系统生物学 哲学基础 philosophical foundations思维导图
系统科学基础
军事系统工程
利用现代参谋科学方法和现代参谋组织, 在战略、战术,装备运用,组织指挥,后勤 保障等方面实施参谋职能的科学活动过程, 称为军事系统工程.
农业系统工程
农业是利用太阳光的能量,通过生物转化,生产 出人们所需要的食物、工业原料和生物能源,并 且改造自然,创造人类和生物本身所需要的理想 生态环境的产业.综合经营的农业,包括粮食作 物和经济作物的种植业、林业、牧业、禽业、 渔业,包括养蚕、养蜂、以虫治虫等昆虫利用, 包括利用微生物搞发酵饲料、沼气、微生物蛋 白质等,包括副业加工编织、淀粉、豆制品、手 工艺品等,即在传统的几业之外,还要加上生物 资源业和微生物业等生物工程和基因工程.
在科学技术体系结构中,系统工程如工程技术样, 用定量化系统方法处理大型复杂系统问题,系统 工程也是个总类名称.
系统的分类：
A、自然系统与人造系统.如年四季生态环境系 统与空调温室人造环境系统；太阳系统与卫星 系统.
B、实体系统与抽象（概念）系统.飞机系统与 虚拟飞行模拟系统；因特网与信息高速公路.
的相互影响. F、有序性.生与死的过程.如产品的生产——使用——损坏.
系统工程的三个特点：
A、研究的对象广泛,包括人类社会、生态环境、 自然现象和组织管理.
B、系统工程是门跨学科的边缘学科.不仅要涉 及数、理、化、生物等自然科学,还要用到社会 学、心理学、经济学、医学等与人的思想、行 为、能力等有关的学科,是自然科学与社会科学 的交叉学科.系统工程形成了套处理复杂问题的 理论、方法和手段,使人们在处理问题时,有系统 的整体的观点.
系统无处不在.
个蒸汽机自动调节器是个系统,部自动机器是个 系统,条生产线是个系统,个企业是个系统,个联 合企业体系是个系统,整个国民经济是个系统. 个生物个体是个系统,生物圈是个系统,岩石圈 是个系统,大气圈是个系统,整个自然界也是个 系统.个行政组织是个系统,整个社会是个系统, 整个社会组织中的各个要素本身也是个系统.有 小系统,大系统,也有巨型系统.有工程系统,生 物系统,经济系统,信息系统,也有社会系统.有 高速系统,也有慢速系统.有长久系统,亦有瞬态 系统.
系统生物学 绪论
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什么是系统生物学？
系统生物学是在细胞、组织、 器官和生物体整体水平上研究 结构和功能各异的分子及其相 互作用，并通过计算生物学来 定量阐明和预测生物功能和行 为。
杨胜利 院士
2004, 19（1）：31-34.
