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超级计算机在科学计算中的应用研究超级计算机是指在高性能计算领域中性能和处理速度极高的计算机，通常由数百甚至上千的处理器并联构成。
超级计算机的应用领域非常广泛，无论是科学研究、工业制造、商业智能还是国家安全等领域都有着广泛的应用。
本文主要讨论超级计算机在科学计算中的应用研究。
一、生命科学超级计算机在生命科学的应用研究是计算科学中的一个重要领域。
生命科学是研究生命现象及其发生和发展规律的一门综合性学科，通常包括生物学、生物化学、分子生物学、细胞生物学、遗传学等多个学科。
由于生命现象非常复杂，很难通过实验手段进行研究，因此超级计算机的应用便有了广泛的需求。
超级计算机在生命科学中的应用不仅仅包括生物数据分析和预测模拟，还包括生物成像和动态可视化的研究。
其中，蛋白质折叠模拟和蛋白质-蛋白质、基因-蛋白质相互作用的研究是超级计算机在生命科学中的主要应用之一。
这些研究不仅能够帮助人们更好地了解生命现象，而且还有着重要的医药研发价值。
二、物理学物理学是研究自然现象及其规律的学科，其研究范围涵盖了宏观世界和微观世界。
通过超级计算机对物理现象进行模拟和研究，可以更好地了解物理现象的本质、规律和内在关系。
超级计算机在物理学中的应用很多，例如高能物理实验模拟、原子物理模拟、材料物理模拟等等。
其中，高能物理实验模拟可以帮助研究人员更好地了解宇宙的本质和演化过程，为解决宇宙起源和演化的问题奠定基础。
而原子物理模拟可以帮助人们更好地理解物质分子结构和性质，为新材料和新技术的研发提供重要的理论基础。
三、天文学天文学是研究天体物理、宇宙学和天文观测等方面的学科。
超级计算机在天文学中的应用研究不仅能够深入了解宇宙的起源和演化，还可以帮助人们更好地预测和探索外星生命的可能性。
超级计算机在天文学中的主要应用包括星系形成和演化、宇宙学模拟、星际介质模拟等。
其中，宇宙学模拟可以模拟宇宙诞生之初的各种物理过程，并预测未来宇宙的演化趋势。
而星系形成和演化的研究可以帮助人们更好地了解宇宙中星系的形成和演化规律。
大数据技术在科学领域中的应用随着时代的变迁和科技的进步，人类需要处理的数据量越来越大，而传统的数据处理方法已经无法满足现代的需求。
于是，大数据技术应运而生，这项新技术在各个领域发挥着极其重要的作用。
本文将围绕着大数据技术在科学领域的应用展开，介绍大数据技术在天文学、生物学、社会学等领域的应用。
一、天文学天文学是最早开始应用大数据技术的领域之一。
我们知道，天文学家需要不断地观测各个星系、行星、恒星等天体，以了解它们的性质和规律。
在过去，天文学家主要依赖于望远镜和手工记录的方式进行观测，这需要耗费大量的人力、时间和物力。
但是，随着现代科技的进步，天文学家现在可以使用更加先进的技术，例如望远镜阵列、大规模天体观测计划等，来获取更大量的天文数据。
这些数据的量非常惊人，因为观测范围不断扩大和细化，现在的天文数据已经达到了几十亿光年之外的地方。
这些数据需要积极应用大数据技术，才能够被天文学家们快捷高效地处理和分析。
例如，龙芯世纪公司联合中科院国家天文台，开发了一款名为“天池”的分布式计算系统，将分布式集群与计算存储系统相结合，能够实现超级计算机的效果，极大地提高了数据的处理能力。
二、生物学生物学是另一个应用大数据技术的领域。
在过去，生物学家主要依靠实验和观察等方式来研究生命现象，但这类研究方式十分耗时和耗费成本。
随着高通量基因测序技术和大规模生物数据计算的出现，生物学领域的研究变得更加高效和精确，为解决医学、农业、环保等许多实际问题提供了基础。
例如，我国在云计算、高性能计算、海量数据存储等领域取得了多项关键技术突破，这使得我国的生物大数据研究水平不断提高。
从基因测序数据分析到癌症个性化治疗，生物大数据技术都发挥着重要作用。
三、社会学社会学是较为新兴的应用大数据技术的领域。
传统上，社会学家依靠问卷调查和实验等方式来研究社会现象，但是这些研究方法的局限性很大，难以获得客观的和全面的数据。
大数据技术的应用使得社会学家能够获取来自于社交媒体、搜索引擎以及其他各种数字信息来源的新数据，为社会研究提供了新的途径。
高性能计算的应用领域随着科技的不断发展，高性能计算（High Performance Computing，简称HPC）正在各个领域得到广泛应用。
高性能计算指的是利用强大的计算机处理能力来模拟、分析和解决复杂的科学、工程和商业问题。
本文将探讨高性能计算在不同领域的应用。
一、天气预报和气候模拟天气预报和气候模拟是高性能计算的重要应用领域之一。
气候系统是一个复杂的系统，涉及到大量的数据和复杂的计算。
利用高性能计算技术，科学家们能够模拟气候变化、预测极端天气事件，并提供精确的天气预报，为人们的日常生活和决策提供重要的参考依据。
二、基因组学基因组学是研究生物基因组结构和功能的学科，也是高性能计算的重要应用领域之一。
基因组学研究涉及到庞大的基因组数据和复杂的数据分析。
利用高性能计算，科学家们可以快速地进行基因组测序、基因注释、基因表达分析等，揭示基因组的奥秘，推动生物医学研究和药物开发。
三、物理学和天文学物理学和天文学是高能物理和宇宙学研究的重要领域，也是高性能计算的重要应用领域之一。
物理学家和天文学家通过模拟和计算，可以研究宇宙大爆炸、黑洞、星系形成等宇宙现象，深入探索宇宙的起源和演化。
高性能计算为他们提供了强大的计算能力，使得这些复杂的物理和天文计算成为可能。
四、工程设计和优化工程设计和优化是高性能计算的另一个重要应用领域。
利用高性能计算，工程师们可以进行复杂的工程计算和模拟，提供精确的工程设计和优化方案。
比如，利用高性能计算可以进行飞机设计和模拟，优化飞机外形和翼型，提高飞机的性能和安全性。
类似地，高性能计算也可以用于汽车工程、建筑工程等领域的设计和优化。
五、金融和经济金融和经济是现代社会的核心领域，也是高性能计算的应用之一。
金融和经济领域涉及海量的数据和复杂的计算模型。
利用高性能计算，金融机构和经济研究机构可以进行大规模的数据分析和计算，模拟和预测经济市场的变化，提供科学的金融决策支持。
六、材料科学和化学材料科学和化学领域也是高性能计算的应用领域之一。
学校科普活动工作总结(精选多篇)一、学校科普活动工作总结在过去的一年中，我校工作组进行了多次科普活动，为师生提供了丰富的科普知识和实践机会。
这些活动涵盖了天文、地理、生物、化学、物理等多个学科领域，让学生们在实践中了解到科学知识的重要性，激发了他们对科学的兴趣和热情。
