Harnessing Biological Complexity: An Introduction to Computational Physiology

چالش برای علوم زیستی در قرن بیست و یکم، ادغام اطلاعات توالی ژنوم در درک بهتر زیست شناسی، فیزیولوژی و آسیب شناسی انسانی است. چنین تلاش‌هایی برای ادغام، جهان را به سمت نسل جدیدی از علوم زیستی و مهندسی زیستی سوق می‌دهد، جایی که اطلاعات بیولوژیکی، فیزیولوژیکی و پاتولوژیک از انسان‌ها و سایر حیوانات زنده را می‌توان به صورت کمی در مقیاس‌های زمانی و اندازه‌ای و از طریق سلسله‌مراتب مختلف سازمانی در سیلیکو توصیف کرد. - از مولکول ها گرفته تا سلول ها و اندام ها، تا افراد. برای «محور کردن» چنین پیچیدگی، جوامع بین‌المللی زیست‌شناسان و مهندسان زیستی یکپارچه، هدف ایجاد چارچوب‌ها و زیرساخت‌های اطلاعاتی برای توصیف ساختارهای بیولوژیکی و عملکردهای فیزیولوژیکی در مقیاس‌های مختلف زمان و مکان هستند. این کتاب درسی شامل یک پلت فرم عمومی برای توصیف توابع فیزیولوژیکی با استفاده از معادلات ریاضی است و خواننده را برای انجام مدل‌سازی ریاضی و شبیه‌سازی کامپیوتری، ترکیب مدل‌های موجود و همچنین ایجاد مدل‌های جدید راهنمایی می‌کند. این کتاب که در دسترس زیست‌شناسان، فیزیولوژیست‌ها و دانشجویان علوم است، با جزئیات مصور در صورت لزوم، به دنبال دستیابی به روشی سیستماتیک برای مهار پیچیدگی‌های بیولوژیکی است. به اشتراک گذاری پایگاه های داده در میان جوامع در سراسر جهان به یافتن پاسخ های جامع برای تمام سؤالات مهم کمک می کند.

The challenge for the biosciences in the twenty-first century is to integrate genome sequencing information into a better understanding of biology, physiology, and human pathology. Such attempts at integration are moving the world toward a new generation of bioscience and bioengineering, where biological, physiological, and pathological information from humans and other living animals can be quantitatively described in silico across multiple scales of time and size and through diverse hierarchies of organization — from molecules to cells and organs, to individuals. To "harness" such complexity, international communities of integrative bioscientists and bioengineers aim to establish frameworks and information infrastructures for describing biological structures and physiological functions on multiple scales of time and space. This textbook includes a public platform to describe physiological functions using mathematical equations and guides the reader to perform mathematical modeling and computer simulations, to combine existing models as well as to create new models. Accessible to biologists, physiologists, and students of the sciences, with illustrative details provided when necessary, this book seeks to achieve a systematic way of harnessing biological complexity. Sharing the databases among communities worldwide will help to find comprehensive answers to all the important questions.