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系统生物学的分类
组学OMICS
基因组学 转录组学 蛋白质组学 糖组学 脂质组学 代谢组学 表观遗传组学 宏基因组学
系统生物学 (Systems Biology)
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A confusing concept
Revolution 支持者说： New Paradigm 21th Century Biology 含混不清 新瓶老酒
反对者说：
皇帝新装
The Scientist | Volume 17 | Issue 19 | 27 Oct. 6, 2003来自计算系统生物学
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21世纪的系统生物学
分子生物学、基因组 测序以及高通量测量 技术的进展，使生物 信息系统（BIS）的 建立成为可能
人类基因组计划 和各种组学技术 把生物学带入系 统科学的时代
稳态或 拟稳态
20世纪60年代生物化学系统理论（BST）
理论、模型 的数据不充分
20世纪70年代谢控制理论（MCT）
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两大技术支撑
实验技术 （Wet Part）
信息技术 （Dry Part）
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实验技术
基本技术 离心与层析 酶切与电泳 PCR技术 杂交和印迹技术 高通量术 ChIP-chip和ChIP-PET技 术 转基因生物、RNA干扰 各种显微示踪技术 等 38
Interaction
系统哲学引论-概述说明以及解释
系统哲学引论-概述说明以及解释1.引言1.1 概述系统哲学是研究系统的哲学学科，它关注系统的本质、结构、演化和运行规律。
系统哲学旨在通过整合不同领域的知识，揭示系统之间的相互关系和内在逻辑。
系统哲学的核心概念包括系统论、整体性、相互作用、自组织、反馈等。
系统哲学的发展源远流长，可以追溯到古希腊哲学家亚里士多德的思想。
然而，系统哲学在20世纪才真正形成并受到广泛关注。
系统哲学的兴起得益于科学的发展和现代思维方式的改变，人们开始认识到世界是复杂、动态、相互联系的，传统的分析方法已无法完全把握事物的本质。
系统哲学在多个学科领域有着广泛的应用，如物理学、生态学、社会学、管理学等。
它为我们理解和描述复杂系统提供了框架和方法。
通过系统哲学的思维方式，我们可以超越传统的学科边界，深入探究事物间的关联性和整体性，从而更好地解决实际问题。
未来，随着科技的进步和人类对复杂性的理解不断深入，系统哲学将继续发展壮大。
尤其是在面对全球性挑战和系统性风险时，系统哲学的思维方式将更加重要。
它有助于我们认识到整体的重要性，理解系统间的相互依赖和相互影响，从而为我们提供更全面、科学的思考和决策基础。
1.2文章结构文章结构部分主要用来介绍本文的整体结构和各个部分的内容安排。
本文共分为三个主要部分，分别是引言、正文和结论。
引言部分（Introduction）将概述全文的主题，并说明文章的结构和目的。
在本文中，引言部分将包括以下内容：1.1 概述（Overview）：简要介绍系统哲学的基本概念和研究对象，以便读者能够快速了解这个领域的背景和意义。
1.2 文章结构（Article Structure）：详细描述本文的整体结构和各个章节的内容安排。
本文将分为引言、正文和结论三个主要部分，每个部分中又有具体的小节，以逐步展开讨论系统哲学的定义、起源和发展，以及它的意义、应用和未来发展方向。
1.3 目的（Purpose）：阐明本文的写作目的和意义，即为读者提供系统哲学领域的入门知识，并探讨其在哲学和实践领域的应用，以进一步促进学术研究和社会发展。
系统的哲学知识点总结
系统的哲学知识点总结哲学是对人类思维、存在和价值等基本问题进行探讨和思考的学科，是一门集合了哲学思想、哲学理论和哲学方法的学科。
哲学作为一门学科，涉及到了众多的知识点和思想体系，本文将对哲学知识点进行系统的梳理和总结。
一、哲学的基本概念1. 哲学的含义哲学一词源于希腊语，意为“爱智慧”或“追求智慧”。
它是一门探讨人类思维、存在和价值等基本问题的学科。
哲学是一种对世界、人生、人类思维、道德、美学等问题进行深入思考的学科。
