生理学家必然是生物学家中最乐意使用电子计算机的了;从学校教育中知道交流和直流放大器的区别的人,自然而然地更倾向于在他们的实验室里给电子设备多腾出一些位置。不过近几年来我们所看到的,却是电子计算机渗透到多数其他门类的研究实验室。

在所有的各类实验室里,电子计算机的主要用途仍然是储存和分析数据。使用原理仍是电子计算机始创时那一套。人们把资料数字化,储存在计算机的接受部分或者传储在磁带上,并用某种适当的计算机程序进行分析。在六十年代,多数大型生物实验室注意到,大量装设带有主机的计算机以供实验人员处理数据是很有利的。不过,随着小型电子计算机和微信息处理机的问世,现在的动向是区分电子计算机的容量了。个别的实验室在购置自身适用的小型电子计算机,另一方面,有许多现在设计出来的计算机,则用内部特有的微信息处理机进行操作。(例如,制造供放射免疫试验应用的大量电子计算机的厂商,现在供应各种软盘,计算机使用者可以利用它进行数据分析时所必需的严谨程序,也可以作类如星球大战的游戏,其动机无疑是出于同情那些实验室人员仅有有限的时间从事工作。)

这个趋势大概是必然的,也是不可能停止的。对于用户来说,明显的好处在于充分自主,无论何时遇有必要都能处理自己的数据。与此相比,使用集中装置成批处理数据就必然形成一种累赘了。现在还滋长着一种气氛,至少在生物学家和生化学家中,人们不再幻想设计出可以在实验室中利用计算机终端的电子计算机系统。

然而,关心到给综合目的的实验室供应计算设备的有些人感到忧虑。虽然新的小型计算机和微信息处理机价格低廉,但是特定的专门功能所需的软件可能严格要求某些程序技巧。根据一些令人沮丧的成本计算,最后实验室负担的总费用可能比现在还要大。另一个办法,即研究人员本人掌握他们所用计算机的程序技巧,一般认为是可以考虑的。

实验室负责人对内部装有微信息处理机的测量装置也担心费用太大。这种机器的便利和效率是毋庸争议的。担心的地方仅在于制造厂商对于此项装置所增加的价值可能使用户不能合理的享受到现有硬件价格低廉的好处。

看来,实际情况是实验室负责人在经济上吸取了一个痛苦的教训。研制一种测量装置商品应用的软件,其所花的成本很可能比在一个特定的实验室里编写一项程序所花的钱更多。但制造厂商也发现用户对内部装有微信息处理机的测量装置的需求量在上升、从而想到能买得起这种新设备的人是准备为取得这种设备的便利而花钱的。

有一些得到充分证明的事例表明自制装置可以节约费用。例如西海岸有一位神经生理学家,从他目前所得的补助金中拿不出两万美元去买一台合适的波形分析机,但估计他有可能只花四分之一的钱造出一台较好的装置,同时造出一台更符合他需要的分析机。主要的难题是大家知道的:实验室为制造那些完全可以从市场上购到的仪器而花费的时间和精力应有怎样的限度。

不过,到目前为止,普通生物实验室的工作并不是一切都可以依赖于仪器制造厂商的。实际上,甚至在某些最常见的工作中,例如在对生理预处理的电输出量的分析中,就会不断出现难以克服的理解上的困难。

这类实验的标准记录有一个随时间而有差异的电压(或几个电压),时间的读数约为千分之一秒。取得这样一个电压的可见痕量,就可算出诸如峰值电压以及达到该峰值所需时间等等参数。电子计算机系统用数字形式储存了同样的信息,可是人们常常(可能无任何根据)担心这样的数据能否无所不包。更严重的是,生理学家很可能坚持要求在便于进行计算机分析的任何情况下,应当得到某种形式的可见记录。机器一旦具备了着手此项工作的标准,也许就能够分析复杂的数据组,但不能识别新的类型。

这一点在对医院病人(例如加强护理单位的病人)生理状态进行细致监测的研究计划不断遇到许多困难中可以看得很明显。为此目的而研制的器械装置,有许多是必须能够识别例如在心率或周期变化方面的不正常的倾向的。一个困难是人们对正常心率的统计学特征所知甚少,因而无法提供不正常心率的准确尺度。结果是错误的警报很多,以致很少有人相信现在所用的装置除了少量紧急情况之外还能识别更多的不正常情况。

但是对于生物研究中如今业已超出传统技术范围的许多工作来说,电子计算机的应用有什么好处呢?

近年来有许多革新创造可与其他领域相比拟的。现在如果谁还打算用传统方法来分析X射线衍射的数据已是不可想象的了,用电子计算机技术来得出多数生物分子或其他分子的构型已司空见惯。姑且不谈使用,电子计算机使人们敢于去着手处理本来可能被忽略的问题,更经济地使用数据使得在低强度的X射线下进行工作成为可能。

5.6

这类工作的另一项发展是在分子构型方面。要搞清任何复杂的生物分子的构型是一项十分艰难的工作,而这也是过去十年左右中发展能很快处理此类工作的计算机程序,但更为重要的是能从原理上探明一个复杂分子所有能构型的计算机程序的主要推动力。

上面所说的都是基本的数据处理工作。现今对核苷酸排列顺序大量资料的累积促进了这一方面的最新发展。很自然这些资料应当以电子计算机形式加以贮存,美国几个国立卫生研究所和欧洲分子生物学组织之间已讨论了发展这样的计算机库的计划。这样一种装置的显著成绩是用计算机程序探索核苷酸的排列顺序以求得其特别构型,例如规定特种限制性酶的作用位点的那些构型。但是探明一种完整的核苷酸构型仍不是坦途,尽管由一个完整的DNA分子的重叠断片的核苷酸排列顺序推断出核苷酸的构型,这就是人们树立雄心要用电子计算机去解决这类本质上的组合问题的原因。