科学读书报告

篇一：科学方法论读书报告

《科学方法论》课程报告

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一． 课程开设背景

在博士研究生学习阶段的第一学期，学校专门开设《科学方法论》课程，并特别邀请本校在各相关领域做出突出科研成就的教授为本课程做专题讲座，他们分别是殷鸿福院士、赵鹏大院士、王焰新教授、成金华教授等，各位老师结合自身多年的科学研究实践，从各个不同的角度对科学方法论进行了解读，老师们讨论了关于科学、做学问的态度、科学研究的灵感、科技创新、学科前沿、论文撰写、课题的申报与结题思路等各类与科学相关的主题。各位老师在讲座中所展现出的真诚、对科学研究的热爱及对科学思想的精练总结，极大触动所有参加讲座的同学，从讲座中所得到的收获和启迪，对于每位同学未来的研究学习都将有着十分重要的指导意义。

对于每

名有意从事科学研究事业的同学来说，尤其对于进入博士阶段学习的学生，《科学方法论》课程的开设是十分必要的。尽管大多数博士都有过硕士阶段的项目研究和论文写作的经历，但对于博士生在科学素养上的要求显然与硕士有极大的不同。同样一个研究主题，本科阶段只是对相关主题的学习和分析，硕士阶段可能会进行某个角度的初步探索，进入博士阶段，就需要在更高的视角对该主题有更全面和更深入的研究和剖析，提出有价值的观点或理论。博士生在硕士期间已经建立一些研究的基础，了解相关研究工具的使用，《科学方法论》帮助他们更系统看待科学研究，对将来的选题、研究切入、资料的整理和分析等方面有更深层次的认识和理解。

二． “科学方法论”的研究意义

科技提高生产力，而生产力改变生产关系，从而促进社会变革，推动人类社会不断进步和发展，人类物质和精神生活得以丰富和改善。人类社会发展至今，科学技术居功至伟，它使人类从野蛮变得文明，增强了人们适应和驾驭自然的能力，它使人们的生活变得便利，人与人之间距离变短，时至今日，科技已经渗透到人类生活的每一个环节，已经不能想像如果没有科技的支持，人们的生活将会变成什么样子。电器、互联网络、汽车、医疗、能源、农业种植等，科技作为一种改善人们生活的工具和手段，已经如此紧密得与这个世界进行关联，人们必须重视科学技术的巨大能量。

这个世界的发展需要科技的推动，而科技的进步需要科学的方法做支持，重视科技必须重视对科学研究方法的归纳总结。每一个领域每一个行业都有其规律和章法，无论我们是从事行政管理，或是程序编写，还是三维动画制作，也可能从事财务管理，新闻记者等，我们都有其方法做指导。像其他任何职业一样，作为潜心学问的学者，要想做出有价值的研究，掌握合适的科学方法，培养科学研究的思维和方法，养成独立思考和研究的习惯是极其重要的。可以说，科技有多么重要，科学的方法就有多么重要。 一切理论的探索，归根结底是方法的探索。在科学创造过程中，往往伴随着科学方法的创新，尤其是在划时代的科学理论诞生时，集伟大的科学家和伟大的哲学家于一身的哲人科学家，在科学方法的形成和进化中起着举足轻重的独特作用。近代科学的奠基人伽利略和牛顿，是近代科学方法的奠基者。他们在构筑经

典力学的巍峨大厦时，成功地使数学与实验、假设与验证、归纳与演绎、分析与综合诸方法珠联璧合、相得益彰。达尔文的生物进化论是十九世纪伟大的科学成就之一，其中蕴涵的科学的思想方法广泛地渗透到哲学和社会科学领域，成为人们观察和处理问题的独到的维度或视角。

世界观是在谈世界是什么，是指人们对世界的总体看法和观点，而方法论是人们认识世界、改造世界的一般方法，是人们用什么样的方式、方法观察事物和处理问题，方法论主要在谈“怎么办”的问题，科学方法论则是方法论的一种，它是科技哲学的范畴，它帮助我们理解什么是科学观，科学法则，科学方法论主要在讨论人们用什么方式、方法观察科学现象和解决科学领域的问题，它是对包括自然科学和社会科学的各学科研究方法的归纳总结，科学方法论如同哲学是对所有学科知识的概括总结，又指导各学科知识的运用，科学方法论是指导各类科学运用不同的具体方法完成科学实践的重要学科。

