浅谈新形势下信息科学的发展与社会发展 进入21世纪，我们已经进入信息时代，谈起信息科学，对我们来说已经不再陌生了。 自20世纪40年代中期计算机问世以来，在全世界范围内兴起的第一次信息革命对人类社会产生了空前的影响，信息产业应运而生，人类迈向信息社会。以网络化、多媒体化为特征的“信息高速公路”掀起的第二次信息革命，将使人类进入信息时代。它是信息时代的必然产物，是一门新兴的跨多学科的科学，它以信息为主要研究对象。信息科学的研究内容包括：阐明信息的概念和本质(哲学信息论)；探讨信息的度量和变换(基本信息论)；研究信息的提取方法(识别信息论)；澄清信息的传递规律(通信理论)；探明信息的处理机制(智能理论)；探究信息的再生理论(决策理论)；阐明信息的调节原则(控制理论)；完善信息的组织理论(系统理论)。扩展人类的信息器官功能，提高人类对信息的接收和处理的能力，实质上就是扩展和增强人们认识世界和改造世界的能力。这既是信息科学的出发点，也是它的最终归宿。 这里我想先从信息说起，某种意义来讲，信息是指对我们有用的消息，它严格要求一定时间性，被称为即时信息，英文全称：Instant messaging，简称IM。 随着信息的发展，信息技术（IT是Internation Technology的缩写）也就应运而生了。信息技术是关于信息的产生、发送、传输、接收、变换、识别、控制等应用技术的总称，是在信息科学的基本原理和方法的指导下扩展人类信息处理功能的技术。 信息技术包括通信技术、计算机技术、多媒体技术、自动控制技术、视频技术、遥感技术等 。其主要支柱是通讯（Communication）技术、计算机（Computer）技术和控制（Control）技术，即“3C”技术。通信技术是现代信息技术的一个重要组成部分。通信技术的数字化、宽带化、高速化和智能化是现代通信技术的发展趋势。计算机技术是信息技术的另一个重要组成部分。计算机从其延生起就不停地为人们处理着大量的信息，而且随着计算机技术的不断发展，它处理信息的能力也在不断地加强。现在计算机已经渗入到人们的社会生活的每一个方面。计算机将朝着并行处理的方向发展。现代信息技术一刻也离不开计算机技术。多媒体技术是80年代才兴起的一门技术，它把文字、数据、图形、语音等信息通过计算机综合处理，使人们得到更完善、更直观的综合信息。在未来多媒体技术将扮演非常重要的角色。信息技术处理的很大一部分是图象和文字，因而视频技术也是信息技术的一个研究热点。 信息科学与技术的发展不仅促进信息产业的发展，而且大大地提高了生产效率。事实已经证明信息科学与技术的广泛应用已经是经济发展的巨大动力，因此，各国的信息技术的竞争也非常激烈，都在争夺信息技术的制高点。 信息科学、生命科学和材料科学一起构成了当代三种前沿科学，信息技术是当代世界范围内新技术革命的核心。信息科学和技术是现代科学技术的先导，是人类进行高效率、高效益、高速度社会活动的理论、方法与技术，是管理现代化的一个重要标志。 随着社会的发展，信息对我门的作用越来越大，我们在推动社会进步的同时对对科学，对信息的依赖就进一步加深，对技术的要求越来越高，技术的进步就越信息化。越信息化就越带动社会进步。两者相辅相成。由此可的信息技术对我们的贡献功不可没。 当前历史条件下，信息科学正在迅速发展和完善，人们对其研究内容的范围尚无统一的认识。现在主要的研究课题集中在以下六个方面： 1、信源理论和信息的获取，研究自然信息源和社会信息源，以及从信息源提取信息的方法和技术； 2、信息的传输、存储、检索、变换和处理； 3、信号的测量、分析、处理和显示； 4、模式信息处理，研究对文字、图像、声音等信息的处理、分类和识别研制机器视觉系统和语音识别装置； 5、知识信息处理，研究知识的表示、获取和利用，建立具有推理和自动解决问题能力的知识信息处理系统即专家系统； 6、决策和控制，在对信息的采集、分析、处理、识别和理解的基础上作出判断、决策或控制，从而建立各种控制系统、管理信息系统和决策支持系统。 信息过程普遍存在于生物、社会、工业、农业、国防、科学实验、日常生活和人类思维等各种领域，因此信息科学将对工程技术、社会经济和人类生活等方面产生巨大的影响。信息技术并科学技术，不仅仅是一种扩展人类信息器官的手段和工具体系，它还具有丰富的伦理和政治意义，信息技术体现着人类改造与控制自然的权利和体系。信息技术对人类社会发展的影响，并不能简单地一概论之。对社会的发展带来了巨大的影响，从两个方面来讲：一、信息技术的正面影响 信息技术扩展了人类器官功能。因此，信息技术的正面意义是毋庸置疑的。信息技术的正面影响深入到社会发展的各个领域、渗透到个人发展的各个角落。主要体现在以下方面。 (一) 信息技术增加了政治的开放性和透明度 其主要表现在以下几个方面： 1、信息化、网络化使得广大人民更加容易利用信息技术，通过互联网获取广泛的信息，并主动参与国家的政治生活。 2、政府纷纷在互联网上抢滩设点，将自己推向网络。各级政府部门不断深入开发电子政务工程。政务信息的公开增加了行政的透明度，加强了政府与民众的互动；各政府部门之间的资源共享增强了各部门的协调能力，从而提高了工作效率；政府通过其电子政务平台开展的各种信息服务，包括面向个人的各种申请服务以及面向企业的征税等服务，为广大人民提供了极大的方便。 (二)信息技术促进了世界经济的发展 其主要表现在以下几下方面： 1、表现在信息技术的产生和发展给传统行业造成的深远影响， 2、由它推出了一个新兴的行业——互联网行业。互联网直接“催生”的“互联网经济”(又称网络经济)与信息技术的关系是不言而喻的。 3、基于互联网的电子商务模式，一改传统的商务模式，使得企业产品的营销与销售以及售后服务等都可以通过网络进行，企业与上游供货商、零部件生产商以及分销商之间也可以通过电子商务实现各种交互。