2. 哲学的特点哲学是一门普遍性的学科，它关注的是人类普遍的问题，是一种超越时代和文化的思考方式。
哲学是一门理性的学科，它强调通过思维和理性分析来解决问题。
哲学是一门探索性的学科，它致力于探索人类存在和思维的本质。
3. 哲学的分类哲学可以分为形而上学、认识论、伦理学、美学、政治哲学等不同的分支学科。
形而上学探讨实体的本质和存在的原理，认识论关注知识的来源和真理的标准，伦理学研究道德和价值，美学研究美与艺术，政治哲学研究政治和社会秩序等。
二、哲学史1. 古希腊哲学古希腊哲学是哲学的起源，它包括了前苏格拉底时期的自然哲学和后苏格拉底时期的人文主义哲学。
前苏格拉底哲学家主要关注自然和宇宙的本质，代表人物有提利维亚、毕达哥拉斯等；后苏格拉底哲学家强调人类的思维和伦理，代表人物有苏格拉底、柏拉图和亚里士多德等。
2. 中世纪哲学中世纪哲学是基督教哲学的时期，它以信仰和神学为中心，代表人物有奥古斯丁、阿奎那和伽利略等。
3. 文艺复兴哲学文艺复兴哲学是哲学的转折期，它以人文主义和启蒙思想为主导，代表人物有马基雅维利、培根和笛卡尔等。
4. 近代哲学近代哲学是哲学的重要发展时期，它以理性主义和经验主义为争论的焦点，代表人物有休谟、康德和黑格尔等。
5. 现代哲学现代哲学是哲学的当代阶段，它注重哲学的多元化和批判性思维，代表人物有尼采、胡塞尔和海德格尔等。
三、哲学思想1. 唯物主义唯物主义是一种关于物质世界的哲学思想，它强调物质对意识的决定作用，认为世界的本原和根源在物质实体中。
系统生物学简介systemsbiology
Database, schema standards
Modelling; ODEs, Constraint-based optimisation, Solving inverse problems, Novel strategies
Iteration between theory and experiment
一个自稳态系统是一个开放系统，通过由相互依赖的调控 机制严格控制的多重动态平衡来维持其结构和功能
History
• Term coined at 1960s, however theoretical people and experimental biologists diverged • Renaissance at 1990s
Genome-wide protein-metabolite binding constants Regulatory interactions Genome-wide protein-protein binding constants
Experimentation Analysis
Genome-wide high-throughput enzyme kinetics
Model organism/ system of choice
Transcriptome Proteome Metabolome
New theory
New methodology
Genome-wide protein-inhibitor binding constants (Chemical genetics)
E. Schrödinger (1944) What is life? Cambridge University Press
生物科学素养
思考：演绎思维有什么价 值？
❖ 是生物科学知识系统化 的工具。
❖ 是思维创新的重要工具。 ❖ 是批判性思维的基础。
（3）类比思维 薛定谔
Erwin Schrodinger 《生命是什么》1944年
（二）形象思维 是以表象为思维材料而进行的思维。
表象（image） 记忆表象 创造表象
❖ 小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖。现要 选育矮秆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马 铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂 合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉 （Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种。请分别设 计小麦品种间杂交育种程序，以及马铃薯品种间 杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要 说明。（写出包括亲本在内的前三代即可）