三． “科学方法论”的几个重要问题

1. 科学是什么？

什么是科学？科学社会学者孔德认为，科学应该同时具备三个性质：自然一致、因果联系和可重复。它认为所有被认为是科学的知识，都应该具备这三种特性。但我们认为这是从自然科学的角度在谈论科学，并不确切和全面。

吴冲龙教授在“科学方法论问题”讲座中详细讲解科学的概念与分类，引导同学深入认识什么是科学。他通过列举中国历史上一些重大发现，如四大发明，讨论中国历史上是否有科学。吴教授在讲座中指出，科学的核心是关于世界处于什么状态，以及世界如何运作的系统理论知识。科学是相对于技艺(techne)的认知(episteme)行为和结果，它具有思辨性，并总是猜想新实体、新过程和新机制的存在，直至对可能存在的新世界的探索。从这个意义上讲，尽管我们的祖先对指南针、火药、造纸术和印刷术等技术的运用已经非常娴熟，但古代中国人并不知道其原理，也没有尝试找出其中的原理规律，并形成系统的理论。所以无论是著名的四大发明，还是郭守敬的天文观测仪器，张衡的地动仪，都只能称为技术，在本质上都是“手段、技巧，是主观思维和操作能力相互结合所形成的技术系统”，而非系统的、规范的、认识事物本质的理论体系。因此，今天的多数

中外学者都认为，在中国古代领先于西方只是在技术应用的领域，而科学研究则远落后于西方，甚至在某种意义上说，中国古代不存在“科学”。

科学按研究对象的不同可分为自然科学、社会科学和思维科学，以及总结和贯穿于三个领域的哲学和数学；按与实践的不同联系可分为理论科学、技术科学、应用科学等。按人类对自然规律利用的直接程度，科学可分为自然科学和实验科学两类。按是否适合用于人类目标来看，科学又可分为广义科学、窄义科学两类。自然科学包括数学、物理学、化学、天文学、地球科学、生命科学等实用科学；社会科学所涵盖的学科包括：经济学、政治学、法学、伦理学、历史学、社会学、心理学、教育学、管理学、人类学、民俗学、新闻学、传播学等。社会科学用科学的方法，研究人类社会的种种现象的各学科总体或其中任一学科。如社会学研究人类社会（主要是当代），政治学研究政治、政策和有关的活动，经济学研究资源分配等。科学方法论是自然科学和社会科学研究方法的总结归纳。

2. 如何选择科学的问题？ 在历经一个月的讲座中，几乎所有的老师，无论是从事自然科学研究，或是从事社会科学，无论是从事能源研究、还是生物学、或者是地质灾害的研究，老师们都谈到如何选择研究方向和领域的问题，已经八十高龄的赵鹏大院士在讲座中引用爱因斯坦的观点“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”，强调选择研究方向和科学问题的重要性。发现问题是起点，如何发现，作为一个研究者，这不是一件简单的事情，对于有些科学问题，很多都是假问题，没有研究意义；比如《论哲学家对自然科学家的引导》这一问题，实际上哲学家和自然科学家都是平行工作的，它们不存在谁引导谁的关系，这就是一个假问题；还有许多研究心理学的学者，研究六岁儿童的运算能力等，都是过于肤浅或者没有意义的研究问题。

中国科学院动物研究所吴德华研究员在一次学术会议提出这样的观点， 在选择研究问题时，第一个方面是要找到科学问题，科学问题可以通过多阅读文献寻找。如某学者测定一个物种的代谢特征的季节变化，发现了一些规律，如（啮齿动物）冬季产热能力增加，夏季产热能力降低等，呈现明显的季节变化。那么科学问题就有：为什么会有季节变化？哪些环境因素影响动物的代谢能力？哪些

生理因素影响动物的代谢能力？这些因素是如何影响动物的代谢能力的？因素之间的相互作用是什么（有还是没有？）？哪个因素的影响最大？如果你认为食物的因素重要，那么是食物中的哪种营养成分导致的？脂肪含量、碳水化合物含量还是蛋白质含量？发现食物有影响，那么很容易就会产生类似：光照周期是否有影响？如何影响？环境温度是否有影响？有哪些影响？… …那么到底做哪个？选择其中哪个问题作为研究问题？ 发现科学问题后，要确定科学问题的重要性和意义。这里边要问几个问题：这个科学问题重要吗？有意义吗？怎么个重要法？有什么重要意义？在科学（学科领域）上有什么贡献？对人们认识自然规律上有哪些启示？有应用价值（前景）吗？如果有，有哪些？

