思想产生实质性的变化，进而促进生物数学思想的发展。
　　作为一名来自农林院校的生物数学教师，我从2006年开始接触生物数学思想，到现在已近十年了。无论怎么看，生物数学思想都与我的职业生涯和事业发展很有缘分。刚近距离接触生物数学思想时，应该每个人的感觉都出入不多吧。没想到我随手写的一篇生物数学文章在《西北大学学报（自然科学版）》上发表次日即被数十位学者转载或引用，我后来尝试了许多生物数学思想模式，没想到我误打误撞地走进了生物数学思想的世界外围。
　　学科交叉成为“生物数学思想”的生长点，然而生物数学思想的发展并不是一帆风顺的。生物数学思想的演变过程是生物数学家们克服困难和战胜危机的斗争过程，是蕴涵了丰富的生物数学思想的发展过程。“生物数学思想”作为近现代科学中最令人震撼的创造之一，凝聚着大量生物数学家心智奋斗的结晶。对许多人来说，在享受着这些结晶所带来的幸福生活时，应该去了解其结晶的过程。从这个角度来看，研究生物数学思想确实是“有用的”，而以往对生物数学思想的产生与发展关注不够，相关研究成果较少。

好的，这是一份针对一本名为《生物数学思想研究》的图书所撰写的不包含该书内容的详细图书简介。 --- 《生命之境：从微观结构到宏观生态的数学图景》 （图书简介） 内容提要 本书是一部跨学科的深度探索之作，旨在揭示生命现象背后蕴含的数学规律与逻辑结构。我们不再将生物学视为纯粹的观察与描述，而是将其视为一个由复杂系统、动态过程和优化原理构成的宏大数学模型。全书分为五个核心部分，层层递进，从细胞层面的结构生成，到物种间的相互作用，再到种群的长期演化，构建起一个完整而严谨的生命科学数学框架。 第一部分：细胞与形态的几何基础 本部分聚焦于生命体的微观尺度，探讨生物结构是如何通过最优化的几何原理得以实现的。我们深入研究了拓扑学在生物形态发生中的作用，例如，囊泡、管道系统以及复杂的蛋白质折叠如何遵循最小表面能原理或特定的拓扑约束。 详细阐述了反应-扩散系统（Reaction-Diffusion Systems）在模式形成中的核心地位。从著名的图灵机制到更复杂的非线性耦合模型，我们解析了斑马条纹、动物皮毛花纹乃至器官发育中边界形成的数学驱动力。这不仅是关于“为什么是这种形状”，更是关于“在何种数学条件下可以产生这些形状”的深入探讨。此外，本书还系统梳理了晶格理论与细胞排列的关系，展示了晶体结构原理如何被生物体高效地借鉴和修改，以实现力学上的稳定性和功能上的最优性。我们特别关注了微分几何在描述细胞膜曲率与张力中的应用，揭示了细胞骨架力学与形态维持之间的微妙平衡。 第二部分：动态系统与生理过程的建模 本部分将视角转向生命活动的瞬时性与周期性。生理活动本质上是高度动态的非线性过程，本书运用常微分方程（ODE）和偏微分方程（PDE）来刻画这些复杂系统。 我们详细分析了神经元脉冲的动力学模型，从霍奇金-赫胥黎模型到简化的捕获模型，理解信息如何在生物网络中被编码和传输。