求問計算生物、系統生物、生物信息、量子生物、合成生物、生物數學這幾個的區別和聯繫？

01-12

首先，建議題主先搜索一下知乎上現有的問題。對其中一些名詞，知乎上已經有比較好的回答了。

其次，我還是簡單講一下吧。除了量子生物學基本是裹著新穎名詞外衣的結構生物學以外，其他幾個學科並無明顯界限。它們都試圖綜合數學、計算機科學、工程學等學科的方法，來研究生物學問題。

計算生物學含義比較廣，凡是用大規模計算來研究生物學的都算計算生物學，包括研究基因調控網路的動力學、大分子的分子模擬、傳染病傳播規律、生態系統種群變化、神經系統活動動力學、測序數據的處理等。因為是「計算」，所以一般是大規模計算問題，難以用純粹的數學推導研究；因為落腳點是「生物學」，所以更關心計算結果的生物學意義。有人認為計算生物學包含生物信息學，也有人把生物信息學關心的高通量測序、蛋白質譜數據處理從中剝離出來，認為不屬於計算生物學的範疇。

系統生物學有兩種理解。狹義的專指基因調控網路的數學模擬，成了計算生物學和生物數學的子學科。廣義來說，泛指一切研究生物大分子整體行為的學科，甚至包括基因組學、轉錄組學、蛋白組學等一眾組學。我個人傾向於廣義理解，因為系統生物學的落腳點是生物學，是一門實驗科學。

生物信息學是研究生物實驗產生的海量數據的學科，包括數據的組織（資料庫）、序列比對、檢測突變位點等。落腳點是信息學，所以基本上就是把計算機里的一套東西放在生物學問題上而已。

合成生物學是系統生物學的工程學，正如基因工程是分子生物學的工程學一樣。它和基因工程最大的區別在於思維：基因工程是自上而下的，強調對已有基因線路的改造和優化；合成生物學是自上而下的，強調根據期望的功能去設計基因線路。例如，人有五根手指，其他生物學分支研究人為什麼有五根手指，而合成生物學研究如何做出五根手指。

生物數學是生物和數學的交叉學科，就像生物化學、生物物理學一樣。研究內容和計算生物學很像，但落腳點是數學，所以傾向於使用純數學推導。我讀過幾本標題是生物數學的書，感覺通病是容易在數學的世界裡自high，忽視對生物學意義的闡述。

最後說明，這些學科的界限其實很模糊。我上面的說明已經有些扣字眼，這種強行劃界的方式其實並無多大必要。例如做計算生物學的也會對方程作基本分析，生物數學也會倚仗計算機的強大計算能力，生物信息學得到的蛋白相互作用網路會給系統生物學提供思路，合成生物學設計線路需要系統生物學建模。題主若能學通生物學，會一兩門編程語言，搞定數值分析、統計學和數學裡的分析學，在上述領域基本可以橫著走。

這是前一段時間看到的計算生物學和生物信息學的定義，深以為然。以前聽到人說2013年的諾貝爾化學獎頒給了生物信息學，總不能認同，但又無法反駁。有了下邊這個定義，應該就不難界定了。

NIH WORKING DEFINITION OF BIOINFORMATICS AND
COMPUTATIONAL BIOLOGY

Preamble

Bioinformatics and computational biology are rooted in life sciences as well as computer
and information sciences and technologies. Both of these interdisciplinary approaches
draw from specific disciplines such as mathematics, physics, computer science and
engineering, biology, and behavioral science. Bioinformatics and computational biology
each maintain close interactions with life sciences to realize their full potential.
Bioinformatics applies principles of information sciences and technologies to make the
vast, diverse, and complex life sciences data more understandable and useful.
Computational biology uses mathematical and computational approaches to address
theoretical and experimental questions in biology. Although bioinformatics and
computational biology are distinct, there is also significant overlap and activity at their
interface.

Definition

The NIH Biomedical Information Science and Technology Initiative Consortium agreed
on the following definitions of bioinformatics and computational biology recognizing that
no definition could completely eliminate overlap with other activities or preclude
variations in interpretation by different individuals and organizations.

Bioinformatics: Research, development, or application of computational tools and
approaches for expanding the use of biological, medical, behavioral or health data,
including those to acquire, store, organize, archive, analyze, or visualize such data.

Computational Biology: The development and application of data-analytical and
theoretical methods, mathematical modeling and computational simulation techniques
to the study of biological, behavioral, and social systems.

樓主問的太廣了，僅就知道的試著答一下：

1，計算生物，生物信息，系統生物這三個領域都是和生物組學相關的數理科學和生命科學領域交叉的科學，在國內大家多把它們看成一個大領域算生物信息學吧，計算生物偏重數理建模和計算機演算法研究，狹義的生物信息主要是生物數據的收集、管理、整合與分析以及平台搭建、服務等，系統生物學更側重基因的相互作用網路的分析與複雜網路、蛋白動力學等有很多聯繫。個人認為，這幾個領域沒有絕對的分界，主要看研究者的具體問題。

2，量子生物，合成生物，生物數學，這些我是外行，期待指點。

關於區別，樓上的"調和級數"已經講得比較明白了。我補充它們間相互聯繫的一點，學了這些專業的某一個後意味著你以後的工作非常難找，90%以上的人會轉業或失業，只有少數精英人物或運氣極好之人可以留在大學或相應研究機構做研究。這種專業的就業門路是無法和IT、通訊、電子等相提並論的。

都是坑方向，可以認為是把生物中的某些現象抽象成數學模型。或者運用數學統計方法對於某些生物現象進行預測和解釋。生物系統本身很複雜，所以模型很多時候很精妙。最關鍵的一點是，這方向除了學術界以外很難找到工作。

我可以很負責的告訴你，我碩士做的系統生物學，本來考博準備師從合成生物學大牛，後來想想算了還是繼續系統生物學生物信息學。只要你學會了提問中的任何一個方向，就意味著你這一輩子都會從一個萬丈深坑往上爬，爬出來就是大牛，爬不出？ok，洗洗睡吧，要不準備第二職業。生物是我的第二職業，小說才是我的信仰。我就是想著我就算爬不出坑，還可以換個坑。小夥伴，明白了吧

計算生物，系統生物，生物數學現在一般認為是生物信息的分支，都是dry lab

比如生物信息最好的雜誌之一 Bioinformatics 經常會刊登這幾個方向的文章

合成生物是需要做實驗的，屬於wet lab