一、天文科普活动天文科普活动包括观星活动和天文讲座两部分，吸引了大量师生的参与。
观星活动通常在晚上进行，我们将天文望远镜放在学校的露天操场上，学生们可以观察到星星、行星等天文现象。
天文讲座则通过图文并茂的讲解，探讨了宇宙、星座、恒星等多个天文领域的知识。
二、地理科普活动地理科普活动以参观野外为主，我们组织学生走进自然，了解自然风景、生物多样性、区域地理、气候变化等方面的知识。
通过实际观察和体验，学生们更好地理解了地球上不同地域的自然特征和人文历史。
三、生物科普活动生物科普活动涉及生命科学和生态学两个方面，在实验室和户外开展了不同的实践活动。
我们向学生们介绍了生命系统的组成和机制，如DNA、细胞和基因等，并让他们亲眼观察了微生物的现象。
生态学方面，我们走进校园附近的自然保护区，背包野营，了解生态系统的构建和演化历史。
四、化学科普活动化学科普活动主要包括化学实验、化学讲座和调研等形式。
通过实验，学生们了解了各种物质的结构、性质以及它们之间的化学反应，同时学会了实验的基本方法和操作技巧。
化学讲座则向学生介绍了普及化学和新发现的进展，探讨了各种化学现象和技术的应用。
五、物理科普活动物理科普活动主要以实验和模拟为主，组织学生进行较长时间的实践性训练，探讨常见物理现象的内部周期性和特性。
例如，我们会在校园内搭建机械机器人、天体物理等实验，让学生更好地了解物理现象的本质和原理。
总体来说，我们的科普活动丰富了学生们的学习体验，提高了学生对科技领域的兴趣，同时也增强了学生动手实践的能力。
但还有一些问题需要改进，例如，加强科普活动与科学课程的结合，降低实践难度和技术要求等。
超级计算机的功能和应用随着科技不断的升级和发展，计算机技术也得到了巨大的提高，并取得了飞速的发展。
其中一个重要的领域就是超级计算机，它可以用于各种各样的复杂任务，比如大数据分析，天气预报，量子力学研究等。
本文将详细地探讨超级计算机的功能和应用。
一、超级计算机的定义超级计算机是指采用先进的硬件和软件技术，构建出的高速运算能力超强的计算机。
它能够完成比普通计算机更高级的大规模计算和模拟，因此也叫做高性能计算机。
超级计算机通常由数千甚至数万台普通计算机组合而成，通过互联网络实现协同计算，从而达到高速和高效的计算能力。
二、超级计算机的性能和应用1. 卓越的计算速度超级计算机有着卓越的计算速度，可以完成哪些需要高速计算的任务，如气象预报、地震预测、环境模拟、分子势能计算、核爆炸模拟、人工智能等。
以天河三号超算为例，其峰值运算速度超过125 PetaFlops，即每秒钟能够进行125万亿次的浮点运算，是一台极其卓越的超级计算机。
2. 应用于科学研究超级计算机可以用于各种各样的科学研究，如天文学、生物学、化学、物理学等。
通过超级计算机的高速运算能力和高效数据处理技术，研究人员可以更好地进行模拟和预测，推进科学发展。
比如，超级计算机可以用于大规模基因测序、分子动力学模拟、天体物理学研究等。
3. 应用于商业和金融领域超级计算机可以在金融领域中发挥重要的作用。
它们可以进行高速交易和股票分析，提高金融机构的竞争力。
另外，超级计算机也可以被用作大规模数据分析和商业预测，帮助企业更好地了解市场动态，以及提高生产和销售效率。
4. 应用于国防和安全领域超级计算机还可以应用于国防和安全领域。
它们可以用于模拟和预测战争、分析情报、破解密码等。
此外，超级计算机也可以用于安全监测和防御，帮助政府和安全机构更好地防范恐怖主义和网络攻击。
5. 应用于能源和环保领域超级计算机可以用于能源和环保领域的模拟和预测，因为其能够分析海量数据并提供高精度的预测曲线。
计算机的应用领域1.信息技术和通信：计算机在信息技术和通信领域扮演着至关重要的角色。
无论是个人电脑、移动设备还是服务器，计算机都被广泛应用于数据存储、处理和传输。
互联网、通信网络和移动通信技术的发展离不开计算机的支持。
2.科学研究：计算机在科学研究中发挥着不可替代的作用。
它们可以进行复杂的模拟和计算，从而帮助科学家解决各种难题。
从物理学、化学到生物学、天文学，计算机在各个领域都有着广泛的应用。
3.金融和银行业：计算机已经成为金融交易和银行业务的核心。
它们可以进行快速而准确的交易处理、风险管理和数据分析。
计算机还支持金融市场的高频交易，提供给金融机构和个人投资者更高效的交易和投资工具。
4.医疗保健：计算机技术在医疗保健领域的应用引领了医学的发展。
计算机可以用于医疗影像处理、病历管理、医院信息系统和生命体征监测等。
此外，计算机还促进了医疗研究和生物医学工程的进步。
5.娱乐和文化：计算机的应用在娱乐和文化领域也非常广泛。
从电子游戏、电影制作到数字音乐，计算机技术为人们提供了丰富多样的娱乐和文化体验。
6.教育和培训：计算机在教育和培训中起到了至关重要的角色。
它们被用于教学和学习工具，提供在线教育、远程教育和自主学习的机会。
计算机技术还能够提供虚拟现实和增强现实的教育体验，使学生更加积极主动地参与学习。
7.工程和制造业：计算机在工程和制造业中的应用不可忽视。
计算机辅助设计和制造技术使得产品开发过程更加高效和精确。
计算机还可以控制和监测复杂的生产过程，提高生产效率和产品质量。
8.农业和农村发展：计算机技术在农业和农村发展中扮演着重要角色。
远程感应技术和无人机可以帮助农民监测和管理农作物的生长情况。
农村地区可以通过计算机和网络技术获得更多的信息资源，促进农村发展。
9.城市规划和交通：计算机技术为城市规划和交通管理提供了很多支持。
模拟和优化技术可以帮助城市规划师设计更加高效和可持续的城市。
计算机还可以用于交通管理系统，实现交通流量的监测和调控。
科学所包含的七大分类科学是一种以实证和推理为基础的知识体系，涵盖了许多不同的领域。
其中，科学可以被分为七个大类。
1. 自然科学自然科学是探索自然界的学科，包括天文学、物理学、化学和地球科学。
天文学研究天体和宇宙，物理学涉及物质和能量的研究，化学关注物质的成分和变化，而地球科学则研究地球及其环境。
2. 社会科学社会科学旨在理解人类社会的各个方面，包括心理学、社会学、政治科学和经济学。
心理学研究人类思维和行为，社会学关注社会关系和群体行为，政治科学探究政治制度和决策制定，经济学关注资源分配和市场运作。
3. 生命科学生命科学研究有机物质的生命周期和生命进程，包括生物学、遗传学、生物化学和医学。
生物学研究所有类型的生物，遗传学关注遗传信息及其传递，生物化学关注细胞和分子生物学，医学关注人类疾病和公共健康。