作为教师和科学工作者，我们经常被家人和朋友问到一个问题：“你是做什么研究的？你的研究有什么用？”如果你能拍着胸脯，满怀信心回答这个问题，并且让听的人有无限的兴趣，参与到该问题的讨论，大概这就是对人们有价值的和有兴趣的问题。如果回答了对方的问题后，对方只是抬了一下头，然后又低下头读自己手里的书（报纸），说明你的研究问题还需要重新加以思考。对于自然科学，如地球科学领域，地质灾害的问题、新能源、环境污染和治理等问题都是大家关心和感兴趣的问题；对于社会科学，如人们的健康、长寿、食品安全、旅游文化、教育、房产经济等问题都是值得关注和研究的课题。综合来说，在选择科学问题时，阅读和思考是发现科学问题的途径，自己的兴趣、人们的关注和需求是衡量问题价值和意义的基本标准。在《科学方法论》的讲座老师中，殷坤龙教授选择滑坡灾害的预测研究、以及对水库库岸滑坡与涌浪灾害的研究，唐辉明教授的《水库滑坡演化进程多维诊断与稳定性研究》等这些研究课题的选择，对我们如何选择研究课题具有极大的启发和指导意义。

3. 如何展开和深入科学问题研究？

确定要研究的科学问题后，接下来就是如何开展对该问题的研究，即研究方法的问题。综合来讲，按照概念内涵的深度和广度，科学研究的方法可划分为三个层次：第一层次是各门学科的具体研究方法，例如：地质学中通过古生物化石确定地层相对年代的方法。第二层次是各门学科研究的一般方法，如观察实验法、科学抽象法、逻辑方法、数学推导、资源预测和评估方法等。第三层次是

篇二：计算科学导论读书报告

计算科学导论读书报告刘青山

引言：刚入大学不长时间，我自己对专业的认识不足，不知道自己应该重点学什么，朝着什么方向发展，甚至更不知道从何学起。但是，经过将近半年的时间对计算科学导论这一课程的学习，我受益匪浅。导论老师教给了我们学什么，怎么学，这对我们计算机科学与技术专业的学生有着至关重要的影响。在老师的带领下，我们对这一专业有了清醒的认识，并对今后的发展方向有了初步的认识。

一、对计算机科学与技术学科的初步认识

（1）对计算机发展的初步认识

计算机的发展不是一蹴而就的，而是经过漫长的历史过程。1946年由冯诺依曼发明的ENIAC是世界上第一台电子计算机，它的产生明确了计算机的五大部分：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，并使用二进制运算代替了原来十进制运算，对今后计算机的发展有着巨大的影响。随后又经历了第一代计算机（电子管1951—1959）、第二代计算机（晶体管1959—1963）、第三代计算机（集成电路1964—1975）、第四代计算机（超大规模集成电路式微处理器1975—至今）的四次改革，使得计算机走进寻常人家，适应了社会的需要。

（2）主要课程

所谓的计算机技术包括文字处理，信息管理，多媒体，网络管理等在内的计算机应用技术。而所谓的计算机科学，一般指的是数据结构，组成原理，操作系统，编译原理等计算机内部实现机制。而我们这个专业的主要学习计算机科学与技术方面的基本理论和基本知识，接受应用计算机的基本训练，具有开发计算机系统的基本能力。而我校制定的我们这一专业的发展特色是软件开发。以下是我们的主要课程：C语言程序设计、计算机组成原理、编译原理、离散数学、数字逻辑、数值分析、数据结构、操作系统、微机原理及汇编语言、计算机网络、计算机系统结构、软件工程、面向对象程序设计电路原理、计算机英语等。

（3）计算学科的发展主线

第一层面是计算科学应用层包括人工智能与应用与系统，信息、管理与决策系统，移动计算，计算可视化，科学计算等计算机应用的各个方向；第二层面是计算科学的专业基础层，它是为应用层提供技术和环境的一个层面，包括软件开发方法学，计算机网络与通信技术，程序设计科学，计算机体系结构，电子计算机系统基础；第三层面是计算科学的基础层，它包括计算的数学理论，高等逻辑等内容。这三个层面构成的计算科学发展的历程中，创造出了各种计算机系统，扩展了计算机的应用领域和应用水平。我们应正确的认识到计算机的发展主线。