企业和消费者之间、企业和政府之间也可以通过互联网进行更多的互动。电子商务对企业研发、生产、营销、销售、管理、财务的各个方面都产生了巨大影响。 4、传统行业为了适应互联网发展的要求，也纷纷在网上提供各种服务。（三）信息技术的发展造就了多元文化并存的状态 其主要表现在以下几个方面： 1、信息技术使得文化产业迅猛地发展起来。 2、为信息技术重要组成部分的互联网技术的发展，使得网络媒体开始形成并逐渐成为“第四媒体”。 3、互联网更造就了一种新的文化模式——网络文化(cyberculture)。 (四)信息技术改善了人们的生活 其主要表现在以下几个方面： 1、从宏观角度而言，信息技术为整个社会的发展提供了很多有利因素，而作为社会中微小一分子的每一个普通个人也正享受着信息技术带来的各种便利。 2、信息技术使得远程教育也成了可能，从此异地教学逐渐风靡， 3、虚拟现实(virtual reality)技术，使得人们可以透过互联网尽情游览缤纷的世界。 (五)信息技术推动信息管理进入了崭新的阶段 其主要表现在以下几个方面： 1、信息作为一种资源，其各种功能并不能自然地发挥，而需要利用各种技术对其进行必要的搜集、处理、存储和传播。 2、信息技术作为扩展人类信息功能的技术集合，它对信息管理的作用十分重要，是信息管理的技术基础。现代信息技术的发展使得信息管理的手段发生了质的变化。二、信息技术的负面影响 任何事物都有其两面性。信息技术给人类带来各种利益的同时，也引发了一系列问题。主要体现在以下几个方面。 (一)知识产权侵权 1、信息技术给人类信息传播带来了质的飞跃，_尤其是互联网的出现为作品的发表、传播和使用带来了很大的便利，但是，网络的自由和共享也给知识产权，尤其是著作权的保护带来了极大的挑战。 2、通过网络媒体进行的知识产权侵权，尤其是著作权侵权现象非常严重。 3、互联网的发展和成熟还带来了其他的知识产权问题。 总之，信息技术引发的知识产权问题已经到了非常严峻的程度，各国的知识产权法律、法规都受到了前所未有的挑战。 (二)虚假信息泛滥 1、互联网为人们提供了一个空前自由的交流空间，使得人们的话语权和知情权得到了充分的重视。但是，正是由于互联网的自由和开放性，它也成了制造和传播虚假的重要工具。 2、目前，网络信息的社会公信力低下。究其原因，就是网络信息处理的诸多环节失控造成的。这些环节中，最主要的是信息源复杂，难以管理。 3、网络上的虚假新闻泛滥，尤其是娱乐新闻的捕风捉影，几成顽症。很多网络媒体不负责任地对待自己登载的假新闻的行为，从某种意义上讲，也是网络虚假信息泛滥的一个重要成因。 (三)信息污染成灾 1、随着信息技术日新月异的发展以及各种流通渠道的不断拓宽，人类社会知识信息的总量呈“爆炸式”增长，这其中，数以万计的信息中混入了大量干扰性、欺骗性、误导性甚至是破坏性的虚假伪劣等各种有害及无用信息，人们将其称之为信息“垃圾”，正是各种形形色色的信息“垃圾”造成了人类精神世界的信息污染。 2、互联网是一块自由的沃土，任何人都可以轻易地通过网络发布信息、传递信息，缺少“把关人”对信息内容的必要甄别，一些组织和个人趁机随心所欲，使得网络媒体上的垃圾信息甚至黄色信息日趋泛滥。 3、信息技术使得冗余信息大量产生，给信息的甄选与鉴别带来困难，使得人们虽然身处“信息的海洋”，却很难找到自己需要的有用信息。网络技术的发展为大量垃圾邮件的产生提供了条件。 (四)信息安全问题凸显 今天，计算机系统无时无刻不在经受着诸多安全问题的侵扰。很多计算机软件、系统本身漏洞百出，加上更新换代、层出不穷的网络病毒肆虐，技术精湛、危害严重的黑客横行，信息安全问题日渐凸显。 1、计算机技术、网络技术为代表的信息技术还处于发展的初级阶段，很多观点和想法都不甚成熟。 2、病毒肆虐是信息安全问题的又一巨大威胁。人们对计算机病毒可谓深恶痛绝，而计算机病毒却恰恰是屡见不鲜。 3、信息技术带来的问题还很多，诸如计算机诈骗、计算机偷窃、网络诽谤、网络恐怖主义等纷纷上演。 4、信息技术，尤其是互联网的发展引起的文化侵入问题、数字鸿沟问题、信息霸权主义等问题，也不得不引起人们的思考。 但是，尽管信息技术带来了种种负面效应，其正面价值还是不能否定的。信息技术只有被用于正当的场合，才能发挥最大的作用。而如何使信息技术被合法开发和利用，则有赖于各国政府、广大科学家以及世界上所有人民的共同努力。社会的发展，离不开信息科学技术的引导，只要从分发挥信息科学的优势，尽量避免起带来的不必要的冲击，就能较大限度的推动社会进步！！
专题4 生物技术的安全性和伦理问题专题教材分析一、 教学目的要求知识方面1.简述与生物技术安全性和伦理问题有关的生物学知识，能运用这些知识理解不同观点的内容和论据。2.举例说出生物武器对人类的威胁。情感态度与价值观方面1.关注转基因技术的安全性问题，认识到每一项生物技术的发展都有可能带来安全性和伦理问题。2.养成关注社会问题讨论的参与意识，形成质疑、求实的科学态度，并能以理性的、积极的态度关注问题的解决──通过科技手段的进步、社会规范的建立等途径“趋利避害”。能力方面面对来自媒体和他人关于生物技术安全性和伦理问题的不同观点，能够运用已有的生物学知识进行辨析，初步形成客观的科学的评价能力。二、教学内容的结构和特点（一）教学内容的特点本专题内容包括《科技探索之路──生物技术引发的社会争论》及三节正文：《转基因生物的安全性》、《关注生物技术的伦理问题》和《禁止生物武器》。第一节《转基因生物的安全性》可用2课时教学，第二节《关注生物技术的伦理问题》可用2课时教学，第三节《禁止生物武器》可用1课时教学。本专题还安排了一个课外活动：“社会调查”（或“辩论会”）。本专题题图的寓意是：公众对现代生命科学研究成果的伦理关注，往往超过了对科学价值理解的兴趣。