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수학적 모델링을 적용한 생물학

전문가 제언: ○ 수학적 모델은 자연 현상과 인간이 창조한 시스템을 수학적으로 설명할 수 있는 언어이다. 수학적 모델링이란 이 모델을 기초로 하여 수학적 추론을 하고 결과를 현실 상황에서 재해석하는 전 과정을 말한다. 역사적으로 수학적 모델링은 순수 수학과 자연과학 및 공학의 상호발전에 큰 원동력이 되었다. 수학적 모델링은 전통적으로 자연과학과 공학에 응용되는 수학으로 확고한 위치를 확보하였고, 최근에는 수학의 응용범위가 정치, 경제, 산업, 생물학 전반에 걸쳐 이용되고 있다. 이 논문에서는 생물시스템에서 노화와 죽음에 대한 수학적 모델링에 대해 언급하고 있다.

○ 20세기에는 정보기술이 반도체와 인터넷 산업의 발전을 주도했다. 21세기에는 생명과학기술이 중심이 되어 산업발전을 주도하게 될 것이다. 향후 의약품을 포함한 생명공학 제품의 시장규모는 급속히 성장할 전망이다. 그러나 오랜 시간과 엄청난 비용, 수많은 인력이 수반되는 기존의 실험방법은 급증하는 시장의 요구를 만족시키지 못할 것이다. 수학적 모델링을 통하여 가상 생체모델을 만들 수 있고, 생물학 실험을 상당 부분 대체할 수 있기 때문에 시간과 비용 면에서 엄청난 경제적 효과를 나타낸다.

○ 미국, 독일, 일본 등의 국가에서는 시스템 생물학 육성에 본격적으로 나서고 있다. 시스템 생물학은 생명체의 실체를 수학적 모델링을 통하여 해석하기 어려운 세포와 같은 생명체에 대한 데이터를 컴퓨터를 통해 그 실상을 표현하고, 각 세포 구성부분의 기능과 상호 연관관계를 분자 수준까지 정확히 모사하여 외적 영향에 대한 반응을 예측할 수 있는 가상 세포를 만들어 낼 수 있다. 생물시스템의 수학적 모델을 이용하면 동물 실험을 줄이는 한편 치료법 개발기간의 단축과 비용절감 효과를 거둘 수 있다.

저자: Novoseltsev, VN
자료유형: 학술정보