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美国计算生物学专业全攻略

发布时间:2019-10-29
专业概述

  计算生物学(Computational Biology)是生物学的一个分支,是指开发和应用数据分析及理论的方法、数学建模和计算机仿真技术等,用于生物学、行为学和社会群体系统的研究的一门学科。计算生物学的最终目的不仅仅局限于测序,而是运用计算机的思维解决生物问题,用计算机的语言和数学的逻辑构建和描述并模拟出生物世界。

  就整个学科的内容而论,计算生物学最终是以生命科学中的现象和规律作为研究对象,以解决生物学问题为最终目标,数学和计算机仅仅是解决问题的工具和手段。计算生物学的研究范畴相当广泛,几乎渗透到现代生物学研究的每一个领域。也就是说,任何关于生物学问题的交叉学科研究,只要其工作假设(working hypothesis)可以通过建立数学模型和计算机仿真来进行检验,都可纳入计算生物学的研究范畴。

课程设置

  相对于生物信息学,计算生物学的层次更高。虽然两者之间界限模糊,但生物信息学略微偏向于生物,而计算生物学略微偏向计算机。生物信息学侧重于数据的提取、挖掘,而计算生物学侧重对数据的处理、运用。计算生物学的最终目的不只局限于测序,而是运用计算机的思维解决生物问题,用计算机的语言和数学的逻辑构建和描述并模拟出生物世界。

  对那些海量数据只进行一些传统处理,并不能给生命科学以及医学带来太大的促进,迫切需要一个有效的研究方法体系来帮助人们了解像人体这样一个极其复杂的生物体系,这就是计算生物学。

  有些人将计算生物学作为生物信息学的同义词处理;但也有些人认为计算生物学和生物信息学应当被当作不同的条目处理,因为生物信息学更侧重于生物学领域中计算方法的使用和发展,而计算生物学强调利用数学模型和计算仿真技术对生物学问题进行研究,应用信息学技术对生物学领域中的假说进行检验,并尝试发展新的理论。

  因为两者之间界限模糊,所以美国很多大学开设的专业方向将这两者结合在一起。

  Best Genetics / Genomics / Bioinformatics Programs

  Ranked in 2018, part of Best Science Schools

  Genetics and genomics courses examine heredity and DNA and, in bioinformatics, computer programs are used to analyze this genetic information. These are the best science schools for genetics / genomics / bioinformatics.

专业研究方向介绍

  计算生物学:运用计算机的思维解决生物问题,用计算机的语言和数学的逻辑构建和描述并模拟出生物世界。它的研究可以划分成两个部分或者两个阶段。

  一是数据挖掘和知识发现,从大量的实验数据中提取背后隐藏的模式,然后形成假设;

  第二个阶段是建立数学模型,利用计算机模拟来检验各种假设,为进一步的体内、体外实验研究提供预测结果和指导建议。因此,计算生物学的两个阶段可以归纳为“发现的科学”(discovery science)和“假设驱动的科学”(hypothesis-driven science)。

申请条件

  以康奈尔大学为例:申请计算生物学硕士专业的学生必须持有理科或工科学士学位。必须完成本科阶段的微积分、线性代数、概率学理论(或统计学)、计算机编程。

  申请的时候要求在个人陈述中描述自己的背景以及对计算生物学专业的兴趣。必须提交GRE考试和托福成绩。

  康奈尔大学计算生物学专业招收各专业的学生,并鼓励来自未被充分代表的群体的学生、身有疾患的学生以及处于劣势背景的学生申请。

未来就业及薪资

  从基因组科学新视角来探究人类健康和疾病的各个方面,使将人类基因组计划的成果转化为医学领域的进步成为可能。

  运用计算生物学,科学家有望鉴定基因和生物通路在健康和疾病中的角色,挖掘它们与环境因素之间的关系。

  发展、评价以及应用以基因组为基础的诊断方法来预测对疾病的易感性,预测药物反应,发现疾病的早期诊断标记、疾病在分子水平上的发展机制。

  应用基因组和代谢通路的知识,通过分子模拟等方法进行计算机辅助药物设计,缩短新药开发周期,从而开发有效的、新的疾病治疗方法;发展基于基因组的工具来改善大众的健康状况。

院校推荐及录取要求

  美国卡内基梅隆大学计算生物学研究中心计算生物学(Computational Biology)是一门典型的交叉学科,涉及的学科包括数学、统计学、化学、物理学、生物学和计算机科学等。就整个学科的内容而论,计算生物学最终是以生命科学中的现象和规律作为研究对象,以解决生物学问题为最终目标,数学和计算机仅仅是解决问题的工具和手段。计算生物学的研究范畴相当广泛,几乎渗透到现代生物学研究的每一个领域。

  卡内基梅隆大学计算生物学研究中心发源于1989年,正式成立于2007年。主要研究包括细胞组织、数字组织病理学组织自动化仪器鉴定、病毒衣壳装配计算模型、遗传变异数据推断人口历史、多分辨率分类理论与基础框架、从基因组分析肿瘤系统发生学等。

  美国卡内基梅隆大学计算生物学信息:

  MS in Computational Biology与生物系联合开办

  PhD in Computational Biology由卡内基梅隆大学和匹兹堡大学联合开办,在个人化医疗、微生物基因组测序、基因治疗进展、营养改善等方面有不凡的研究