在代谢层面，本书深入剖析了代谢网络的流平衡分析（Flux Balance Analysis, FBA）及其扩展，将其视为一个基于网络拓扑和酶活性的线性规划问题，用于预测细胞的生长和物质转化效率。振荡器理论被引入，用以解释心跳、呼吸以及昼夜节律的周期性，并探讨了稳态（Limit Cycle）与混沌（Chaos）在生理失调中的潜在意义。 第三部分：种群生态学中的微分方程与概率论 进入宏观领域，本书转向描述群体行为与环境的相互作用。种群动态学是本部分的核心。我们超越了基础的指数增长模型，重点探讨了逻辑斯蒂增长模型（Logistic Growth）及其时间延迟形式，分析资源限制如何塑造种群增长的轨迹。 捕食者-猎物模型（Lotka-Volterra）被详尽解析，并引入了空间维度和环境波动性，探究其相平面分析和长期稳定性。更进一步，本书引入了随机过程来处理环境噪声和个体差异。种群的扩散与迁移被建模为随机游走问题，结合反应项分析物种在异质环境中的分布格局。我们还探讨了竞争模型，尤其是竞争排斥原理的数学条件，以及资源分配策略对种群可持续性的影响。 第四部分：遗传与演化的信息论视角 生命的核心在于信息的存储、复制与变异。本部分从信息论和统计物理的角度重构演化过程。 我们首先应用信息熵来量化基因组的复杂性与冗余度，并探讨突变和选择如何影响信息量的动态变化。进化博弈论（Evolutionary Game Theory, EGT）被用作核心工具，分析策略的稳定性和频率依赖选择。我们详细推导了复制子方程（Replicator Equation），展示了适应度景观如何驱动种群向演化稳定策略（ESS）演化。此外，本书还运用概率模型来处理分子进化中的随机漂变和基因流动，对比了中性理论与选择理论在解释分子多样性上的数学差异。 第五部分：复杂网络与生物系统的互联性 在生命的最后阶段，本书着眼于系统的整体性，将生物体视为一个庞大的复杂网络。从分子到器官，信息的传递和物质的交换都依赖于连接结构。 我们详细分析了生物网络的拓扑属性，如小世界效应、无标度特性（Scale-Free）及其在蛋白质相互作用网络（PPI）、代谢网络和神经元连接中的生物学意义。本书运用图论来评估关键节点的鲁棒性和脆弱性，解释了为何某些网络结构更能抵抗随机扰动或针对性攻击。最后，我们探讨了网络动力学在群体行为中的应用，例如疾病传播模型（如SIR模型）如何通过网络结构来预测流行病的扩散速度和范围，强调了结构在功能实现中的决定性作用。 本书特色 本书的叙事风格严谨而富有洞察力，力图在数学的精确性与生物学的直观性之间架起一座坚实的桥梁。书中包含了丰富的数学推导、清晰的图表示例和对关键生物学问题的严格论证。它不是一本单纯的数学教科书，也不是一本基础的生物学入门读物，而是为有志于在生命科学前沿进行定量研究的学者、研究生和高级本科生提供的一套完整的、以数学为核心的思维工具箱。阅读本书将使读者能够用一种全新的、结构化的视角去审视和解析生命的奥秘。 ---