（4）计算机产业发展前景

计算机产业作为工业革命的产物，在20世纪的出现已经极大地改变了整个世界的面貌，深刻影响并仍将继续影响世界各国政治、经济、军事、文化、环境格局，人类的生存前景和生活质量。而在我国主要是软件的发展，下面我们重点讨论软件产业在中国的发展前景。众所周知，软件的开发首先是一项高智力的活动，软件产业的发展既有生产成本低，产品高附加值，高收益的特点，也有产品寿命短，升级代换快，市场变化快，投资风险大的特点。总结过去我们在发展软件产业方面的经验和教训，对今后更好的发展软件产业是十分有益的。我们过去的主要问题是没有按照软件产业发展的规律行事，过多的依赖科研机构。现在，越来越多

的人已经认识到了我们处于被动的这一现状，并开始着手改革。首先，在一些高校中对人才的培养加大了基础课程和专业基础课程的改革力度，转变人才的培养观念，改革旧的教学模式。其次，产业投资主体发生了明显的变化，国家开始逐渐转到改善投资环境，扶持重点企业。这是正确的决策，相信随着国家软件政策的调整，随着对高校投入的增加，实验室的改善，随着重点企业软件自主研发与开发能力的增强，我国软件产业一定会在不远的将来赶上世界先进水平。

二、学习规划

经过半年的导论学习，我们已经认识到了数学在计算机科学与技术这一专业中的重要作用。我们也认识到了提高专业技能的必要性。

（1）实现思维方式的数学化

在计算科学教育界，高等学校的教师们都普遍承认数学教育对学生学习计算机专业知识的重要性。数学教育对计算科学专业人才培养的两个目的：一是通过教学使我们掌握数学基础知识；二是使我们实现思维方式或思维过程的数学化。所谓的思维方式的数学化是指从普通人的思维方式转向数学家工作的思维方式。我们要实现思维方式数学化必须分两个阶段来完成。第一阶段，通过对空间解析几何、数学分析、高等代数、常微分方程、概率统计、计算方法等数学课程的学习，以便于习惯于数学语言和数学符号系统对研究的数学对象进行严格的分析、计算、推演，为以后课程打下坚实的基础，初步实现思维方式的数学化，初步达到数学上的某种成熟性。第二阶段，数学学习转向以计算科学为背景的离散数学和理论计算机科学的学习，特别是通过对数理逻辑的系统学习，以便于将思维方式逐步上升为系统的理性思维方式，进一步实现思维方式的数学化。因此，在此学习期间我们应该注意数学知识的学习，以便于专业的学习。

（2）提高专业技术能力

通过导论的学习，我们知道了从技术能力的角度分析，计算科学专业能力主要通过以下几个方面表现出来:一是阅读、理解科学技术文献上的新知识，特别是用数学形式表述的科学论文、技术报告的内容，较快的掌握新知识；二是计算机实际操作，工具的使用，以及软硬件试验应用操作的能力；三是硬件设计、数字逻辑系统设计及其实现、维修能力；四是软件设计、算法设计、程序设计、程序证明的能力；五是对新思想、新技术、新理论的证明能力。而我们每个人只要具有较好的专业基础知识，较好的掌握其中的一两方面就很好啦。而在我们学校的这一专业，以发展软件工程为我们专业的特色。因此，我们要严格要求自己，日积月累，朝着软件方面做准备，重点学习程序语言，同时注重学习方法，才能厚积薄发。

（3）实验课程的重要性

我们应该意识到在大学期间的实验课程对以后我们的工作有很有利的作用。我们有时候要在有限的时间和空间中对自己的活动作出规划，以获取最大效益为目标。我们要在将来的工作中不断更新知识，逐步上层次的问题，最优规划中对实验能力的要求应该是较好的掌握基本实验技术，建立正确的思想方法，掌握一定的实验技能。除此之外，实验课程能使我们认识到理论与实际的联系，正确的设计实验，完成基本操作。因此，我们应注重教学过程中的实验课程。