  MS in Biotechnology Innovation and Computation与Language Technologies Institute语言技术研究所联合开设,使用data mining, information retrieval, machine learning, machine translation, computational linguistics, and computational biology technologies等技术解决生物技术、制药、健康护理领域的问题。

  美国康奈尔大学目前在 QS 世界排名第 14 位,它的医学院在美国最新排名第 21 位。它的计算生物学 (Computational Biology) 专业由医学科学研究生院与隆 - 凯特琳研究院联合提供。

  一、专业概况

  康奈尔大学计算生物学理学硕士开设的目的是让学生掌握现代生物医学科学背后的各种定量方法。各种高通量技术衍生了大量的生物数据,要处理、分析和阐述这些数据离不开计算方法和数学模型。要理解和预测复杂的生物系统动态状况离不开计算机模拟。精准施药 ( 治疗癌症等疾病 ) 、药物开发越来越依赖定量基因组学、生物信息学和系统生物学。

  计算生物学理学硕士是康奈尔大学推出的一个特色培训项目,它在生物学与医学计算方法的先进应用领域为学生提供理论知识和实践培训。这个专业的教师来自康奈尔医学院、史隆 - 凯特琳研究院 (Sloan-Kettering Institute) 、康奈尔纽约科技园,他们在计算生物学研究与应用领域走在世界前沿。

  毕业之后,学生可从事数据分析、生物信息学、计算机模拟工作,到制药公司、生物技术公司就业。相应地,对于有意向攻读计算生物学博士的学生,这个专业有利于他们做好准备,增加入学优势。

  二、课程

  康奈尔大学计算生物学专业的课程涉及多个学科,它提供的先进培训涉及生物信息学、统计学、机器学习、计算与模拟、定量生物学和基因组学。培训重点放在计算机实验与实践技能,以此协助学生走出课堂,开拓事业。

  这个专业需要 18 个月完成 ( 全日制 ) ,教学内容前后连贯,涉及诸多学科。要求在导师指导下完成个人化项目研究。此外,提供职业发展培训。专业学习的前半部分包含基础课和技能课,以便学生在数学、生物学、计算机科学方面打好基础,此期间的培训涉及定量生物学和生物信息学。专业的后半部分主要是论文研究。学生从多个顶级研究实验室中选择,借以投入独立的项目,进一步学习知识技能,提升解决问题能力、批判思考能力以及科学交流的能力。

  三、入学要求

  申请计算生物学硕士专业的学生必须持有理科或工科学士学位。必须完成本科阶段的微积分、线性代数、概率学理论 ( 或统计学 ) 、计算机编程。

  申请的时候要求在个人陈述中描述自己的背景以及对计算生物学专业的兴趣。必须提交 GRE 考试和托福成绩。康奈尔大学计算生物学专业招收各专业的学生,并鼓励来自未被充分代表的群体的学生、身有疾患的学生以及处于劣势背景的学生申请。

  美国布朗大学计算生物专业

  该专业为计算生物学理科方向,旨在通过运用计算机工具的算法设计与分析等方法来分析和发掘一些生物学现象。以下是对美国布朗大学计算生物学专业本科的介绍。

  布朗大学计算生物学专业本科专业描述:

  所在院校:布朗大学;学制:4学年

  专业领域:理科;学费:41328美元/学年

  课程层次:学士学位课程;申请费:75美元

  入学日期:1,9月

  该专业的学习内容包括计算机科学基础、应用数学、统计学、生物化学、分子生物学、遗传学、生态学、解剖学、神经系统科学和显谱。该专业有四个专攻方向:计算基因组学;生物科学;分子建模与应用数学;统计基因组学。此外,该专业的学生还有机会与经验丰富的教师和学生一起进行研究学习。

  布朗大学计算生物学本科就业方向:

  该专业的毕业生可在医院、兽医、法院、病理学、质量监控、环境检测实验室等领域工作。此外,也可在大学、研究所、生物技术公司和政府部门等谋职。

  布朗大学计算生物学本科入学要求:

  入学要求:完成相当于美国12年的小学和中学教育,且成绩优异。

  语言要求:1.托福网考100分以上,或笔试600分以上;

  2.无双录取。

  其他要求:提供SAT或ACT成绩。

  布朗大学计算生物学本科申请材料:

  1.学历证明;

  2.英语成绩单;

  3.申请表;

  4.成绩单原件或经过认证的成绩单复印件;

  5.申请费;

  6.国际学生中学报告表(International School Supplement to the Secondary School Report form),可从官网下载;

  7.银行资金证明。

  杜克大学计算生物与生物信息学专业介绍

  杜克大学(Duke University)是一所位于美国北卡罗来纳州小城达勒姆的著名私立研究型大学。虽然目前的学校创建于1924年,但杜克大学的历史实际上可以追溯至1859年时在今日现址创立的三一学院(Trinity College)或更早的布朗学校(Brown's Schoolhouse,于1838年时创立于同州的兰道夫县(Randolph County, NC))。杜克大学是在学术上与体育上都有优秀表现的大学。

  申请要求:基本信息

  开设学位:PhD

  申请截止日期:12月1日

  TOEFL要求:90

  GPA要求:无明确要求

  可申请学期:秋季

  IELTS要求:7.0

  gre要求:Required

  GRE Subject:Not Required

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