教学工作

【双福·行远】刘子建教授解读“生物数学:数学与生物学的交叉与融合”

2025年12月23日 10:27作者:数学与应用数学系来源:数统学院 浏览次数:

12月22日,数学与统计学院“双福·行远”系列讲座在科学城校区举行。本次讲座以“生物数学:数学与生物学的交叉与融合”为主题,由学院刘子建教授主讲,数学与应用数学专业2023级学生及2023级基地班学生参加。讲座内容深入浅出、案例生动,现场学术氛围浓厚。

讲座伊始,刘子建教授从学科内涵出发,对生物数学作了系统阐释。作为数学与生命科学、农学、医学等多学科深度交叉形成的重要方向,生物数学以数学方法为工具,服务于生物实际问题的分析与求解,同时推动相关数学理论的发展。刘教授沿着清晰的历史脉络,回顾了生物数学的发展历程:从16世纪徐光启运用数学思想估算人口增长,到马尔萨斯人口模型、SIR传染病模型的提出,再到20世纪计算机技术推动下生物信息学的兴起,生动勾勒出该学科由萌芽走向成熟的演进路径,帮助同学们把握其内在逻辑与时代背景。

在核心内容分享中,刘教授围绕生物数学的五个主要研究方向——种群动力学、传染病动力学、病毒动力学、药物动力学和系统生物学,系统介绍了各领域的研究对象、建模思路与应用场景。他指出,尽管研究问题各不相同,但这些方向普遍以“动态调控”为核心特征,广泛依托常微分方程、统计分析等数学工具,并结合 Matlab、Python 等计算平台开展研究。以种群动力学中的 Volterra 模型为例,刘教授通过一战期间地中海渔业捕捞量变化的经典案例,深入浅出地解释了“减少捕捞反而有利于捕食者数量增长”的 Volterra 原理,生动展示了数学模型在揭示复杂生态规律中的独特价值。

在前沿研究展示环节,刘教授结合新冠疫情 SEIR 仓室模型、HIV 病毒动力学模型以及药物动力学给药方案优化等实例,系统阐明了生物数学在疫情防控、疾病治疗和药物研发等领域的现实应用。他特别提到,围绕武汉及周边城市复工时间预测所建立的网络模型分析,正是生物数学服务公共决策、提供科学支撑的典型案例。与此同时,刘教授还介绍了生物数学与人工智能、单细胞测序等新技术的融合趋势,展望了单细胞尺度建模、AI 与机理模型协同等前沿研究方向。

讲座最后,刘教授从整体上总结了生物数学的学科特质,指出其本质是一种“跨学科闭环”:数学工具构建分析框架,生物机理赋予模型现实内涵,二者相辅相成、缺一不可。他勉励同学们在夯实数学基础、熟练掌握常微分方程和随机过程等核心工具的同时,主动关注生命科学中的实际问题,持续培养跨学科思维与应用意识。随后,现场师生围绕模型构建难点、实际应用可行性等问题展开交流讨论,刘教授逐一耐心解答。

本次讲座系统呈现了生物数学的学科体系、发展脉络与前沿动态,不仅加深了同学们对数学在生命科学领域广泛应用的认识,也有效激发了大家投身交叉学科研究的兴趣与热情,为后续学习与科研探索提供了新的视角与方向。多位同学表示,将在今后的学习中主动拓展知识边界,尝试运用数学方法解决实际生物问题,在交叉融合中探索更广阔的发展空间。

 


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