网络科学

第一章 引言

1.1 网络与网络科学的定义

1.2 新世纪对网络科学的迫切需求

1.2.1 世界经济发展对网络科学的需求

1.2.2 网络社会崛起对网络科学的需求

1.2.3 军事指挥控制网络和网络中心战对网络科学的需求

1.2.3.1 越来越庞大和复杂的军事指挥控制网络

1.2.3.2 网络中心战和网络中心作战

1.2.4 应对生物恐怖主义威胁对网络科学的需求

1.2.5 事关世界各国安危的网络安全对网络科学的需求

1.3 网络科学发展历史回顾

1.3.1 网络科学的来源

1.3.2 规则网络理论

1.3.3 社会网络图和社会网络分析

1.3.4 随机网络理论

1.3.5 从阿帕网、因特网到万维网

1.3.6 从复杂网络到网络科学研究的新进展

1.3.6.1 从“六度分离”理论到“小世界网络”

1.3.6.2 幂律与无标度网络

1.3.7 网络研究的新发现迫切需要发展网络科学

1.3.8 美国和欧盟重视网络科学研究

1.4 在新世纪之交出现的百家争鸣和百花齐放的网络科学研究

1.4.1 研究网络社会的新理论

1.4.2 动态社会网络的研究进展

1.4.3 有关超家族的研究进展

1.4.4 社会网络倾向于更多连接，而生物和技术网络却相反

1.4.5 复杂网络子图和环的不同演化机制

1.4.6 基于优化原理的因特网新模型和无标度网络模型的对比研究

1.4.7 人脑与社会网络拓扑结构的相似性

1.5 网络科学与多学科的交叉融合

1.5.1 网络科学促进了新交叉科学——网络社会学

1.5.2 网络科学促进了新交叉科学——网络经济学

1.5.3 新交叉科学：系统生物学、网络生物学与网络医学

1.5.3.1 生物科学家提出了系统生物学

1.5.3.2 网络科学家提出了网络生物学

1.5.3.3 网络科学家提出了网络医学

1.5.4 网络科学促进了新交叉科学——万维网科学

1.5.5 网络科学促进了新交叉科学——网络统计学

1.5.6 网络科学、技术与实验

1.6 网络科学研究方法及体系结构框架

1.7 网络科学的子学科

1.8 网络的分类方法

参考文献

第二章 从生物武器对人类的威胁看生物科学及网络科学的重要性

2.1 生物武器对人类的威胁

2.1.1 使用生物武器的历史

2.1.2 联合国《生物和毒素武器条约》留下允许研制生物武器的隐患

2.1.3 一些新病毒可能用作生物武器

2.1.4 基因武器

2.2 为有效防范生物武器，各国应采取的对策

2.3 美国政府重视防御生物武器袭击

2.3.1 美国克林顿总统召开的“基因工程与生物武器”圆桌会议

2.3.2 美国总统重视防御生物武器

2.4 美国科学院研究报告《未来陆军应用生物技术的机遇》建议重视防范生物武器威胁

2.5 美国陆军研制的士兵系统包括防范生物武器的设备

2.6 美国科学院研究报告《网络科学》论防御生物武器袭击

2.7 美国西点军校网络科学中心重视研究生物战及生物恐怖主义

参考文献

第三章 生物学面临的新挑战及其为网络科学带来的重大发展机遇

3.1 生物学

3.2 生物科学技术发展历史简介

3.3 发现生物网络并应用网络图的典型案例

3.3.1 《黄帝内经》描述人体12条经络的网络图

3.3.2 Darwin描述物种进化的网络图

3.3.3 Crick描述细胞遗传信息流的网络图

3.4 人类基因组计划的结果使生物科学面临新挑战

3.4.1 人类基因组计划及相关研究的结果

3.4.2 世界各国网络科学家与生物科学家联合起来应对新的挑战

3.4.3 系统生物学的研究进展

3.4.3.1 系统生物学研究机构的创建

3.4.3.2 系统生物学将挑战以DNA双螺旋为基础的分子生物学的统治地位

3.4.4 基因网络的研究进展

3.4.4.1 针对单一靶标的基因疗法的挫折

3.4.4.2 利用基因网络的概念研究针对多重靶标另与血液干细胞等疗法相结合的基因疗法

3.4.4.3 寻找与疾病有关的基因网络

3.4.5 蛋白质组及人类相互作用组的研究进展

3.4.6 遗传信息网络的研究进展

3.4.6.1 第一遗传密码

3.4.6.2 第二遗传密码的假说

3.4.6.3 第三遗传密码的假说

3.4.7 表观遗传网络的研究进展

3.5 后基因组时代为网络科学带来新机遇

参考文献

第四章 系统生物学、网络生物学与网络医学

4.1 网络科学家获得系统生物学奖

4.2 “系统”与“网络”的概念

4.3 系统生物学

4.3.1 系统生物学概述

4.3.2 基本的研究内容

4.3.3 基本的研究工作流程

4.3.4 基本的研究方法

4.3.4.1 自顶向下的研究方法

4.3.4.2 自底向上的研究方法

4.3.4.3 综合方法

4.3.4.4 干涉方法

4.3.5 高精度的综合测量和实验技术

4.4 网络生物学

4.4.1 生命复杂性的金字塔

4.4.2 网络生物学概述

4.4.3 生物学中的网络：发现、分析和建模

4.5 网络医学

4.5.1 复杂网络与网络医学之间的关系

4.5.2 信号转导网络和人类疾病之间的关系

4.5.3 蛋白质交互网络和人类疾病之间的关系

4.5.4 构建人类的疾病基因网络

4.5.5 为研制新药构建靶标网络

参考文献

第五章 基因调控网络及其模型

5.1 概述

5.1.1 基因调控网络

5.1.2 基因表达及其多层次调控

5.1.3 基因调控网络的控制节点

5.1.4 基因调控网络的基本结构和功能

5.1.5 细菌基因调控网络的全局性定量分析

5.2 基因调控网络模型

5.2.1 建立基因调控网络模型的基本问题

5.2.2 选择适当层次的基因调控网络模型

5.2.3 基因调控网络模型的种类

5.2.4 今后基因调控网络模型应重点研究的问题

5.3 基于有向图的基因调控网络模型

第六章 蛋白质相互作用网络及其模型

第七章 信号转导网络及其模型

第八章 代谢网络及其模型

第九章 生态网络及其模型

第十章 基于网络科学与复杂网络理论的生物网络模型

附件1：名词术语中英文对照表

附件2：邀请网络科学的先行者——美国教授科钦来军事科学院讲学纪事

完全是机缘巧合。在1987年7月，网络科学研究的一个先行者——美国密执安大学教授Manrred Kochen（1928年至1989年1月7日）曾应《网络科学（第3卷）：生物网络》作者之邀来军事科学院作学术报告“智能管理系统”，相关照片刊登在《军事系统工程》杂志（J987年第2期），他主编的《小世界》一书于1989年1月1日出版，现已被列入美国科学院研究报告推荐的35种网络科学代表著作之一。在2009年7月24日出版的《Scieiice》杂志推出了新专题“复杂系统与网络”，其中有著名网络科学家A。L。Barabasi的一篇论文，他再次引用了I。Pool和M。Kochen于1978年发表的题为“接触及影响”的著名论文。该论文介绍了以小世界现象为原理建立数学模型的开创性工作，这是最早的小世界网络模型，后来被称为PoolKochen模型。