4. 应用科学应用科学是将科学知识应用于实际问题的领域，包括工程学、计算机科学和应用数学。
工程学研究将科学应用于设计、建造和维护设备和系统，计算机科学则关注计算机系统和软件应用，应用数学涉及数学原理的应用。
5. 环境科学环境科学关注人类与自然环境之间的关系，包括生态学、气象学、地球物理学和环境工程学。
生态学研究物种之间的相互作用和生态系统的运作，气象学关注气候和天气，地球物理学探究地球内部的运作和表现，环境工程学关注环境污染和可持续发展。
6. 文化科学文化科学探究文化和人类学的各个方面，包括语言学、文化研究和考古学。
语言学研究语言的结构和使用，文化研究关注文化的各个方面，例如艺术、文学和历史，考古学则关注文化遗产的挖掘和保护。
7. 物质科学物质科学旨在理解和研究物质的多个层面，包括材料科学、纳米科学和物理化学。
材料科学研究材料的结构、性质和性能，纳米科学关注纳米级别下的物质研究，物理化学则探究化学和物理学的融合。
总体来说，科学是一种广泛的知识体系，涵盖了多个不同的领域和子学科。
尽管这些学科不同，但它们都通过实验、推理和证明来增加我们对世界的了解和理解。
经济学经济学门类下设专业类4个，17种专业，分别为：经济学类：经济学、经济统计学、国民经济管理、资源与环境经济学、商务经济学、能源经济财政学类：财政学、税收学金融学类：金融学、金融工程、保险学、投资学、金融数学、信用管理、经济与金融经济与贸易类：国际经济与贸易、贸易经济法学法学门类下设专业类6个，32种专业，分别为：法学类：法学、知识产权、监狱学政治学类：政治学与行政学、国际政治、外交学、国际事务与国际关系、政治学&经济学哲学哲学门类下设1个专业类，4种专业，分别为：哲学类：哲学、逻辑学、宗教学、伦理学社会学类：社会学、社会工作、人类学、女性学、家政学民族学类：民族学马克思主义理论类：科学社会主义、中国共产党历史、思想政治教育公安学类：治安学、侦查学、边防管理、禁毒学、警犬技术、经济犯罪侦查、边防指挥、消防指挥、警卫学、公安情报学、犯罪学、公安管理学、涉外警务、国内安全保卫、警务指挥与战术教育学教育学门类下设专业类2个，16种专业，分别为：教育学类：教育学、科学教育、人文教育、教育技术学、艺术教育、学前教育、小学教育、特殊教育、华文教育体育学类：体育教育、运动训练、社会体育指导与管理、武术与民族传统体育、运动人体科学、运动康复、休闲体育文学文学门类下设专业类3个，76种专业，分别为：中国语言文学类：汉语言文学、汉语言、汉语国际教育、中国少数民族语言文学、古典文献学、应用语言学、秘书学外国语言文学类：英语、俄语、德语、法语、西班牙语、阿拉伯语、日语、波斯语、朝鲜语、菲律宾语、梵语巴利语、印度尼西亚语、印地语、柬埔寨语、老挝语、缅甸语、马来语、蒙古语、僧加罗语、泰语、乌尔都语、希伯莱语、越南语、豪萨语、斯瓦希里语、阿尔巴尼亚语、保加利亚语、波兰语、捷克语、斯洛伐克语、罗马尼亚语、葡萄牙语、瑞典语、塞尔维亚语、土耳其语、希腊语、匈牙利语、意大利语、泰米尔语、普什图语、世界语、孟加拉语、尼泊尔语、克罗地亚语、荷兰语、芬兰语、乌克兰语、挪威语、丹麦语、冰岛语、爱尔兰语、拉脱维亚语、立陶宛语、斯洛文尼亚语、爱沙尼亚语、马耳他语、哈萨克语、乌兹别克语、祖鲁语、拉丁语、翻译、商务英语新闻传播学类：新闻学、广播电视学、广告学、传播学、编辑出版学、网络与新媒体、数字出版历史学历史学门类下设专业类1个，6种专业，分别为：历史学类：历史学、世界史、考古学、文物与博物馆学、文物保护技术、外国语言与外国历史理学理学门类下设专业类12个，36种专业，分别为：数学类：数学与应用数学、信息与计算科学、数理基础科学物理学类：物理学、应用物理学、核物理、声学化学类：化学、应用化学、化学生物学、分子科学与工程天文学类：天文学地理科学类：地理科学、自然地理与资源环境、人文地理与城乡规划、地理信息科学大气科学类：大气科学、应用气象学海洋科学类：海洋科学、海洋技术、海洋资源与环境、军事海洋学地球物理学类：地球物理学、空间科学与技术地质学类：地质学、地球化学、地球信息科学与技术、古生物学生物科学类：生物科学、生物技术、生物信息学、生态学心理学类：心理学、应用心理学统计学类：统计学、应用统计学工学工学门类下设专业类31个，169种专业，分别为：力学类：理论与应用力学、工程力学机械类：机械工程、机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、机械电子工程、工业设计、过程装备与控制工程、车辆工程、汽车服务工程、机械工艺技术、微机电系统工程、机电技术教育、汽车维修工程教育仪器类：测控技术与仪器材料类：材料科学与工程、材料物理、材料化学、冶金工程、金属材料工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、复合材料与工程、粉体材料科学与工程、宝石及材料工艺学、焊接技术与工程、功能材料、纳米材料与技术、新能源材料与器件能源动力类：能源与动力工程、能源与环境系统工程、新能源科学与工程电气类：电气工程及其自动化、智能电网信息工程、光源与照明、电气工程与智能控制电子信息类：电子信息工程、电子科学与技术、通信工程、微电子科学与工程、光电信息科学与工程、信息工程、广播电视工程、水声工程、电子封装技术、集成电路设计与集成系统、医学信息工程、电磁场与无线技术、电波传播与天线、电子信息科学与技术、电信工程及管理、应用电子技术教育自动化类：自动化、轨道交通信号与控制计算机类：计算机科学与技术、软件工程、网络工程、信息安全、物联网工程、数字媒体技术、智能科学与技术、空间信息与数字技术、电子与计算机工程土木类：土木工程、建筑环境与能源应用工程、给排水科学与工程、建筑电气与智能化、城市地下空间工程、道路桥梁与渡河工程水利类：水利水电工程、水文与水资源工程、港口航道与海岸工程、水务工程测绘类：测绘工程、遥感科学与技术、导航工程、地理国情监测化工与制药类：化学工程与工艺、制药工程、资源循环科学与工程、能源化学工程、化学工程与工业生物工程地质类：地质工程、勘查技术与工程、资源勘查工程、地下水科学与工程矿业类：采矿工程、石油工程、矿物加工工程、油气储运工程、矿物资源工程、海洋油气工程纺织类：纺织工程、服装设计与工程、非织造材料与工程、服装设计与工艺教育轻工类：轻化工程、包装工程、印刷工程交通运输类：交通运输、交通工程、航海技术、轮机工程、飞行技术、交通设备与控制工程、救助与打捞工程、船舶电子电气工程海洋工程类：船舶与海洋工程、海洋工程与技术、海洋资源开发技术航空航天