当试管婴儿、转基因食品、克隆动物等来到人间时，有人为此感到欢欣鼓舞，有人觉得犹如一场梦魇。究竟该如何应对？本专题的学习是在前面几个专题的基础上进行的。前面几个专题主要是在技术层面上介绍各种生物技术的原理与应用，其知识、技能的成分更多些，而本专题主要是进行安全性和伦理问题的讨论。例如，关于“转基因生物的安全性”问题的讨论。首先，在概述转基因成果的基础上提出问题，如食用转基因食品会不会对人体健康造成隐性伤害？转基因生物会不会对生态环境造成破坏等；然后，以“论坛”的形式，从食物安全、生物安全和环境安全三个方面分别介绍了不同的观点、态度，并列举了相关的论据。这样编写，不仅形式新颖，还使学生能够依据人们所生活的不同社会环境，从多个角度了解和认识转基因生物安全性问题，感受问题的重要性和复杂性。又如，在“关注生物技术的伦理问题”中提出了三个热点问题：“如果有朝一日克隆人真的来了，我们应该怎么办？”“你支持设计试管婴儿吗？”“你要一张基因身份证吗？”通过对这三个热点问题的讨论，帮助学生树立科学的态度和价值观，理性地看待生物技术中的伦理争论。最后又在“拓展视野”中介绍了“争夺基因资源”这一热点问题。本专题最后一节，通过对生物武器的介绍，让学生了解生物武器的危害。在恐怖主义猖獗且现代生物技术迅速发展的今天，了解生物武器对人类的威胁，具有一定的现实意义。本专题之所以选取了与现代生物技术的发展直接相关的几个比较突出的问题进行讨论，主要的意图有以下几方面：（1）提出在生命科学发展过程中，所引出的种种伦理、社会和法律问题。（2）在学生已有的生命科学基础知识之上，引导学生对科技成果的应用进行正确的思考。（3）要让学生了解，由于个人所处的社会在政治制度、经济发展水平、宗教信仰、历史背景、传统伦理观念等方面的差别，就会产生出不同价值观。这样，对于生命科学中同一个伦理、社会或法律问题，在不同社会中不仅会有不同的看法，而且还会引导出截然不同的社会措施、政策和法规。（4）对于中国来说，所有的判断和所立的法规，都必须符合自己的国情，符合国家的最高利益：既要有利于中国科学家占领科学研究制高点、有利于国家科学技术的繁荣，又要有利于促进国家经济的发展。另外，通过介绍我国对待转基因生物、治疗性克隆、生物武器等问题的政策和法规，使学生们认识到，生物技术立法要在国际法规的大框架下，符合自己的国情。在呈现方式上，本专题将学生的活动放在重要的位置上，安排了较多的讨论（如“论坛”和“热点问题讨论”）、辩论、调查或进展追踪等活动。其中，“论坛”和“热点问题讨论”用一定的篇幅介绍了有关问题的不同观点、背景资料，以及争论的焦点等，其目的是让学生在了解该问题全貌的情况下，展开讨论或做进一步的调查。通过这些活动，不仅培养了学生关注社会问题的参与意识，使学生能够科学地、理性地发表自己的看法；同时也培养了学生分析复杂社会问题的能力。（二）教学内容的结构三、与学生经验的联系本专题的学习要联系学生已有的知识和经验，诸如遗传与变异、生殖与发育等必修模块的基础知识；以及本模块基因工程中的转基因技术，细胞工程中的核移植技术，胚胎工程中的胚胎移植技术等知识。只有运用这些知识才能更好地辨析每一种观点背后论据的科学性。每一个问题的讨论及其辩论活动的实施都是对学生已有知识、经验的调动和考查。在学生的生活经验中，也存在有与转基因生物、试管婴儿、基因歧视等问题直接或间接接触的机会；加上媒体的相关报道，在学生中会产生各种认识。虽然这种认识可能是模糊不清的，但至少学生对生物技术的安全性与伦理问题是不陌生的。四、与其他专题的联系在这一专题中，学生要能够对生物技术的安全性和伦理问题进行一些反思和辨析，需要运用到基因工程、细胞工程，以及胚胎工程等现代生物技术的基础知识。因此，前三个专题的学习是本专题的基础。本专题的学习又是整个模块中不可或缺的一部分。通过对转基因生物安全性的关注，以及对生物技术伦理问题的讨论，学生才能真正地将现代生物技术的发生、应用和发展与人们的现实生活切实地联系起来。同时，在分析和讨论相关的生物技术安全性和伦理问题的过程中，学生对现代生物技术核心的基础内容的掌握和运用水平也将得到提升，从而提高学生的生物科学素养和兴趣，这也是本模块基本理念的重要体现。
信息安全的密码学与密匙管理
一 摘要：
密码系统的两个基本要素是加密算法和密钥管理。加密算法是一些公式和法则，它规定了明文和密文之间的变换方法。由于密码系统的反复使用，仅靠加密算法已难以保证信息的安全了。事实上，加密信息的安全可靠依赖于密钥系统，密钥是控制加密算法和解密算法的关键信息，它的产生、传输、存储等工作是十分重要的。
二 关键词：密码学 安全 网络 密匙 管理
三 正文：
密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变化的客观规律，应用于编制密码以保守通信秘密的，称为编码学；应用于破译密码以获取通信情报的，称为破译学，总称密码学。
密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段。依照这些法则，变明文为密文，称为加密变换；变密文为明文，称为脱密变换。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据等都可实施加、脱密变换。
密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的，并随着先进科学技术的应用，已成为一门综合性的尖端技术科学。它与语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算机科学等有着广泛而密切的联系。它的现实研究成果，特别是各国政府现用的密码编制及破译手段都具有高度的机密性。