（4）学业规划

面临着当前社会人才的激烈竞争，有着毕业就是失业的话题，我不禁陷入了是否要考研的纠结中。我有着要考研的打算但听说我们这一专业考研没多大用并且还

很难考，但在激烈的竞争中又处于劣势地位。现在我们唯一能做的是无论考不考研，都要认真努力学习。

三、学习思考与感悟

（1）我们应该认识到高校开设的任何一学科都有其滞后性，在我们掌握了一门新技术同时会有更新的技术产生。而我们这一专业更为严重，更为突出，也许在校期间学习的东西在毕业后已经不适合用啦。正如我们现在学习的程序语言，也许在走出校门后又会出现新的语言。所以说，我们要学好这一学科的知识，更需要创新，提高自学能力和接受新事物的能力。因为我们这一学科本来就是走在时代前沿的一门学科，更需要紧跟时代的步伐。

（2）面对我们这一专业的机遇与挑战，我们既要对我们这一专业有美好的憧憬和希望，又要脚踏实地的学习，牢固掌握基础知识同时要多读一些与专业有关的书籍加深对所学知识的理解和应用，从而提高自己的能力。我们更应学习好数学和英语两大基础学科，使自己能灵活驾驭专业知识，从而使自己在竞争中处于有利地位。

四、总结

如今，我们经过数度寒窗，已经是一名入学不久的大学生了。大学是我们为未来发展打下一个坚实基础的地方，千万不要荒度这几年的时光。老师授给了我们渔的方法，给我们今后的学习有了明确的领导，我们也明确自己今后的方向。这本书也提供给了我们计算机科学与技术这一专业的重要信息，学什么，怎样学，给我们带来了极大的影响。

篇三：读书报告

DNA测序技术发展

摘要

自从1977年双脱氧链终止法和化学裂解法问世以来，经过三十几年的努力，DNA测序技术已经取得了很大的发展，测序技术已经成为现代生物学和生物信息学研究中的重要手段之一。1990年提出的人类基因组测序计划历时14年，耗费30亿美元，利用双脱氧终止法完成了对第一个人的基因组测序工作，而利用现在的第二代测序技术中的SOLiD的测序平台，则只需要一周左右的时间就能完成对人基因组的测序工作。在第一代双脱氧终止法、化学裂解法和第二代测序技术的基础上，以单分子测序为特点的第三代测序技术已经诞生，其终极目标为实现1000美元的人类基因组测序计划。相信在不久的将来，充分利用测序技术必将完成构建生命进化树等一系列研究任务，并最终搭建针对个体的个性化医学体系。

关键字

双脱氧链终止法（Sanger法） 化学裂解法（Maxam Gilber法）

第二代测序技术（Next Generation Sequencing Technology）

第三代测序技术（Third Generation Sequencing Technology）

单分子实时测序（Single Molecule Real Time DNA Sequencing: SMRT） 纳米孔测序 简介

快速和准确的获取生物体的遗传信息于生命科学研究一直具有十分重要的意义。对于每个生物体来说，基因组包含了整个生物体的遗传信息。测序技术能够真实地反映基因组DNA上的真实序列，通过软件的分析得到序列所代表的遗传信息，进而通过基因组的比较来全面地揭示基因组的复杂性和多样性，因而在生命科学研究中扮演了十分重要的角色。

测序技术最早可以追溯到20世纪50年代，早在1954年就已经出现了关于早期测序技术的报导，即Whitfeld等用化学降解的方法测定多聚核糖核苷酸序列。1977年Sanger等发明的双脱氧核苷酸末端终止法和Maxam、Gilbert等发明的化学降解法，标志着第一代测序技术的诞生。此后在三十几年的发展中陆续产生多种测序技术，在2005年提出来第二代测序技术，主要包括Roche公司的454技术、Illumina公司的Solexa技术和ABI公司的SOLiD技术。最近，Helicos公司的单分子测序技术、Pacific Biosciences公司的单分子实时(Single Molecule Real Time, SMRT)测序技术Oxford Nanopore Technologies公司正在研究的纳米孔单分子测序技术被认为是第三代测序技术。测序技术正在向着高通量、低成本、长读取长度的方向发展，其发展的突出方向是，测序通量（一次测序的数据量）的大幅增长，原始数据中每个碱基的测序成本急剧下跌，这使得以前看似高不可攀的奢侈性研究活动（如个人基因组测序，宏基因组学研究，以及对大量物种的重测序），在短短几年之间，正变得越来越切实可行了。