类：航空航天工程、飞行器设计与工程、飞行器制造工程、飞行器动力工程、飞行器环境与生命保障工程、飞行器质量与可靠性、飞行器适航技术兵器类：武器系统与工程、武器发射工程、探测制导与控制技术、弹药工程与爆炸技术、特种能源技术与工程、装甲车辆工程、信息对抗技术核工程类：核工程与核技术、辐射防护与核安全、工程物理、核化工与核燃料工程农业工程类：农业工程、农业机械化及其自动化、农业电气化、农业建筑环境与能源工程、农业水利工程林业工程类：森林工程、木材科学与工程、林产化工环境科学与工程类：环境科学与工程、环境工程、环境科学、环境生态工程、环保设备工程、资源环境科学、水质科学与技术生物医学工程类：生物医学工程、假肢矫形工程食品科学与工程类：食品科学与工程、食品质量与安全、粮食工程、乳品工程、酿酒工程、葡萄与葡萄酒工程、食品营养与检验教育、烹饪与营养教育建筑类：建筑学、城乡规划、风景园林、历史建筑保护工程安全科学与工程类：安全工程生物工程类：生物工程、生物制药公安技术类：刑事科学技术、消防工程、交通管理工程、安全防范工程、公安视听技术、抢险救援指挥与技术、火灾勘查、网络安全与执法、核生化消防农学农学门类下设专业类7个，27种专业，分别为：植物生产类：农学、园艺、植物保护、植物科学与技术、种子科学与工程、设施农业科学与工程、茶学、烟草、应用生物科学、农艺教育、园艺教育自然保护与环境生态类：农业资源与环境、野生动物与自然保护区管理、水土保持与荒漠化防治动物生产类：动物科学、蚕学、蜂学动物医学类：动物医学、动物药学、动植物检疫林学类：林学、园林、森林保护水产类：水产养殖学、海洋渔业科学与技术、水族科学与技术草学类：草业科学医学医学门类下设专业类11个，44种专业，分别为：基础医学类：基础医学临床医学类：临床医学、麻醉学、医学影像学、眼视光医学、精神医学、放射医学口腔医学类：口腔医学公共卫生与预防医学类：预防医学、食品卫生与营养学、妇幼保健医学、卫生监督、全球健康学中医学类：中医学、针灸推拿学、藏医学、蒙医学、维医学、壮医学、哈医学中西医结合类：中西医临床医学药学类：药学、药物制剂、临床药学、药事管理、药物分析、药物化学、海洋药学中药学类：中药学、中药资源与开发、藏药学、蒙药学、中药制药、中草药栽培与鉴定法医学类：法医学医学技术类：医学检验技术、医学实验技术、医学影像技术、眼视光学、康复治疗学、口腔医学技术、卫生检验与检疫、听力与言语康复学护理学类：护理学管理学管理学门类下设专业类9个，46种专业，分别为：管理科学与工程类：管理科学、信息管理与信息系统、工程管理、房地产开发与管理、工程造价、保密管理工商管理类：工商管理、市场营销、会计学、财务管理、国际商务、人力资源管理、审计学、资产评估、物业管理、文化产业管理、劳动关系、体育经济与管理、财务会计教育、市场营销教育农业经济管理类：农林经济管理、农村区域发展公共管理类：公共事业管理、行政管理、劳动与社会保障、土地资源管理、城市管理、海关管理、交通管理、海事管理、公共关系学图书情报与档案管理类：图书馆学、档案学、信息资源管理物流管理与工程类：物流管理、物流工程、采购管理工业工程类：工业工程、标准化工程、质量管理工程电子商务类：电子商务、电子商务及法律旅游管理类：旅游管理、酒店管理、会展经济与管理、旅游管理与服务教育艺术学艺术学门类下设专业类5个，33种专业，分别为：艺术学理论类：艺术史论音乐与舞蹈学类：音乐表演、音乐学、作曲与作曲技术理论、舞蹈表演、舞蹈学、舞蹈编导戏剧与影视学类：表演、戏剧学、电影学、戏剧影视文学、广播电视编导、戏剧影视导演、戏剧影视美术设计、录音艺术、播音与主持艺术、动画、影视摄影与制作美术学类：美术学、绘画、雕塑、摄影、书法学、中国画设计学类：艺术设计学、视觉传达设计、环境设计、产品设计、服装与服饰设计、公共艺术、工艺美术、数字媒体艺术、艺术与科技。
国家科技基础条件平台－网络计算应用系统天文、生物、化学网络计算应用系统工作文档编 号 ncap_app_01(bio)_siclone版 本日 期 2006-6-26作 者郎显宇说 明SiClone应用软件文档（生物信息学）copyright © by Supercomputing Center, Computer NetworkInformation Center,Chinese Academy of Sciences.All Rights Reserved.版权所有 中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心。
目录1. 软件说明 (1)1.1软件介绍 (1)1.2软件简要工作原理 (1)1.3算法概要 (2)2. 使用说明 (3)3. 算例说明 (4)4. 数据库相关 (11)5. 参考文献及其他 (12)1.软件说明1.1软件介绍人类基因组预测大约有3－4万个基因，而目前已经确定的不足2万个，所以寻找剩余的基因仍是很重要的问题。
目前最快捷有效的办法是基于EST数据库的“基因电脑克隆”。
SiClone软件正是为大规模基因电脑克隆，由生物物理所自主开发的软件。
1.2软件简要工作原理现在测序技术每次只能测得 500 bp 左右的长度，而对应一个完整基因的cDNA序列长度大都在 1000 bp以上。
EST数据库中存放的是来自全世界各实验室测得的EST(Expressed Sequence Tag)序列，它们都是对应于某个基因的cDNA 的某个片段。
但是，对于一条EST序列，它究竟来自哪个基因的哪个片段却都是未知的。
假设基因A所对应的cDNA全长有 1500 bp, 实验室1测得它的一个600 bp 的片段seq0，对应于第401到第1000 bp, 再假设EST数据库中已存有4条该cDNA的其它片段EST1，EST2，EST3 和 EST4，对应的位置分别为：EST1：1-500，EST2：1201-1500，EST3：701-1050，EST4：951-1350，如下图所示：1 500 1000 1500 cDNA : |--------------------------|---------------------------|------------------------| |----------- Seq 0 --------------||--------- EST1 ---------| |-------- EST4 -------| |------- EST3 ------||---- EST2 -----|显然，这些片段间存在相互交叠的区域。