器官 节肢动物 裸子植物 细胞学说 生物进化论
DNA双螺旋结构 遗传密码 基因
三、生物学中的自然哲学 1.生命的本质 2.生物的价值 3.生物界的发展
1.生命本质 活力论vitalism——机械论mechanism—— 目的论teleology——系统论systematology（生
命自组织）
你知道“分子与细胞”模块中为什么加一个 知识点：“说明生物大分子以碳链为骨 架？”
推理有哪些形式？
（1）归纳推理 inductive inference 人体所有器官都是由细胞构成
——细胞是组成人体的基本结构单位。 观察过的动物器官都是由细胞构成的
——细胞是组成动物体的基本结构单位。
不完全归纳为什么可以得出科学的结论呢？
无反例。
——简单枚举推理
典型的、客观的、内存联系 ——科学归纳推理
贝塔朗菲（1901～1972）Bertalanffy， Ludwig von
系统论 系统科学哲学
非线性相互作用与竞争和协同
对于非线性相互作用，作用的总和不等于每一部分 相加的代数和，由于非线性相互作用导致了系统的整体 行为。反过来说 ，系统之所以有整体行为，只是因为系 统内部要素之间存在着复杂的非线性作用。 非线性相互作用构成了竞争和协同关系辩证关系的 自然科学基础。 以非线性相互作用为基础的竞争和协同是不可分离 的纠缠在一起的。
竞争和协同的创造性与目的性
竞争造成了系统中的涨落，带来了系统中各个子系统在获 取物质、能量和信息方面出现非平衡，子系统之间相互作用通 过涨落达到有序。这个过程揭示了竞争反映了系统发展演化的 创造性因素。 协同使涨落放大，协同使系统具有整体性、稳定性，也使 得系统的演化表现出某种确定不移的倾向，其发展演化的行为 是目的行为。也就是说，协同反映了系统演化发展之中的确定 性、目的性因素。
层次的类型和方法ห้องสมุดไป่ตู้
我们可以从系统的横向揭示系统的多种状态及其 共性，这就是系统的类型性。
系统的层次性案例
精神现象：大脑具有皮层功能定位的差异，又有 皮层分工的不同，人的精神现象往往是主要与大脑的 一定功能定位区、一定的皮层相联系的，同时也要涉 及其他区域和层次，而对于复杂的的精神现象，则必 定是多功能区、多皮层之间发生联合作用的结果，譬 如对情、意的统一思维，则正是其物质基础——大脑 这样的多层次、多部位系统的协同整合作用的结果。
协同
协同反映的是事物之间、系统或要素之间保持合作 性、集体性的状态和趋势。这与竞争反映的是事物、系 统或要素保持的个体性的状态和趋势正好相反。 （1）协同是相互联系的个体之间的一种基本关系。 （2）耗散结构理论、协同学和超循环理论等自组织 理论都认识到竞争基础之上的合作和协同对于系统演化 发展具有重要意义。 （3）协同和竞争是相互依存的。 （4）协同反映的是过程的关系。
系统哲学知识点总结
系统哲学知识点总结一、基本概念1、系统系统是指由若干部分组成的整体，这些部分之间存在着某种关系，是一个相互联系的有机整体。
在系统理论中，系统可以是自然界的事物，也可以是人为建构的实体。
系统的研究关注的是系统整体性、结构和功能，以及系统中各个部分之间的相互作用和相互影响。
系统哲学强调了解系统的内在联系和相互作用，强调整体性和综合性的看待和解决问题。
2、整体性整体性是系统哲学的基本概念，指系统整体具有独特的性质和功能，整体不仅仅是部分的集合，而是部分之间有机地结合在一起，构成了一个具有独特功能和结构的整体。
整体性是系统的基本特征，也是系统哲学研究的重点对象。
3、结构结构是系统的组成部分及其之间的联系和组织方式，是系统内部的有机构造。
系统哲学关注系统的结构特点和组织形式，研究系统的层次结构和功能结构，深入探讨系统内部的相互关系和作用。
4、相互关系系统中的各个部分之间存在着各种复杂的相互关系，包括协调、互补、制约等多种关系，这些相互关系构成了系统的内在结构和动态发展的基础。
相互关系是系统哲学研究的重要内容，也是理解系统整体性和活力的关键。
5、互动作用互动作用是系统中部分之间相互影响和相互作用的一种表现，是系统发展和演化的动力之一。
系统哲学注重研究系统内部的互动作用，探讨互动作用对系统结构和功能的影响，揭示系统内部的复杂性和多样性。
二、历史渊源系统哲学的概念起源于系统论，系统论源于古希腊的思想家，如亚里士多德、柏拉图和亚克西米德等。
