Информационная биотехнология

Информационная биотехнология в целом обеспечивает возможность получения в индустриальных масштабах информации о воздействии антропогенных (а в некоторых случаях и природных) химических и физических факторов внешней среды на живые объекты. Объекты при этом не только выступают в качестве тестовых для оценки биологической активности соответствующих факторов, но могут являться индикаторами их присутствия, например, в мониторных системах контроля за состоянием окружающей среды.

Получаемая информация затем используется:

1. для регуляции уровня самих факторов;
2. для выявления факторов (например, химических соединений), позволяющих управлять нормальным или патологическим состоянием живого объекта;
3. для конструирования соединений с заданной активностью;
4. для фундаментальных исследований.

Универсальным инструментом информационной биотехнологии являются испытательные системы, подобные описанным в этой книге, или их различные специализированные модификации.

Возможность создания таких систем определяется в настоящее время достигнутыми уровнями развития в первую очередь физических, биологических и химических наук, а также кибернетики, промышленной биотехнологии, информатики и техники.

Современный уровень естественных наук позволяет определить, какие характеристики биологических тест-объектов адекватно отражают действие химических (физических) факторов на живое, каковы адекватные методы их измерения, каков механизм действия этих факторов и каковы закономерности переноса данных с биологических тест-объектов на те объекты живой природы, включая человека, которые реально нас интересуют.

В целом все эти возможности, реализованные в виде определенной последовательности операций, составляют алгоритмы определения биологической активности тестируемого фактора, в нашем случае определенного вещества, или (что то же самое) алгоритмы поиска новых веществ с заданным видом активности.

Принципы формирования таких алгоритмов, описание некоторых из них, идеи создания новых алгоритмов для обсуждаемых задач составили основной материал этой книги.

Кибернетика позволяет разработать для реализации алгоритмов поиска достаточно сложные обучающиеся информационно-измерительные системы высокой производительности, способные к автоматической настройке на задачу и к развитию.

Принципиальные блок-схемы таких систем подробно рассматриваются в книге и обсуждаются некоторые особенности их технических элементов. Техника дает возможность создать такие системы на практике.

Современная промышленная биотехнология в свою очередь позволяет не только наладить массовое производство биологических тест-объектов, но, главное, сконструировать их методами генной и клеточной инженерии так, чтобы они оптимально отвечали требованиям максимальной информативности и возможностям измерительной техники.

В этой монографии не рассматривается вопрос о том, как конструировать такие специализированные тест-объекты, однако детально формулируются те требования к ним, совокупность которых можно рассматривать как своеобразное техническое задание на их конструирование.

Наконец, информатика дает возможность широкого использования теоретически и экспериментально получаемой информации для автоматизированного определения биологической активности веществ, в том числе и на основе математического моделирования.

Она также позволяет на основе априорной информации анализировать связь структуры веществ и их биологической активности. Выявление закономерностей такой связи — одна из основных задач обсуждаемой системы, и ей уделено достаточно большое место в нашем изложении. Информатика также дает возможность регистрировать все тестируемые вещества, накапливать информацию об их испытаниях и производить различные операции с ней, включая принятие экспертных решений на основе искусственного интеллекта.

«Биологически активные вещества»,
Г.М.Баренбойм, А.Г.Маленков