由seq0开始，用计算机将它和EST 库中所有的序列比较(找交叠)，我们能逐步推测出全长cDNA ，这就是基因电脑克隆的原理，也是SiClone 软件工作的实质。
1.3 算法概要SiClone ]软件是为大规模“基因电脑克隆”，由中科院生物物理所自主开发的软件，具有我国自主的知识产权。
SiClone 集合了经典的“生物序列相似性比较”软件FASTA （Fast Alignment ），并对比较结果进行分析整合。
SiClone 核心算法FASTA 是一个被广泛使用的生物序列数据库相似性比较程序，它是由Lipman 和Pearson 在1985年首次提出的，并且在1988 年对它进行了改进。
其基本思想是：一个能够揭示出真实的序列关系的联配至少包含一个两个序列都拥有的字（片断），把查询序列中的所有字编成Hash 表，然后在数据库搜索时查询这个Hash 表，以检索出可能的匹配，这样那些命中的字就能够很快被鉴定出来。
序列相似性比较可以识别序列之间交叠（overlap ）区域，通过人为制定匹配分数，以及空位罚分，并设定最后得分临界值，把比对区域最后的得分情况与临界值比较，便可以确定这样的交叠是否符合要求。
如下图所示，根据new score 可以判断此比对区域是否保留。
new score = ∑matched score － ∑unmatched score －GappenaltyCGCTAGCCTAG ……………Query| | | | | | ACGTA_ CCTAC ……………SubjectSiClone 软件适用于所有“EST 序列拼接”问题。
其简单的串行流程主要为：(1) 数据提纯，此处有两个数据库，一个是种子序列库（Seed Lib）存放“感兴趣”或者特定器官的EST 序列，另一个为EST 序列大库（ESTdb ），如NCBI 的dbEST 数据库(2) 种子库与大库进行序列同源性比较，即种子库中的任何一条序列与大库序列比较，判断种子序列是否能够延伸(3) 若能够延伸则把延伸后的种子序列投到大库中再次比较看是否能够继续延长，对此条序列处理直到它不能再延伸(4) 若不能延长则对种子序列库中的下一条序列进行同样的序列同源性比较操作，回到(2)(5) 没有种子序列，结束同源性比较2. 使用说明登陆NCAP 进入生物信息应用平台，点击左侧软件SiClone ，出现了软件的介绍和参数选择，如下图所示：下面开列各项参数的具体意义：Job name提交此次作业的名字 Select Sequence database:选择需要比对的数据大库 Load FASTA format query file from disk 加载查询序列库 SiClone output file name 输出文件的名字SiClone optionsExtending direction 比对重叠后的延伸方向At most, how many qur-lib matches to be considered 最多可以加载的查询序列库的个数How many assemble levels 拼接等级Minimum similarit(ies) required 比对最小相似性分值Minimum length(s) of matched-region required 匹配区域最短的长度Maximum length(s) of bad-edges allowed 控制参数如果没有特别的需求，用户可直接选择已经训练好的参数。
并提交任务，出现以下运行状态界面：这时用户可以下载执行结果。
3.算例说明参数确定种子序列库：DemoQuery.seq:>AA037038 435 bp, tissue: blood, direction: F cgttttcagaaaagctggttttgttatcgaagctttcaccagactaccatacctgtgtgaaggcgacatgtataatgactactacgttctggatgacgctgt ctttgttctcaaaccagtataaacacgtggaggtcgaagtcttcagagtccgcaccctccgggatgtgcccttggaagagggtctgtgttcacaattacg tgaagggaggacccttggggaccgccattctaaatatcatgtaggaatttaaaaagccaaaatactaattatttctttgtagtgtgtaaaggaatgtttttaa aagacaaaaacccaactctttgtggatttttatcaactctttactcagagccactctccaatgcaggtcacactccaattatgatggaagatattttttatactt aattgcagtagggactcattcccag*>AA037051 440 bp, tissue: blood, direction: F agaatttcccttctctcccttgtcacaggtttaaaaacctcacagcttgtataatgtaaccatttggggtccgcttttaacttggactagtgtaactccttcatg caataaactgaaaagagccatgctgtctagtcttgaagtccctcatttaaacagaggtcaagcaataggcgcctggcagtgtcaagcctgaaaccaag caataccgtcatgtttcagccaagcccagagccctaagattacaaacaactatggccggaacctcctcagctctccctctgcagagttccctaccctaagagaatgttaccacctgaacagtcctcgggtgaatctgagaggagaggatggggtaaggcagaagcaccagctgttacttacttagaaggggagctt ttgggtggtagatccccctggtgtctccaacctgactaggg*选择EST数据库：DemoLib.seq （9999条FastA序列）3.2 参数设定Extending direction [can be head, tail, or both]: bothAll matching or Only longest extending lib seqs to be recorded [a or o]: aAt most, how many qur-lib matches to be considered [less than 400]: 50How many assemble levels [less