密码学包括密码编码学和密码分析学。密码体制设计是密码编码学的主要内容，密码体制的破译是密码分析学的主要内容，密码编码技术和密码分析技术是相互依相互支持、密不可分的两个方面。密码体制有对称密钥密码体制和非对称密钥密码体制。对称密钥密码体制要求加密解密双方拥有相同的密钥。而非对称密钥密码体制是加密解密双方拥有不相同的密钥，在不知道陷门信息的情况下，加密密钥和解密密钥是不能相互算出的。
对称密钥密码体制中,加密运算与解密运算使用同样的密钥。这种体制所使用的加密算法比较简单，而且高效快速、密钥简短、破译困难，但是存在着密钥传送和保管的问题。例如：甲方与乙方通讯，用同一个密钥加密与解密。首先，将密钥分发出去是一个难题，在不安全的网络上分发密钥显然是不合适的；另外，如果甲方和乙方之间任何一人将密钥泄露，那么大家都要重新启用新的密钥。通常,使用的加密算法 比较简便高效,密钥简短,破译极其困难。但是,在公开的计算机网络上安全地传送和保管密钥是一个严峻的问题。1976年,Diffie和Hellman为解决密钥管理问题,在他们的奠基性的工作"密码学的新方向"一文中,提出一种密钥交换协议,允许在不安全的媒体上通讯双方 交换信息,安全地达成一致的密钥,它是基于离散指数加密算法的新方案:交易双方仍然需要协商密钥，但离散指数算法的妙处在于:双方可以公开提交某些用于运算的数据，而密钥却在各自计算机上产生，并不在网上传递。在此新思想的基础上,很快出现了"不对称密钥密码体 制",即"公开密钥密码体制",其中加密密钥不同于解密密钥,加密密钥公之于众,谁都可以用,解密密钥只有解密人自己知道,分别称为"公开密钥"和"秘密密钥", 由于公开密钥算法不需要联机密钥服务器，密钥分配协议简单，所以极大地简化了密钥管理。除加密功能外，公钥系统还可以提供数字签名。目前，公开密钥加密算法主要有RSA、Fertezza、EIGama等。我们说区分古典密码和现代密码的标志，也就是从76年开始，迪非，赫尔曼发表了一篇叫做《密码学的新方向》的文章，这篇文章是划时代的；同时1977年美国的数据加密标准（DES）公布，这两件事情导致密码学空前研究。以前都认为密码是政府、军事、外交、安全等部门专用，从这时候起，人们看到密码已由公用到民用研究，这种转变也导致了密码学的空前发展。迄今为止的所有公钥密码体系中，RSA系统是最著名、使用最广泛的一种。RSA公开密钥密码系统是由R.Rivest、A.Shamir和L.Adleman三位教授于1977年提出的，RSA的取名就是来自于这三位发明者姓氏的第一个字母。RSA算法研制的最初目标是解决利用公开信道传输分发 DES 算法的秘密密钥的难题。而实际结果不但很好地解决了这个难题，还可利用 RSA 来完成对电文的数字签名，以防止对电文的否认与抵赖，同时还可以利用数字签名较容易地发现攻击者对电文的非法篡改，从而保护数据信息的完整性。
在网上看到这样一个例子，有一个人从E-mail信箱到用户Administrator，统一都使用了一个8位密码。他想:8位密码，怎么可能说破就破，固若金汤。所以从来不改。用了几年，没有任何问题，洋洋自得，自以为安全性一流。恰恰在他最得意的时候，该抽他嘴巴的人就出现了。他的一个同事竟然用最低级也是最有效的穷举法吧他的8位密码给破了。还好都比较熟，否则公司数据丢失，他就要卷着被子回家了。事后他问同事，怎么破解的他的密码，答曰:只因为每次看他敲密码时手的动作完全相同，于是便知道他的密码都是一样的，而且从不改变。这件事情被他引以为戒，以后密码分开设置，采用10位密码，并且半年一更换。我从中得出的教训是，密码安全要放在网络安全的第一位。因为密码就是钥匙，如果别人有了你家的钥匙，就可以堂而皇之的进你家偷东西，并且左邻右舍不会怀疑什么。我的建议，对于重要用户，密码要求最少要8位，并且应该有英文字母大小写以及数字和其他符号。千万不要嫌麻烦，密码被破后更麻烦。
密码设的越难以穷举，并不是带来更加良好的安全性。相反带来的是更加难以记忆，甚至在最初更改的几天因为输人缓慢而被别人记住，或者自己忘记。这都是非常糟糕的，但是密码难于穷举是保证安全性的前提。矛盾着的双方时可以互相转化的，所以如何使系统密码既难以穷举又容易记忆呢，这就是门科学了。当然，如果能做到以下几点，密码的安全还是有保障的。
1、采用10位以上密码。
对于一般情况下，8位密码是足够了，如一般的网络社区的密码、E-mail的密码。但是对于系统管理的密码，尤其是超级用户的密码最好要在10位以上，12位最佳。首先，8位密码居多，一般穷举工作的起始字典都使用6位字典或8位字典，10位或12位的字典不予考虑。其次，一个全码8位字典需要占去4G左右空间，10位或12位的全码字典更是天文数字，要是用一般台式机破解可能要到下个千年了，运用中型机破解还有有点希望的。再次，哪怕是一个12个字母的英文单词，也足以让黑客望而却步。
2、使用不规则密码。
对于有规律的密码，如:alb2c3d4e5f6，尽管是12位的，但是也是非常好破解的。因为现在这种密码很流行，字典更是多的满天飞，使用这种密码等于自杀。
3、不要选取显而易见的信息作为口令。
单词、生日、纪念日、名字都不要作为密码的内容。以上就是密码设置的基本注意事项。密码设置好了，并不代表万事大吉，密码的正确使用和保存才是关键。要熟练输入密码，保证密码输人的速度要快。输人的很慢等于给别人看，还是熟练点好。不要将密码写下来。密码应当记在脑子里，千万别写出来。不要将密码存人计算机的文件中。不要让别人知道。不要在不同系统上使用同一密码。在输人密码时最好保证没有任何人和监视系统的窥视。定期改变密码，最少半年一次。这点尤为重要，是密码安全问题的关键。永远不要对自己的密码过于自信，也许无意中就泄漏了密码。定期改变密码，会使密码被破解的可能性降到很低的程度。4、多方密钥协商问题