第一代测序技术

在1977年，Sanger等提出了经典的双脱氧核苷酸末端终止测序法，现在也称Sanger测序法，该方法采用的基本原理是双脱氧核糖核苷酸（图1）不能形成磷酸二脂键，在4个独立的DNA合成反应池中除了加入正常的四种dNTP、DNA测序模板、DNA合成酶及其他必需的反

应物质、缓冲液之外，再分别加入特定比例的一种ddNTP，那么每个反应池中即可合成终止于特定碱基的DNA片段，再通过琼脂糖凝胶电泳即可判断出模板DNA片段上每个位置的碱基类型。具体过程如图2中所示。Sanger法测序的最大的优点就是测序片段长平均能达到600~1000bp、准确率高、受重复序列和复杂序列影响小。但其致命的缺点是测序通量低，人类基因组计划中主要的测序方法采用的就是Sanger测序法，在历时14年之后，才宣布测序完成。虽然后来ABI公司将Sanger方法集成至96孔板毛细管电泳上，并形成ABI310xl和

ABI3730xl这样测序机器，但是其通量依然不能满足人类的研究要求，很难做到大量的平行测序。

图

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图2：Sanger测序法原理

在第一代测序中与Sanger法同时提出的还有Maxam-Gilbert裂解测序法，原理类似：都是先得到随机长度的DNA片段，再通过琼脂糖凝胶电泳方法判断每个位置的碱基类型。只不过裂解法获得片段的方法与Sanger方法相反，它是用化学试剂处理末端放射标记的DNA片段，造成碱基的特异性切割。因此在四个独立的反应池中，通过对模板DNA在A、T、C、G四种不同的碱基处特异性切割，获得不同大小的DNA片段，最后通过电泳分离大小，在放射自显影之后通过相应的谱带直接读出模板DNA的碱基序列。裂解测序法与Sanger合成法相比更不容易受到DNA二级结构的影响，但是由于其用到的部分试剂为诱变剂和致癌物质，因此在后来的发展中逐渐被摒弃。

除上面介绍的两种之外，同一时 期还出现了一些其他的测序方法，如焦磷酸测序法（pyrosequencing）、 连接酶测序法（sequencing by ligation, SBL）、杂交测序法 （sequencing by hybridization, SBH）等。其中焦磷酸测序法即为后来第二代测序技术中Roche公司454技术使用的测序方法，连接酶测序法即为第二代测序技术中的ABI公司SOLiD技术使用的测序方法。

第二代测序平台

Sanger测序法在过去的30 多年中一直在DNA 测序领域占据着主要地位，利用Sanger测序法，国际人类基因测序小组和塞莱拉基因组公司分别完成了人类基因组的测序工作，

并

在此过程中完善和发展了双脱氧测序技术。尽管第一代测序技术已经帮助人们完成了从噬菌体基因组到人类基因组草图等大量的测序工作，但要进行大规模测序其价格还是比较昂贵。同时传统方法对完整基因组测序的速度慢，获取的信息量小，满足不了目前研究的需要。加之为了实现1 000 美元测序一个基因组的长期目标，诸多生物技术公司开发了各种类型的测序技术但由于其存在成本高、速度慢、通量低等方面的不足，并不是最理想的测序方法。

经过不断的开发和测试，在2005年，罗氏公司正式推出454测序平台，随后在2007年Illumina公司的推出Solexa测序平台、ABI公司推出SOLiD平台，标志着第二代测序技术诞生了。与第一代技术相比，第二代测序技术不仅保持了高准确度，而且大大降低了测序成本并极大地提高了测序速度。使用第一代Sanger的测序技术完成的人类基因组计划，花费了30亿美元，用了十几年的时间，而使用第二代SOLiD的测序技术，完成一个人的基因组测序现在只需要一周左右的时间。罗氏公司的454测序平台，Illumina公司的Solexa测序平台、ABI公司的SOLiD平台构成了第二代高通量测序市场的三个主要部分。其中Illumina公司的Solexa测序平台在第二代测序市场占据60%的份额，居于领先地位。而在剩余市场部分中，ABI公司的Solid系统和罗氏各自约占19%。Illumina公司的全基因组测序服务，每测一个全基因组费用为19500美元，比起2008年要测定一个人的全基因组所花的试剂的成本250000美元已经少得多，而比1996年的成本更是少了几个数量级，因为当时的第一代测序成本为每个碱基一美元。 罗氏公司的454测序平台是第二代测序技术中第一个商业化运营的测序平台，454 测序平台的可用材料有基因组DNA、PCR 产物、BACs 、cDNA和非编码RNA 等。对于大片段 的DNA序列，需要被切成300 bp 到800 bp 的小片段。而小片段材料，如PCR 产物和非编码RNA，则可以直接用于测序反应。其整个测序过程可以分为以下三步（图3）。一、片段化：首先提取出DNA序列，如果是RNA序列则需要反转录成DNA序列，利用一定的物理方法或者将其打断至300~800bp大小片段，在小片段两端加上不同的接头，构建单链