than 10]: 1Minimum similarit(ies) required [less than 100.0]: 95.0Minimum length(s) of matched-region(s) required: 40Maximum length(s) of bad-edges allowed: 3Maximum consecutive gaps allowed: 43.3 结果显示############# Contig for Seed_1: AA037038 ###############this contig is composed by 3 fragmentss labled from a0 to a2:a0: AA011463, 442 bp, tissue=kidneya1: AA037038, 435 bp, tissue=blood (SEED)a2: AA011407, 439 bp, tissue=kidneythey are joined this way:Contig for Seed_3: AA037038|------------------------------------------------------------------------------|----------------------------a0--------------------------->----------------------------a1--------------------------->----------------------------a2--------------------------->Their alignments:AA011463 1 ggctggcaagtgggagaaaccatcagaaattttggaaatcaaaggacagaactgggaagaAA011463 61 acaagtgaatagtctgcctgaagttttcagaaaagctggttttgttatcgaagctttcacAA037038 1 cgttttcagaaaagctggttttgttatcgaagctttcacAA011463 121 cagactaccatacctgtgtgaaggcgacatgtataatgactactacgttctggatgacgcAA037038 40 cagactaccatacctgtgtgaaggcgacatgtataatgactactacgttctggatgacgcAA011407 1 tactacgttctggatgacgcAA011463 181 tgtctttgttctcaaaccagtataaacacgtggaggtcgaagtcttcagagtc-cgcaccAA037038 100 tgtctttgttctcaaaccagtataaacacgtggaggtcgaagtcttcagagtc-cgcaccAA011407 21 tgtctttgttctcaaaccagtataaacacgtggaggtcgaagtcttcagagtcccgccacAA011463 240 ctccgggatgtgcccttggaagagggtctgtgttcacaattacgtgaagggaggacccttAA037038 159 ctccgggatgtgcccttggaagagggtctgtgttcacaattacgtgaagggaggacccttAA011407 81 ctccgggatgtgcccttggaagagggtctgtgttcacaattacgtgaagggaggacccttAA011463 300 ggggaccgccanttctaaatatcatgtaggaatttaaaaagccaaaatactaattatttcAA037038 219 ggggaccgcca-ttctaaatatcatgtaggaatttaaaaagccaaaatactaattatttcAA011407 141 ggggaccgcca-ttctaaatatcatgtaggaatttaaaaagccaaaatactaattatttcAA011463 360 tttgtagtgtgtaaaggaatgttttttaaaagacaaaaacccaactctttgtggatttttAA037038 278 tttgtagtgtgtaaaggaatgt-ttttaaaagacaaaaacccaactctttgtggatttttAA011407 200 tttgtagtgtgtaaaggaatgt-ttttaaaagacaaaaacccaactctttgtggatttttAA011463 420 atcaactctttactcagagccccAA037038 337 atcaactctttactcagagccactctccaatgcaggtcacactccaattatgatggaagaAA011407 259 atcaactctttactcagagccactctccaatgcaggtcacactccaattatgatggaagaAA037038 397 tattttttatacttaattgcagtagggactcattcccagAA011407 319 tattttttatacttaattgcagtagggactcattcccagacaaagcaatagtcacgacttAA011407 379 catggaaccaatcaatggattgttttttgaagactggcaataaagctgtccattcaattcAA011407 439 cThe suggested contig sequence is:>Ctg0000003 598 bp (from seed: AA037038, 435 bp) ggctggcaagtgggagaaaccatcagaaattttggaaatcaaaggacagaactgggaagaacaagtgaatagtctgcctgacgttttcagaaaagct ggttttgttatcgaagctttcaccagactaccatacctgtgtgaaggcgacatgtataatgactactacgttctggatgacgctgtctttgttctcaaaccag tataaacacgtggaggtcgaagtcttcagagtccgcaccctccgggatgtgcccttggaagagggtctgtgttcacaattacgtgaagggaggaccct