当前已有的密钥协商协议包括双方密钥协商协议、双方非交互式的静态密钥协商协议、双方一轮密钥协商协议、双方可验证身份的密钥协商协议以及三方相对应类型的协议。如何设计多方密钥协商协议？存在多元线性函数(双线性对的推广)吗？如果存在，我们能够构造基于多元线性函数的一轮多方密钥协商协议。而且，这种函数如果存在的话，一定会有更多的密码学应用。然而，直到现在，在密码学中，这个问题还远远没有得到解决。
参考文献：
[1]信息技术研究中心.网络信息安全新技术与标准规范实用手册[M].第1版.北京:电子信息出版社.2004
[2]周学广、刘艺.信息安全学[M].第1版.北京:机械工业出版社.2003
[3]陈月波.网络信息安全[M].第1版.武汉:武汉工业大学出版社.2005
[4]宁蒙.网络信息安全与防范技术[M].第1版.南京:东南大学出版社.2005
转基因食品利与弊 论文
关键字：食品 目前 美国 组织 基因 作物 农作物 转基因 基因技术
①转基因食品概念，产生机理
稍有点科学常识的人都知道，基因是控制生物性状的最基本单位，记录着生物生殖繁衍的遗传信息。通过修改基因能改变一个有机体的部分或全部特征。
转基因食品就是移动动植物的基因并加以改变，制造出具备新特征的食品种类。譬如利用生物技术将某些动物的基因转移到其它物种上去，通过改造生物的遗传组织，使其出现原物种原来并不具备的特征，这些转变可以按照人类所需要的目标来完成。举这样的例子来加以说明：人们可以用鲜鱼的基因帮助西红柿、草莓等普通植物来抵御寒冷；把某些细菌的基因接入玉米、大豆的植株中，就可以更好地保护它们不受害虫的侵袭。而以这些转基因生物为原料加工生产的食品就是转基因食品。
②转基因食品发展状况
据联合国粮农组织的材料，1997年全世界转基因作物的播种面积约为1100万公顷，1998年上升到近3000万公顷，1999年底，估计将达4000万公顷，平均增幅超过lO0％。
美国是转基因技术采用最多的国家。自20世纪90年代初将基因改制技术实际投入农业生产领域以来，目前美国农产品的年产量中55％的大豆、45％棉花和40％的玉米已逐步转化为通过基因改制方式生产。目前，大约有20多种转基因农作物的种子已经获准在美国播种，包括玉米、大豆、油菜、土豆、和棉花。据估计，从1999年到2004年，美国基因工程农产品和食品的市场规模将从40亿美元扩大到200亿美元，到2019年将达到750亿美元。有专家预计：21世纪初，很可能美国的每一种食品中都含有一定量基因工程的成分。其它还有阿根廷、加拿大也是转基因农业生产发展迅速的国家。
我国的转基因研究也有较大的发展，并且在基因药物、转基因作物、农作物基因图与新品种等方面具有相对比较优势。但真正进入商业化生产的则较少，就农作物而言，目前只有抗虫棉、矮牵牛花、抗病毒甜椒、抗病毒蕃茄和延熟蕃茄等。③转基因食品对人体益弊及转基因食品安全性；
直到目前为止，转基因食品在推出市场前都没有经过长远的安全评估，人类长期食用是否安全仍然成疑，而科学界对这些食品是否安全也没有共识。
——持肯定态度的说法：
美国第一批转基因西红柿上市以来，全球约有2亿多人食用过数千种转基因食品，5年多来尚未报道过一例食品安全事件；我国进口转基因大豆较多，据估计约有一半的大豆色拉油中含有转基因成分，目前没有出现任何问题。
基因技术的突破使科学家们得以用传统育种专家难以想象的方式改良农作物，其优点是显而易见的。第一，可降低生产成本。一个品种的基因加入另一种基因，会使该品种的特性发生变化，具备原品种所不具备的因子，从而增强了抗病、抗杂草或抗虫害能力，由此可减少农药和除草剂的用量，降低种植成本。第二，可提高作物单位面积产量。一种作物的基因改良后，更容易适应环境，能更有效抵御各种灾害的袭击，并使产量更高。第三，转基因技术可以使开发农作物的时间大为缩短。利用传统的育种方法，需要七、八年时间才能培育一个新的品种，而基因工程技术培育出一种全新的农作物品种，时间可缩短一半。因此，有专家认为，不出多少年，转基因技术将改变世界。
转基因技术可根据人们的需要，赋予农作物新的特性。例如可以使农作物自己释放出杀虫剂，可以使农作物在旱地或盐碱地上生长，或者生产出营养更为丰富的食品。科学家还利用转基因技术，开发能够生产防病的疫苗和食品的农作物。农业版图。
——持否定态度的说法：
1999年的转基因马铃薯事件，英国的一位研究人员公布的实验结果说：用含有转基因的马铃薯饲养大鼠，引起了大鼠器官生长异常、体重减轻、免疫系统遭到破坏。这一实验结果立即引起轰动，导致了世界范围的对转基因食品安全性的怀疑。
1999年5月英国的权威科学杂志(自然)刊登了美国康奈尔大学副教授约翰?罗西的一篇论文，引起世人的震惊。论文说，研究人员把抗虫害转基因玉米——BT基因玉米的花粉撒在苦苣菜叶上，然后让蝴蝶幼虫啃食这些菜叶。四天之后，有44％的幼虫死亡，活着的幼虫身体较小，而且无精打采。而另一组幼虫啃食撒有普通玉米花粉的菜叶，则未有出现死亡率高或发育不良的现象。论文据此推断，BT转基因玉米花粉含有毒素。
人们怀疑，转基因农作物和以此为原料制造的转基因食品对人体是否也有危害，比如，具有抗虫害、自动除杂草的转基因作物其作用机理与传统农药有无不同，会不会将有毒性的物质“传送”给消费者的有机体系?还有，某种转基因食品可以抵御细菌入侵，那么是否会使我们体内外的细菌产生变异而对所有的抗菌素产生免疫力?目前，这些问题尚无法作出明确的解释。并且，英国的研究人员近来在实验室中证实：小白鼠在食用转基因土豆10天后，其肾、脾和消化道都出现了损伤。这就更加深了人们的恐惧心理。 中国科学院的《科学新闻》最近发表的一篇文章，将转基因食物“可能”对人类健康的危害总结为3点：某些毒素可引起人类急、慢性中毒，某些转基因作物可引起人的过敏反应，转基因产品营养成分变化，使人的营养结构失衡。
