什么是生物芯片？
1.生物芯片
“生物芯片”实际上是一种微型多参数生物传感器。它通过在一微小的基片表面固定大量的分子识别探针，或构建微分析单元和系统，实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞或其他生物组分准确、快速、大信息量的筛选或检测。基因芯片，又称DNA微探针阵列（microarray），是一种最重要的生物芯片。它集成了大量的密集排列的基因探针，通过与被检测的核酸序列互补匹配，进行序列测定。基因芯片能够在同一时间内分析大量的基因，实现生物基因信息的大规模检测。
基因芯片的重要性可以与20世纪建设中的北京生物芯片中心。
50年代把单个晶体管组装成集成电路芯片相比，它将会对21世纪生命科学和医学的发展产生无法估计的影响。基因芯片可以大大推进包括人类（后）基因组计划在内的各类基因组研究；通过比较不同个体或物种之间以及同一个体在不同生长发育阶段、正常和疾病状态下基因转录及其表达的差异，寻找和发现新的基因，研究它们在生物体发育、遗传、进化等过程中的功能；基因芯片可为研究基因调控网络及其机理，揭示不同层次多基因协同作用的生命过程提供手段，将在研究人类重大疾病如癌症，心血管病等相关基因及作用机理方面发挥巨大的作用。
基因芯片的相关技术包括：基因芯片的制备技术，靶基因的制备、杂交和检测，基因芯片设计和杂交图像分析等生物信息学问题，以及基因芯片的应用。
2.分子生物学
分子生物学是当代生命科学基础研究中的前沿，开辟了现代生物学的全新局面，在另一方面它又使生物学以空前主动的势态，对人类物质生产和社会生活产生重大影响。
1973年重组DNA获得成功，开创了基因工程，以此为基础，生物技术作为前途远大的高新技术产业在世界范围兴起，生物工程将成为现代化的大工业，与此同时还极大地推动了医学和农业科学的实践，在这些领域中正展示出广阔的应用前景。它包括以下几个研究热点课题：
（1）结构生物学：研究生物大分子，特别是蛋白质的结构测定以及功能的关系。1993年科学家正式提出结构生物学的时代已经到来。
分子生物学研究的几大热点课题是哪些？
（2）新生肽链的折叠：蛋白质分子要有一定的结构才能体现生物学功能，翻译过程所产生的多肽链是如何产生具有生物活性的蛋白质的问题，是蛋白质折叠研究的热点之一，我国的科学家称之为第二遗传密码。
（3）人类基因组计划（HGP）
HGP由美国在1990年提出并实施，计划用15年时间，投入30亿美元，完成人类全部24条染色体的30亿个碱基序列测定，主要的任务包括遗传图谱、物理图谱、序列图谱、基因图谱等。
3.脑科学
在生命科学乃至所有科学中，有关脑的高级功能是最令人感兴趣的。在过去一个世纪内，脑科学的研究取得了突飞猛进的发展，所取得的成果超过了以往的总和。特别是20世纪后半叶，在学习与记忆机制、视觉信息加工、神经系统发育、精神和神经疾病、人工智能等领域取得了重大进展。
脑科学是怎样一门学科？
脑科学是一门综合性的学科，需要用整合的方法将分子、细胞、器官、行为等多个层次，利用分子生物学技术、计算机技术等多种手段来进行研究。
脑研究正处在一种革命性的变化之中，对脑的功能在细胞和分子水平上所做出的重要发现正使我们逐渐认识基本的神经生理事件如何转译为行为。
脑科学中发生的技术上的革命，已经有可能在无创伤的条件下仔细分析活的大脑，确定因患某些神经疾患而受损的脑区域，并开始了解记忆过程的复杂结构。另一方面，数学、物理学、计算机科学的进展，已使人们成功地设计了神经网络模型，并模拟其动态相互作用。分子生物学和分子遗传学的发展已开始为某些神经精神疾患的诊治提供有效的手段，正是这些进展所提供的广阔前景，在科学家的倡议下，20世纪90年代被命名为“脑的十年”以大力促进神经科学的蓬勃发展。中国提出了“脑功能及其细胞和分子基础”的研究项目，并列入了国家的“攀登计划”。
攀登计划从哪年开始实施？
攀登计划是为了加强基础性研究而制订的一项国家基础性研究重大项目计划。攀登计划是我国基础研究工作的重要组成部分。攀登计划自1991年开始实施，先后有45个项目列入该计划。
脑科学的“攀登计划”困难与挑战并存，脑科学的研究已经被公认是20世纪生命科学研究的重要课题。美国101届国会通过一个议案：“命名1990年1月1日开始的十年为脑的十年”，欧共体成立了“欧洲脑的十年委员会”及脑研究联盟（有主页）；日本推出了“脑科学时代”计划纲要。美国国立健康研究院在20世纪90年代后期还发布了研究指南，把人脑课题列为重点招标课题。
4.生物信息学
生物信息学是上世纪80年代末随着基因组测序数据迅猛增加而逐渐形成的一门交叉学科。
生物信息学以核酸、蛋白质等生物大分子数据为主要对象，以数学、信息学、计算机科学为主要手段，以计算机硬件、软件和计算机网络为主要工具，对浩如烟海的原始数据进行存储、管理、注释、加工、解读，使之成为具有明确生物意义的生物信息。通过对生物信息的查询、搜索、比较、分析，从中获取基因编码、基因调控、核酸和蛋白质结构功能及其相互关系等知识。在大量信息和知识的基础上，探索生命起源、生物进化以及细胞、器官和个体的发生、发育、衰亡等生命科学中的重大问题，想清楚它们的基本规律和内在联系，建立“生物学周期表”。它对本世纪生命科学具有不可估量的奠基和推动作用。
5.人工生命
人工生命的研究手段有哪些？
“人工生命是这样的一个研究领域，它致力于通过把隐藏在生命现象背后的基本的、动态的原理抽象出来的，并在其他的物理媒介（如计算机）上重现这一过程，使之可以进行全新类型的实验操作和检验，从而理解生命。”总体上说，人工生命的核心事调用适当的非生命过程的手段，通过对生命的基本特征（新陈代谢、生长、繁殖、遗传、变异、学习、进化等）进行模拟，以深化人们对生命现象的认识和施展与广泛的时间应用。
人工生命的研究手段大致有三：软件、硬件与湿件。其中，软件法以计算机程序作为模拟生命过程的载体；硬件法通过机械和电子的手段再现生命的某些属性；湿件法则是指采用化学或物化的方法，在溶液系统中从分子水平模拟生命现象。今天，对人工生命的研究已经深入到生命现象的各个层次，从分子、细胞、器官、个体，到种群甚至生态系统。
人工生命的研究有着重要的理论意义和广泛的应用前景。在工程方面，自适应机器人与机器人群体的研究已逐渐接近实用阶段；在基础生命科学研究方面，人们正使用人工生命的方法探索一系列问题：生命起源、细胞起源、多细胞生物起源、性别起源、生物发育、生物行为、脑与认知科学，等等。因为这些现象多数已不可能再在自然界中观察到，也难于在实验室中重现，而人工生命则提供了一种可贵的模拟实验手段。
在基础生命科学研究方面，人们正探索一系列问题，例如生命起源，此外，在社会科学方面，人工生命也可用于研究语言的进化、文化的起源与演变、经济学的市场模拟，等等。