评分☆☆☆☆☆

手捧着这本书，一股浓厚的学术气息扑面而来。从书名就能感受到其研究的深度和前沿性。我一直觉得，生命科学的奇妙之处在于其纷繁复杂的现象背后，可能隐藏着某种更为根本的秩序。而数学，作为描述宇宙秩序的最普适的语言，无疑是探索这种秩序的绝佳工具。这本书的内容，仿佛为我打开了一扇全新的窗户，让我看到了生物学研究中那些不为人知的“幕后英雄”——数学模型。书中对各种生物数学模型的应用场景和局限性进行了深入的探讨，并且常常引用大量的文献和研究案例，这充分体现了作者扎实的学术功底。我个人比较关注其中关于疾病传播模型和药物动力学模型的部分，作者以严谨的数学逻辑，解释了病毒如何传播，药物如何在体内发挥作用，这些都让我对当前的医学研究有了更深刻的理解。这本书不仅让我增长了知识，更重要的是，它启发了我用一种全新的、更具逻辑性和系统性的方式去观察和思考生命世界。

评分☆☆☆☆☆

这本《生物数学思想研究》的书页泛着淡淡的米黄色，触感温润，封面上“研究”二字显得尤为醒目，预示着它绝非一本轻松的读物。我一直对生命科学抱有极大的热情，但总觉得在现象层面徘徊，难以触及其本质。这本书的出现，恰好填补了我在这方面的认知空白。书中并没有直接给出“答案”，而是带领读者一起去“思考”，去探寻隐藏在生物体内部的数学逻辑。从细胞层面的分子动力学，到宏观层面的种群生态，作者都试图用数学的语言来描绘其内在的规律。我非常喜欢书中对“模型”的讨论，它不仅是工具，更是思维方式。理解了模型，才能更好地理解生物系统是如何运作的。虽然书中涉及的数学概念和方法对我来说有些陌生，但我能够感受到作者在力求用最清晰的方式去阐述，那些复杂的公式和图表背后，都承载着对生命奥秘的深刻洞察。这本书更像是一位循循善诱的导师，引领我一步步走进生物数学的殿堂。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧风格非常朴实，厚实的纸张，略带磨砂的触感，让人觉得它是一本值得细细品读的学术著作。我并非生物学或数学领域的专业人士，但一直对生命现象背后的逻辑与规律充满好奇。这本书的标题“生物数学思想研究”恰好触及了我一直以来模糊的认知边界。当我翻开书页，首先映入眼帘的是一些关于模型构建和数据分析的论述，这让我联想到很多科学发现的背后，都离不开严谨的定量分析。书中对各种生物学问题的数学建模过程进行了详细的介绍，从最基础的假设到最终的方程推导，每一步都显得逻辑清晰，环环相扣。我尤其对其中关于进化动力学和生态学模型的章节印象深刻，作者通过数学的视角，揭示了物种竞争、资源分配等复杂现象背后的简洁原理。虽然有些章节的数学推导过程略显艰深，但我相信这正是本书价值所在，它为我们提供了一个理解生命复杂性的全新工具。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，一种沉甸甸的学术氛围便扑面而来。它的装帧设计简洁大气，封面上“生物数学思想研究”几个字，就足以勾起我浓厚的兴趣。我一直认为，自然界中万事万物都遵循着某种规律，而数学，正是揭示这些规律最强大的工具。这本书，似乎就是将数学的严谨与生命的灵动巧妙地结合在一起。书中对生物学概念的数学化处理，以及数学模型在解释生物现象方面的应用，都给我留下了深刻的印象。作者在论述中，既有宏观的理论探讨，也有微观的具体案例分析，让我能够从不同的维度去理解生物数学的魅力。我尤其欣赏书中对于“为什么需要数学”的阐述，它不仅仅是工具的介绍，更是对一种思维方式的引导。这本书让我认识到，要想真正深入理解生命，拥抱数学的语言是必不可少的。它不仅拓展了我的知识视野，更重要的是，它激发了我对科学探索的热情，让我看到了学科交叉融合所能带来的巨大潜力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就有一种沉静而深刻的质感，深邃的蓝色背景搭配简洁的白色字体，仿佛在暗示着一种对生命本质的探索。我最初是被“生物数学”这个词所吸引，总觉得它像是两个截然不同的世界——感性的生命科学与理性的数学——之间搭建起的一座桥梁。拿到书后，我迫不及待地翻阅，试图从中寻找到那些隐藏在生命现象背后的数学规律。书中那些复杂的公式和图表，虽然起初让我有些望而却步，但随着阅读的深入，我开始逐渐体会到数学在描述生物系统动态演化、理解细胞信号传导、甚至预测种群数量变化等方面的强大力量。作者在解释这些抽象概念时，总是能巧妙地结合生动的生物学实例，让我这个并非数学专业背景的读者也能窥见其中精妙之处。整本书给我一种“顿悟”的感觉，原来生命的律动，真的可以被严谨的数学语言所描绘，这种跨学科的融合，让我对科学的认知又上了一个新的台阶，也激发了我对未来更多交叉学科研究的兴趣。