——现状：
世界粮农组织、世界卫生组织及经济合作组织这些国际权威机构都表示，人工移植外来基因可能令生物产生“非预期后果”。即是说我们到现在为止还没有足够的科学手段去评估转基因生物及食品的风险。
国际消费者联会（成员包括115个国家的250个消费者组织）表示“现时没有一个政府或联合国组织会声称转基因食品是完全安全的。”
分子生物技术在微生物降解环境 污染物中的应用 [摘要〕介绍了与环境微生物关键降解酶基因的筛选、克隆及应用相关的分r生物技术，包括聚合酶链式反应技 术、基因重组技术、荧光原位杂交技术和生物信息学等技术，并对这些技术在污染物降解基因检测、筛选和克隆方 面的应用进行了阐述与探讨、 [关键词]分子生物技术;微生物;基因;环境污染物;降解 随着现代j:\地技术的发展，多环芳烃、含氯有 机物和硝基苯类化合物等人工合成井难以降解的 污染物大量排放，造成世界范围内的环境污染和生 态破坏，严重地威胁人类和其他生物的正常生存和 发展。利用微生物修复技术对受污染的水体及土 壤进行处理，凸显了其重要的意义和可行性。研究 人员发现并筛选到一些微生物，它们不仅对环境有 较高的适应性、对污染物有较高的耐受性，而且对 污染物有较强的降解效率和专一性。然而环境中 存在的大量微生物中仅有少于1%可通过传统的培 养方法进行培养、分离和纯化，绝大多数细菌需要 非常严格的营养条件川。因此，为了对修复环境有 所贡献却难以培养的微生物进行更全面了解，也为 了筛选到更多有利于降解环境污染物的微生物菌 种及其关键酶基因，分子生物技术和手段逐渐被广 泛应用到环境可降解污染物及降解机理方面的研 究中。 本文对近年来发展起来的聚合酶链式反应 (PCR)技术、基因重组技术、荧光原位杂交(FISH) 技术和生物信息学等多种分子生物技术进行了介 绍，并总结了它们在污染物降解基因检测、筛选和 克隆方面的应用。 1与环境污染物降解相关的分子生 物技术 1.1PCR及其相关技术 PCR是一种利用脱氧核糖核酸(DNA)半保留 复制原理，在体外扩增位于两段已知序列之间的 DNA区段从而得到大量拷贝的分子生物技术。根 据其模板、引物来源或扩增条件的不同，PcR技术 可分为以下几种:(l)反转录pCR(RT一PeR)技 术，将mRNA反转录为cDNA后再对其进行PCR 扩增，可用来构建cDNA文库，分析不同生长时期 的mRNA表达状况和相关性以及mRNA的定量测 定等;(2)巢式PCR技术，在扩增大片段目的DNA 时，先用非特意性引物扩增再用特意性引物对第一 次扩增产物进行第二次扩增，以获得可供分析的 DNA;(3)竞争PCR技术，是一种定量PCR，向PCR 反应体系中加人人工构建的带有突变的竞争模板， 通过控制竞争模板的浓度来确定目的模板的浓度， 对目的模板作定量研究;(4)实时荧光定量PCR技 术，在PCR反应体系中加人荧光基团，利用荧光信 号积累实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线 对未知模板进行定量分析，该法已广泛用于基因表 达研究、转基因研究等方面;(5)扩增的rDNA限制 酶切分析技术，根据原核生物rDNA序列的保守性， 将扩增的rDNA片段进行酶切，通过酶切图谱来分 析菌间的多样性;(6)RNA随机引导PCR技术，基 于任意寡核昔酸引物与RNA之间可能的配对，在 低严谨度条件下经聚合酶催化使链延伸，将细胞总 RNA或InRNA作为反转录反应的模板，此技术结 合单链构象多态性，用非变性胶分辨大小相同而构 象不同的片段，可用于诊断遗传突变及分析污染条 件下序列的多态性;(7)随机扩增多态DNA (RAPD)技术，是一种基于PCR检测PCR引物结合 位点序列改变的方法，通常以10bp的寡核昔酸序 列为引物，对基因组DNA随机扩增，电泳分离染色 扩‘增产物，再分析多态性。 1.2FISH技术 FISH技术利用荧光标记的探针在细胞内与特 异的互补核酸序列杂交，通过激发杂交探针的荧光 来检测信号。荧光探针比放射性探针更安全，具有 较好的分辨力，不需要额外的检测步骤。近年来， 由于FISH技术具有灵敏、便捷等优点，迅速发展完 善成为研究环境微生物的有力工具。此外，可用不 同激发和散射波长的荧光染料标记探针，在一步反 应中同时检测几个靶序列。该技术主要包括试样 固定、预处理、预杂交、探针和试样变性、杂交、漂洗 去除未结合的探针、检测杂交信号等步骤。由于 165rRNA具有遗传稳定性，因此成为FISH技术检 测最常用的靶序列。 1.3基因重组技术 基因重组技术是从供体生物的基因组中通过 酶切扩增等手段获取目的基因，与载体连接形成重 组DNA分子，再导入到受体细胞中，让外源基因得 以表达。在已经分离出的许多菌株中，与降解能力 有关的基因多在质粒体上。由于质粒很容易在细 菌的繁殖过程中遗失，对细菌降解能力的长期稳定 非常不利，可将其与污染物降解有关的酶基因重组 到大肠杆菌等微生物中进行表达，以此构建的各种 生物降解特性增强的重组菌可用于污染环境的治 理修复或发酵某些废弃物。 1.4生物信息学 20世纪后期，生物学的迅猛发展，从数量上和 质量上极大地丰富了基因组数据库、蛋白质数据 库、酶数据库和文献数据库等许多生物科学的数据 资源。已有多个国家和国际科研组织建立了生物 信息数据库，如欧洲分子生物学实验室(Eur叩ean MolecularBiologyLaboratory)核酸序列数据库和美 国国家生物技术情报中心(Nationaleente:fo:Bio- technologyInformation，NCBI)基因序列数据库等。 