DNA(ssDNA)文库。二、乳液PCR：将这些ssDNA与水油包被的直径大约28 μm的磁珠在一起孵育、退火，由于磁珠表面含有与接头互补的核苷酸序列，因此ssDNA会特异地连接到磁珠上。同时孵育体系中含有PCR反应试剂，因此可以保证每一个与磁珠结合的小片段都会在各自的孵育体系内独立扩增，扩增产物仍可以结合到磁珠上。反应完成后，破坏孵育体系并富集带有DNA的磁珠。经过扩增反应，每一个小片段都将被扩增大约100万倍，从而达到下一步测序反应所需的模板量。三、测序：连接有扩增元的微反应器会经过Bst多聚酶和单链结合蛋白预处理，之后被沉淀到特制的PicoTiter板上进行测序。PicoTiter板上有许多的小孔，这些小孔的直径刚好可容纳一个微反应器，这样可以保证生化反应的条件一致性，同时通过这种方法固定每个磁珠的位置以检测接下来的测序反应。测序反应采用焦磷酸测序法，测序反应以磁珠上大量扩增的ssDNA为模板，每次反应加入一种dNTP进行合成反应。如果这种dNTP能与待测序列配对，则会在合成后释放焦磷酸基团。释放的焦磷酸基团会与反应体系中的ATP硫酸化酶反应形成ATP。生成的ATP和荧光素酶共同氧化反应体系中的荧光素分子并发出荧光。测序反应产生的荧光信号由放置在PicoTiter板另一侧的CCD照相机记录，再经过计算机分析转换为测序结果。由于每种dNTP在反应中产生的荧光颜色不同，因此可以根据荧光的颜色来确定被测分子的序列。反应结束后，游离的dNTP会在双磷酸酶的作用下降解ATP，导致荧光淬灭，从而使反应体系再生。作为一个反应器，由于PTP板上每个小孔之间相互独立，因而大大降低了反应的干扰和误差。

图3：454测序平台的原理过程图

在2008年，罗氏公司推出了454技术最新的测序试剂，提升了读取长度与测序通量，使454技术的平均读取长度达到400 bp，每个循环能产生总量为400-600 Mb的序列，耗时约10小时。454技术的主要缺点是无法准确测量同聚物(homopolymer)的长度。例如待测序列中出现AAA，测序反应中会一次加上三T，而加入T的数目只能从荧光信号的强度来推测，有可能造成结果不准确。也正是因为这个原因，454技术主要的错误不是来自核苷酸的替换，而是来自插入或缺失。454技术最大的优势在于较长的读取长度，使得后继的序列拼接工作更加高效、准确。

Illumina公司的Solexa测序平台于2006年问世，该平台采用边合成边测序（sequence by synthesis, SBS）的方法。整个测序原理流程如图4中所示。一、片段化：类似454测序平台，把待测序列打断成200-500bp的小片段，并在小片段两端加上不同的接头，连接载体，构建ssDNA文库。二、成簇、将ssDNA与连接有特定接头的flowcell（Illumina公司的测序芯片）进行杂交，向反应体系中加入未标记的核苷酸和DNA合成酶，进行桥式PCR过程，在经过多轮的桥式PCR之后，每个ssDNA都在各自的位置上以相同的复制出来的片段集中形成簇，称为cluster，每个簇能包含500~1000个相同的DNA模板的克隆拷贝，从而达到能支持测序反应中所需要的基本信号强度。测序方法采用边合成边测序的方法（SBS）。向反应体系中同时添加DNA聚合酶、接头引物和带有碱基特异荧光标记的4种dNTP。由于这些dNTP的3′羟基被化学方法保护，因而每轮合成反应都只能