tggggaccgccattctaaatatcatgtaggaatttaaaaagccaaaatactaattatttctttgtagtgtgtaaaggaatgtttttaaaagacaaaaacccaa ctctttgtggatttttatcaactctttactcagagccactctccaatgcaggtcacactccaattatgatggaagatattttttatacttaattgcagtagggact cattcccagacaaagcaatagtcacgacttcatggaaccaatcaatggattgttttttgaagactggcaataaagctgtccattcaattcc############# Contig for Seed_2: AA037051 ###############this contig is composed by 7 fragmentss labled from a0 to a6:a0: AA009621, 363 bp, tissue=kidneya1: AA037051, 440 bp, tissue=blood (SEED)a2: AA015601, 598 bp, tissue=kidneya3: AA010739, 496 bp, tissue=kidneya4: AA010585, 472 bp, tissue=kidneya5: AA010890, 423 bp, tissue=kidneya6: AA019535, 411 bp, tissue=kidneythey are joined this way:Contig for Seed_11: AA037051|------------------------------------------------------------------------------|-------------a0------------> -----------------------a2---------------------->----------------a1--------------->-------------------a3----------------->------------------a4----------------->----------------a5--------------->----------------a6-------------->Their alignments:AA009621 1 gatgattacgataaaaagaaacttagtgaaggcggtttaagaaaaagtttgcctgcaatgAA009621 61 gtactgtaattgagcatccggaatatggagaagtaattcagctacagggtgaccaacgcaAA009621 121 agaacatatgccagttcctcgtagagattggactggctaaggacgatcagctgaaggttcAA009621 181 atgggttttaagtgcttgtggctcactgaagcttaagtgaggatttccttgcaatgagtaAA037051 1 aAA009621 241 gaatttcccttctctcccntgtcacaggtttaaaaacctcacagcttgtataatgtaaccAA037051 2 gaatttcccttctctcccttgtcacaggtttaaaaacctcacagcttgtataatgtaaccAA009621 301 atttggggtccgcttttaacttggactagtgtaactccttcatgcaataaactgaaaagaAA037051 62 atttggggtccgcttttaacttggactagtgtaactccttcatgcaataaactgaaaagaAA009621 361 gccAA037051 122 gccatgctgtctagtcttgaagtccctcatttaaacagaggtcaagcaataggcgc-ctgAA015601 1 gcacgaggggcgctgAA037051 181 gcagtgtcaagcctgaaaccaagcaataccgtcatgtttcagccaagcccagagccctaaAA015601 16 gcagtgtcaagcntgaaacca-gcaataccgtcatgtttca-ccaagcccan-gccctaaAA010739 1 ctaaAA037051 241 gattacaaacaactatggccggaacctcctcagctctccctctgcagagttccctaccctAA015601 73 g-ttacaaacaactatggccggaacctcctcagctctccctctgcagagttccctaccctAA010739 5 gattacaaacaactatggccggaacctcctcagctctccctctgcagagttccctaccctAA010585 1 accctAA037051 301 aagagaatgttaccacctgaacagtcctcgggtgaatctgagaggagaggatggggtaagAA015601 132 aagagaatgttaccacctgaacagtcctcgg-tgaatctgagaggagaggatggggtaagAA010739 65 aagagaatgttaccacctgaacagtcctcgg-tgaatctgagaggagaggatggggtaagAA010585 6 aagagaatgttaccacctgaacagtcctcgg-tgaatctgagaggagaggatggggtaagAA010890 1 aggatggggtaagAA037051 361 gcagaagcaccagctgttacttacttagaaggggagcttttgggtggtagatccccctggAA015601 191 gcagaagcaccagctgt-act-act-agaaggg-agcttttgg-tggtagatcccc-tggAA010739 124 gcagaagcaccagctgt-act-act-agaaggg-agcttttgg-tggtagatcccc-tggAA010585 65 gcagaagcaccagctgt-act-act-agaaggg-agcttttgg-tggtagatcccc-tggAA010890 