科学家利用计算机及生物信息分析软件分析这些 数据资源，确定大分子序列、结构、表达模式和生化 途径与生物数据之间的关系，区分生物个体间遗传 差异，揭示DNA多样性。例如，基本局部比对搜索 工具(BasieLoealAlignmentSearehTool，BLAST)， 是一套在蛋白质数据库或DNA数据库中进行相似 性比较的分析工具。它基于Altschul等的方法「2〕， 在序列数据库中对查询序列进行同源性比对工作。 BLAST程序可对一条或多条、任何数量、任何形式的 序列在一个或多个核酸或蛋白序列库中进行比对，甚 至将有缺口的比对序列也考虑在内，利用比较结果中 的得分对序列进行相似性说明。基因的序列分析可 揭示出生物物种之间的关系，在污染治理研究中可用 于生物基因组特殊区域或特异基因的测序。 2分子生物技术在环境污染物降解 中的应用 2.1土壤试样总DNA的提取 用适当方法直接从土壤中提取DNA并纯化， 是从分子生物学角度对土壤微生物进行研究的前 提条件，而后可进行酶切、PCR扩增、核酸分子杂交 等分子生物学技术操作。从土壤中提取微生物 DNA主要分为汽接法和间接法}’{。直接法是在 ogram等的方法基础卜发展起来的，其主要包括2 个步骤:(l)原位细胞裂解;(2)DNA提取和纯化。 直接法提取的DNA超过细菌总DNA的60%且省 力，但提取的DNA常常有折断、腐殖酸污染、甚至 提取物中还夹杂有未知的胞外DNA和真核生物的 DNA。最先报道间接法的是Faegri等[‘〕，其主要包 括4个步骤:(l)分散土壤;(2)分离细胞与土壤; (3)细胞裂解;(4)DNA纯化。间接法提取DNA 产量低且费力，但纯度较高、DNA损伤小，提取的 大片段DNA可用来构建cos而d和细菌人工染色体 文库等。 2.2采用PCR及相关技术扩增分析DNA片段 可降解污染物的微生物必然能产生分解代谢 该污染物的酶。selvaratnam等L’l用编码苯酚单加 氧酶dmpN摹因的RT一PCR技术来检测序列间歇 式活性污泥反应器‘{一，降解酚的假单胞菌。检测结 果表明，RT一PCR技术不仅能检测微生物降解酚的 能力，还能测量dmpN基因的转录水平，从而确定假 单胞菌特殊的分解活性，发现了在转录水平下，酚 浓度与通气时间之问存在正相关关系。 将PCR技术和变性梯度凝胶电泳(DGGE)结 合起来，在变性条件适当的情况下能分辨一个碱基 对，分辨率较高。染色后的凝胶用成像系统进行分 析，可在一定程度l几反应试样的复杂性。条带的多 少能反应试样「 一 }1微生物组成的差异，条带的亮度能 反应试样中微生物的多少。基于以上优点，日前该 技术在微生物群落结构的分析和动态研究方面得 到了厂‘泛应用。DGGE可通过分析PCR扩增的基 因点突变来探索微生物的复杂性。徐玉泉等[“〕从 某废水中分离出一株能以苯酚为惟一碳源的菌株 PHEA一2，使用PCR一DGGE技术对该菌165 rDNA进行分析，发现该菌与醋酸钙不动杆菌同源。 M盯sh等r了)利用PcR一DGGE技术获得了活性污泥 中真核微生物的种群变化情况。王峰等下8〕采用 PCR一DGGE技术对城市污水化学生物絮凝处理中 活性污泥和生物膜微生物种群结构进行了分析，结 果表明活性污泥培养前后微生物种群结构发生r 很大改变。 RAPD技术也是一种应用比较广泛的以多态性 引物来扩增某些片段的技术。RAPD技术可用于检 测含有混合微生物种群的各种微生物反应器中微 生物的多样性。用RAPD技术分析检测实验室规 模的油脂淤泥培养料中的细菌菌群发现，用油脂淤 泥改良过的培养料比未改良的更适于不同的微生 物种群生长[9j。vainio等t’。〕从516种孤立的菌落 中提取出165rDNA，经PCR扩增后进行测序，检测 活性污泥中微生物种群的结构。这些组合技术的 应用显著增强r对微生物的检测和鉴定能力，为理 论研究工艺优化及提高生物处理效率提供了条件。 2.3基因重组 基因工程技术应用于环境保护起始于20世纪 80年代。其基本原理是通过基因分离和重组技术， 将目的基因片段，比如可编码降解某种污染物的 酶，转移到受体生物细胞中并表达，使受体生物具 有该目的基因表达显现的特殊性状，从而达到治理 污染的目的。找到特定污染的抗性基因，利用基因 重组技术转基因后也可获得其他抗性植株以及筛 选到可转化污染物的植物，还可开发超量积累植物 进行污染土壤的生物修复。 罗如新等L”〕用放射性同位素标记tfdc基因片 段作探针，Southemblot杂交定位Ll菌株的邻苯二 酚1，2一双加氧酶基因位于Pstl的I片段和BamH I的M、N片段，回收并将其直接克隆至表达载体 pKT230卜，获得的重组子能转化不具开环酶活性 的甲胺磷降解菌P2，得到高于天然宿主21倍的邻 苯二酚1，2一双加氧酶。stingley等{”〕通过构建基 因文库和重组质粒等基因工程方法证实了NidAB 双加氧酶是降解菲的关键酶类，并首次鉴定出此基 因通过磷苯二甲酸实现降解功能。chae等‘”}发现 不能降解苯酚的su如lobusso扣taricu、98/2菌株中 的儿茶酚2，3一双加氧酶基因与能降解苯酚的 sulfolo右u，，o如taricu、咫有[6J源区，分析得知它们 是山共同祖先进化而来。把儿茶酚2，3一双加氧酶 基因克隆到大肠杆菌中表达，可获得有较高降解活 性的双加氧酶。 重金属污染是环境污染的重要方面之一。随 着分子生物学技术的发展，越来越多的修复性蛋白 基因正被从植物、微生物和动物中陆续分离出来， 如汞离子还原酶基因、有机汞裂解酶基因、汞转运 蛋自基因、金属硫蛋白基因、植物络合素合成酶基 因、铁离子还原酶基因和锌转运蛋白基因L’‘〕。这些 基因通过基因工程的改造，重组到合适的受休细胞 中表达相应的蛋白质和酶，达到治理难以降解的有 毒有害污染物的目的。