分形理论及其在生命科学中的应用摘要：从微观到宏观，生命现象在各个层次都呈现出分形的现象。分形理论已经广泛应有于生命科学的领域中。本文主要对分形、及其维数的概念进行介绍，对生物学中分形理论的应用进行综述，同时对在生命科学领域中应用分析理论的前景进行分析和展望。关键词：生命科学；分形理论；分形维数生物系统以及其过程是非常典型的复杂系统，有随机性、自相似性、自组织性、突变性、多尺度性、非平衡性、非线性等多种属性，因而就需要使用专门进行定量非线性讨论的方法来对其特有的规律进行认识。分形理论被称为大自然的几何学，是现代数学中的新的一个分支，属于三大非线性科学其中之一的内容，在非线性问题的解决中有着重要的作用。在分形理论提出以来，已经广泛的探究并应用于很多的领域中，在生物学领域的应用已经有近三十年的历史，对定量分析和理解生物系统的机制和机理有着重要的帮助，为讨论生物学的过程中加入了更多的活力，对生物学新分支的——生物分形学的诞生具有促进作用。一、分形理论1.概念分形的概念是在海岸线测量的讨论中最早出现的，针对不规则的海岸线图形，假如测量尺度选择的不同，就会导致测量结果相差很大，而且细小的位置也不能得到测量。这类不规则的形状具有大尺度和小尺度相似的特点，同时在进行无限细分之后还是有这样的自相似性，就被称为分形。分形有无规分形以及有规分形两各类别。同时其具有标度不变以及自相似性两个基本性质。标度不变是指任选分形上的一个局域，将它放大，能够得到和原图形相同的特征形态。自相似性是指某种过程或者结构在不同的时间尺度或者空间尺度来看都是相似的，或者某种结构或系统的局部结构或者局部的性质是相似的，同时，部分和部分之间或者整体和整体之间也具有自相似的特性。2.分形維数分形维数是对分形进行定量描述的一个重要参数，其能够实现分形体复杂程度的表征。分形维数能够是整数值，也能够是分数值，同时其有多种的计算以及定义的方法，例如广义维数、信息维数、相似维数、关联维数、盒维数等。使用较多的是 Hausdorff 维数。二、生命科学中分形理论的应用1.在生物大分子节后、网络及分子进化、表面特征方面的应用生物分子作为典型的复杂系统，一般都具备分形的结构，如 DNA、蛋白质等。大分子网络的本质结构就是生物大分子在相互之间复杂的竞争、作用以及合作淘汰机制后形成时空上的一种有序结构。讨论蛋白质分子网络对单个蛋白质功能的理解使有帮助...