亚里士多德在其著作《物理学》中提出了事物的整体性和结构性的思想，认为世界是由各种事物的整体组成的，世界的现象和规律是由整体的结构和互动所决定的。
柏拉图强调了观念的整体性和内在联系，提出了观念的整体和综合性的观点。
亚克西米德在其著作《浮力定理》中提出了机械原理和静力学的基本原理，揭示了自然界事物的整体性和结构性。
这些古代思想家的思想为系统哲学的发展奠定了基础。
现代系统哲学的概念始于二十世纪初的系统论，系统论的思想源自于普遍的系统观念和整体性观念。
系统科学的基本原理
第八章系统科学的基本原理系统科学的哲学依据，归根到底是唯物辩证法。
唯物辩证法的核心是对立统一、质变量变、变化发展，用之于系统研究，就是强调整体论与还原论、分析与综合、定性描述与定量描述、局部描述与整体描述、确定性描述与不确定性描述、静态描述与动态描述、理论方法与经验方法等的结合，这些结合是系统科学的精髓所在。
涌现性、层次性、开放性、目的性、稳定性、突变性、自组织性和相似性，是种种系统的八种基本特性，每种基本特性是系统的一个基本方面，将他们进行概括、归纳，形成了系统科学的八条基本原理。
1．涌现性原理涌现性原理指的是，系统是由若干要素组成的具有一定新功能的有机整体，各个要素一旦组成系统整体，就具有独立要素所不具有的性质和功能，形成了新的系统质的规定性，从而表现出整体的性质和功能不等于各个要素的性质和功能的简单加和。
整体和部分系统的整体和部分之间，实际上存在三种关系，即：整体大于部分和——“三个臭裨将，顶个诸葛亮”；整体等于部分和——机械的加和，一堆沙子，一筐水果，全部员工工资的加和；整体小于部分和——“一个和尚挑水喝，两个和尚抬水喝，三个和尚没水喝”。
部分和是否等于整体，其实质就在于部分之间是否存在协同作用。
部分之间如果具有协同作用，那么对于由协同作用所决定的性质而言，整体就会大于部分和；部分之间没有协同作用，实际上是不存在相互作用，各个部分仍然是各自独立的，那么就这种互不相关的性质而言，部分和就等于整体。
部分之间如果也存在着相互作用，但这种相互作用不是协同的相互作用，他们没有造成所论方面的整体的优势，三个和尚互相扯皮就反而没有了水喝，其结果可以表述为整体小于部分和。
例，方向各异的矢量求和。
注意整体与部分是有区别的，但这种区别是有条件的、相对的，在一定的情况下可以发生转变。
分析和综合分析把整体分解为部分来加以认识，认识部分是分析的主要任务。
科学研究是离不开分析的，离开了分析就不可能深入事物的内部，就不能剖析事物的细节，分析是认识走向深化的前提。
生物科学的哲学思维和方法论
生物科学的哲学思维和方法论生物科学是一门研究生命现象和生命规律的学科，其核心在于探究生命的本质和生物现象的基本规律。
而要深入探究生物学，必须具备哲学思维和方法论的支持，这些支持在研究中起到了至关重要的作用。
一、生物学的哲学观点生物学的哲学观点可以概括为三个方面：生命观、生物学的物质基础和生物学的方法论。
首先，生命观是生物学的哲学基础之一，是对生命本质的阐述。
生命的本质是什么？是心理、精神、物质、能量或其他因素的总和吗？这些问题一直是哲学家们探究的难题。
生物学的观点认为，生命是一套深奥而复杂的生物学基本现象，其包括了所有生命体的属性和规律。
这些属性包括生长、发育、代谢、繁殖等等，而这些属性的具体表现是由一定的结构和功能决定的。
因此，生物学将生命定义为一套生物结构和功能的综合体，这是生物学哲学观点的核心之一。
其次，生物学的物质基础也是生物学哲学观点的一个重要方面。
生物学以生物体作为研究对象，生物体由许多生物大分子、细胞器官、细胞等部分组成。
细胞是生命的基本单位，它由无数的不同分子组成，包括蛋白质、核酸、糖等等。
这些分子是由原子和分子等物质构成的，生命的基本单位是由这些物质组成的。
因此，生物学哲学观点认为，生命是一种由物质构成的现象，它与化学现象和物理现象具有相似性和区别性。
最后，生物学的方法论也是生物学哲学观点的重要部分。
生物学的方法包括实验、观察、分析、归纳等，这些方法都是基于科学理论和观测数据的。
生物学方法要求科学家具备科学精神和科学素养，即诚实、客观、精确、批判性思维等，同时还需要具备一定的逻辑思维能力、实验技能和问题解决能力等。
二、生物学在哲学中的地位生物学在哲学中占据着重要的地位。
在哲学的自然科学中，生物学属于最基础的一门科学。
其他自然科学如化学、物理学都可以从生物学中得到启示和指引，各种理论和方法也都在生物学中得到了应用和发展。
生物学的深入研究和探索有助于对生命世界的认识和理解，有利于探究哲学上的相关问题。