14 gcagaagcaccagctgt-act-act-agaaggg-agcttttgg-tggtaagatcccctggAA019535 1 aagcaccagctgt-act-act-agaaggg-agcttttgn-tggtagatcccc-tggAA037051 421 tgtctcc-aa-cctgact-agggAA015601 245 tgtctcc-aa-cctgact-aggtggacagagctcaaagaggccctcttaccgctagcgagAA010739 178 tgtctcc-aa-cctgact-aggtggacagagctcaaagaggccctcttaccgctagcgagAA010585 119 tgtctcc-aa-cctgact-aggtggacagagctcaaagaggccctcttaccgctagcgagAA010890 69 tgtctcc-aa-cctgact-aggtggacagagctcaaagaggccctcttaccgctagcgagAA019535 51 tgtctcccaaacctgactnaggtggacagagctcaaagaggccctcttaccgctagcgagAA015601 302 gtgataggacatctggc-ttgccaca-aa-ggtctgttcgaccagacatatc-ctagctaAA010739 235 gtgataggacatctggc-ttgccaca-aaaggtctgttcgaccagacatatc-ctagctaAA010585 176 gtgataggacatctggc-ttgccaca-aa-ggtctgttcgaccagacatatc-ctagctaAA010890 126 gtgataggacatctggc-ttgccaca-aa-ggtctgttcgaccagacatatc-ctagctaAA019535 111 gtgataggacatctggcnttgccacaaaa-ggtctgttcgaccagacatatccctagataAA015601 358 agggatgtccaaacatcagaatgtgaggccaaccttctatcagagttaaacttttgacaaAA010739 292 agggatgtccaaacatcagaatgtgaggccaaccttctatcagagttaaacttttgacaaAA010585 232 agggatgtccaaacatcagaatgtgaggccaaccttctatcagagttaaacttttgacaaAA010890 182 agggatgtccaaacatcagaatgtgaggccaaccttctatcagagttaaacttttgacaaAA019535 170 agggatgtccaaacatcagaatgtgaggccaaccttctatcagagttaaacttttgacaaAA015601 418 gggaac-aaatctcaaactgatccatcagtcatgtagctagctgtagagcttgc-aacttAA010739 352 gggaac-aaatctcaaactgatccatcagtcatgtagctagctgtagagcttgccaacttAA010585 292 gggaac-aaatctcaaactgatccatcagtcatgtagctagctgtagagcttgc-aacttAA010890 242 gggaac-aaatctcaaactgatccatcagtcatgtagctagctgtagagcttgc-aacttAA019535 230 gggaacnaaatctcaaactgatccatcagtcatgtagctagctgtagagcttgc-aacttAA015601 476 aat-agcagcagct-gcccaatgccatgtgaagtaacaaactgg-tttttggttttttttAA010739 411 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ggctcactgaagcttaagtgaggatttccttgcaatgagtagaatttcccttctctcccttgtcacaggtttaaaaacctcacagcttgtataatgtaaccatt tggggtccgcttttaacttggactagtgtaactccttcatgcaataaactgaaaagagccatgctgtctagtcttgaagtccctcatttaaacagaggtcaa gcaataggcgcctggcagtgtcaagcctgaaaccaagcaataccgtcatgtttcagccaagcccagagccctaagattacaaacaactatggccgg aacctcctcagctctccctctgcagagttccctaccctaagagaatgttaccacctgaacagtcctcggtgaatctgagaggagaggatggggtaagg cagaagcaccagctgtactactagaagggagcttttggtggtagatcccctggtgtctccaacctgactaggtggacagagctcaaagaggccctctt accgctagcgaggtgataggacatctggcttgccacaaaggtctgttcgaccagacatatcctagctaagggatgtccaaacatcagaatgtgaggc caaccttctatcagagttaaacttttgacaagggaacaaatctcaaactgatccatcagtcatgtagctagctgtagagcttgcaacttaatagcagcagc tgcccaatgccatgtgaagtaacaaactggtttttggtttttttttccccttcagttttaatgttatgtgtaatgtatttaaacccttatttaaataaaacttgttttc aga4.数据库相关数据库包含：1.DemoLib.seq 演示实验大库2.Humam clone EST3.Human normal prostate EST4.Human unknown EST5.Human mRNA6.Human Refseq_mRNA7.mouse EST8.mouse Refseq_mRNA9.mouse mRNA以上4－9是UCSC整合后的最新数据库。