sorsa等〔”〕把MTS插人 LamB序列的153位点，在E.eoli中表达MTs，解决 r细胞内MTs对金属离子有限的吸附能力。综L 所述，基因重组技术具有快速、高效的特性，已逐渐 成为环境生物技术的研究热点。 2.4FISH技术 FISH技术利用核糖体内长度适中(约1500bp)、 高度保守的165:RNA序列作为理想的基因分类靶 序列，其中使用的165:RNA寡核普酸探针一般是 进行了荧光标记的20bp左右特异性核昔酸片段， 利用该报告分子(如生物素、地高辛)与荧光素标记 的特异亲和素之间的免疫化学反应，经荧光检测系 统对待测DNA进行定性、定量或相对定位分析。 FISH技术能提供处理过程中微生物的数量、空间分 布和原位生理学等信息。 硝化细菌是一类生理上非常特殊的化能自氧 菌，传统的研究方法要经过富集、分离、分类和鉴定 步骤，耗时长。HSH技术的引人解决了上述困难。 FlsH技术还被广泛用于活性污泥系统、硝化流化床 反应器和膜生物反应器等废水处理系统}’61。 基因工程微生物越来越多地被用于农业害虫 控制和环境污染的生物修复，对人类健康和环境的 影响引起广泛关注。1994年出现了一种新的标记 系统:绿色荧光蛋白(GFP)，由于GFP基因表达产 物对细胞没有毒害作用，且由GFP产生的荧光标记 检测卜分方便、简单。在某些被污染的环境中可分 离出降解该污染物的细菌，通过基因重组等手段使 用GFP分子标记，可更容易的分离检测被标记的 细胞叫。 Bastes等[’8]进行了苯酚降解菌染色体GFP基 因标记实验。通过PCR和Southemblot分析，证明 GFP基因已成功整合到宿主细胞的染色体中。对 标记菌与野生型的降解能力比较结果证明，GFP分 子标记的插人并不影响细胞的苯酚降解能力。 用G即标记Pseudomonasputida，研究活性淤 泥中细菌存活情况{’9飞。Pseudomonasputida被转到 活性淤泥2min后，观察到细胞在淤泥絮凝物间自 由游动;培养3d后，发现荧光细胞减少，大部分已 被合并到淤泥絮凝物中，以防止细菌被原生动物捕 食。用oFP标记石.eozi和Serraliamarceseern，考 察菌株附到絮凝物卜的过程{’()j。使用表面荧光显 微镜能将带有GFP标记的细胞从活性污泥中区分 开，井进行观察和记数。而聚焦激光扫描显微镜 (cLsM)可使GFP标记细菌产生三维轮廓，结合表 面荧光显微镜和CLSM观察GFP标记细胞，结果表 明，细胞表面疏水性在细菌附到絮凝物的过程中起 重要作用，两种细菌附在絮凝物上的模式有很大不 同，通过这种方法可更好地理解细菌赫附机理，有 助于提高废水处理效果。 3结语 分子生物技术的应用使研究人员可从微观的 角度更细致深人地了解微生物对污染物降解的具 体生理生化机制，在分子水平 _ _ [揭示生物体吸收、 迁移、积累有害物质最终被毒害，及适应、抗性等生 态问题，从而筛选到更多有利用价值的微生物。随 着越来越多微生物全部基因序列的解码，对各种细 菌体内可降解基因的分布和表达会有更深人的了 解，有关技术的发展和成熟必将对污染物的降解过 程有一个整体的、生态水平上的认识。 参考文献 l李凤，刘世贵 . 分子生物学技术在环境微生物研究中的 应用 . 世界科技研究与发展，2003，25(4):88一92 2AltsehulSF，GishW，MillerW，etal.Basieloealalign- mentsearehtool . JMolBiol，1990，215(3):403一410 3魏志琴，曾秀敏，宋培勇 . 土壤微生物DNA提取方法研 究进展 . 遵义师范学院学报，2006，8(4):53一56 4FaegriA，TorsvikVL，GoksoyrJ.Baeteria]andfunga] aetivitiesin5011:seParationofbacteriaandfungibyaraPid fraetionatedeentrifugationteehnique5011BiolBioehem， 1977，9(2):105一112 5SelvaratnamS，SehoedelBA，MeFarlandBL，etal APPlieationofreversetranseriPtasePCRformonitoring exPressionoftheeataboliedmPNgeneinaPhenol- degradingsequencingbatehreaetor . APPIEnviron Microbiol，1995，61(11):3981一3985 6徐玉泉，张维，陈明等 . 一株苯酚降解菌的分离和鉴 定 . 环境科学学报，2000，20(4):450一455 7MarshTL，LiuWT，ForneyLJ . Beginningamoleeular analysisoftheeukiU洲aleollllllunityinaetivatedsludge. WaterSeiTechnol，1998，37(4一5):455一460 8王峰，傅以钢，夏四清等.PCR一DGGE技术在城市污 水化学生物絮凝处理中的特点 . 环境科学，2004，25 (6):74一79 9涂书新，韦朝阳 . 我国生物修复技术的现状与展望 . 地 理科学进展，2004，23(6):20一31 10VainioEJ，MoilanenA，KoivulaTT，etal . ComParison ofpartial165rRNAgenesequeneesobtainedfromactiva- tedsludgebaeteria . APPIMierobiolBioteehnol，1997，48 (l):73一79 11罗如新，张素琴，李顺鹏 . 邻苯二酚1，2一双加氧酶
