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研究领域及研究方向

  • 研究领域(应用数学、统计学)
  • 生物数学、生物信息学、精准医学、人工智能

  • 研究方向

1. 传染病动力学的数学建模与研究

i)我国乙肝、肺结核等重大传染病的传播动力学模型研究;

ii)我国乙肝肺结核等重大传染病的病毒动力学模型研究;

iii我国乙肝肺结核等重大传染病病毒的分子演化动力学模型研究

iv我国典型传染病病毒演化多样性的系统动力学模型研究

  • 研究方法与目标:

            乙型病毒性肝炎、肺结核等重大传染病严重危害我国人民健康,阻碍社会发展,给国家造成了巨大的疾病负担。乙肝、肺结核等重大传染病的防治仍然是一个严重的公共卫生问题,也是一个需要优先解决的重大健康问题。 

  1. 我们将系统研究我国乙肝、肺结核等重大传染病精准预防、精准控制、精准诊断和精准治疗的数学与统计学模型和人工智能算法。特别地,我们将利用系统流行病学和“演化生物学”的思想,结合我国乙肝、肺结核等重大传染病的流行病学调查数据、暴露组数据、实际临床观测数据和高通量多组学数据等信息,根据我国乙肝、肺结核等重大传染病的感染机理和传播特点,考虑病毒演化、生态和环境等因素的影响,从分子、细胞、组织、器官、个体和群体等不同水平、不同层次建立数学和统计学模型,系统定量研究我国HBV、TB等病毒的发生发展机理,定量阐明我国HBV、TB等病毒的分子演化规律、感染致病的动力学机制、耐药机制及宏观流行趋势,并对未来风险状况进行计算模拟和预测预警,提出有效的预防控制策略和诊断、治疗方案,降低乙肝、肺结核等重大传染病的发病率和病死率

            我们期望建立一套系统定量研究HBV、TB等病毒发生发展机理的数学模型、计算方法和研究体系,为我国制定乙肝、肺结核等重大传染病的长远防治规划提供定量参考和科学依据,实现“2030年WHO消除病毒性肝炎作为公共威胁”的防控目标。

     

    2. 肿瘤智能诊疗的数学理论与核心算法研究

    i肿瘤影像、病理与多组学融合的智能诊断模型与高效算法研究;

    • ii)肿瘤早期诊断的数学模型与高效算法研究;

    iii基于多组学数据推断肿瘤致病基因与分子标志物;

  2. iv医疗健康大数据智能分析的数学理论、模型与方法研究

    研究方法与目标:

            我们将利用系统生物学和“演化生物学”的思想,结合我国肝癌、胃癌和肺癌等重大慢性病的影像组学数据、病理数据、调查数据、暴露组数据、实际临床观测数据和高通量多组学数据(基因组、转录组、蛋白组、代谢组)等信息,从分子、细胞、组织、器官、个体和群体等不同水平、不同层次建立数学和统计学模型,系统研究肝癌、胃癌和肺癌等重大慢性病精准预防、精准控制、精准诊断和精准治疗的数学理论和人工智能算法,定量阐明肝癌、胃癌和肺癌等重大慢性病的发生发展机理、耐药机制及免疫逃逸机制,系统揭示肝癌、胃癌和肺癌等重大慢性病的多组学生物标志物、分型、分期和个体化诊疗方案,建立重大慢性病人工智能诊疗平台,为癌症的早期诊断和精准治疗提供定量参考和科学依据,降低癌症发病率和死亡率,提高癌症患者生存质量,延长癌症患者生存时间,减轻患者医疗负担,缓解医院就诊压力,解决“看病难、看病贵”问题,实现“健康中国2030规划”。

  3.  

  4.  3. 生物多样性的演化动力学理论及应用研究

    i病毒/肿瘤基因型与表型特征的关联关系研究(医学影像遗传学)

    ii肿瘤细胞多样性的演化动力学模型研究

  5. iii)生物对策的演化动力学理论及其在生态系统和传染病中的应用

  6. iv基因调控表达网络的拓扑统计特征与演化模型研究  

    研究方法与目标:

             研究“What determines species diversity”目前仍然是演化生物学研究中的核心问题,也是《Science》在庆祝创刊125周年之际公布的前15个最具挑战性和最重要的科学问题之一。我们将结合“演化生物学”和“系统生物学”的思想,利用演化对策理论、动力系统理论和计算机模拟等方法,研究同域物种/病毒/肿瘤细胞多样性形成、维持与丧失的演化动力学机制。通过构建系统演化树和贝叶斯演化分析等方法,阐明物种/病毒/肿瘤的时-空演化动力学模式和生物学特征。另外,我们期望通过基因网络拓扑特征演化规律的研究和物种/病毒/肿瘤细胞表型特征演化多样性的研究,定量阐明物种/病毒/肿瘤细胞表型特征多样性与基因型之间的关联关系,揭示物种/病毒/肿瘤细胞表型特征演化多样性的分子机制。

  •  
    • 4.  动力系统分支与混沌理论及应用研究
    • i)微分和差分方程的定性与稳定性方法研究;

    ii)微分与差分方程的全局分支理论研究;

    • iii)动力系统混沌理论及其应用研究;
    • iv非局部扩散系统中的演化入侵分析理论及应用

 

科研项目
项目编号 项目名称 项目来源 起讫时间 承担角色 项目类别
11971375 我国乙肝病毒演化多样性的系统动力学模型与整合分析方法研究 国家自然科学基金面上项目2020-1~负责人纵向项目
2019JM-273 抗病毒治疗对我国乙肝疫情影响的数学模型研究 陕西省自然科学基础研究计划面上项目2019-1~负责人纵向项目
2018ZX10721202 中国成人高危人群和社区人群乙肝疫苗优化免疫策略研究 “艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治”科技重大专项项目2018-1~骨干成员纵向项目
3127100017 2015年陕西省博士后科研项目配套资助 陕西省人力资源和社会保障厅2017-1~2018-12负责人纵向项目
2017ZM074 时滞传染病动力学模型与稳定性研究 高校重点引智项目-著名学者项目2017-1~2017-12负责人纵向项目
11631012 典型疾病的多尺度生物系统动力学及数据分析 国家自然科学基金重点项目2017-1~骨干成员纵向项目
201506285164 国家留学基金管理委员会出国留学项目 国家教育部项目2016-4~2017-3负责人纵向项目
11571272 我国乙肝病毒的分子进化趋势及其对宏观传播动力学的影响 国家自然科学基金面上项目2016-1~负责人纵向项目
2015JQ1011 新型禽流感病毒的分子进化规律、感染机制及传播机理研究 陕西省自然科学基础研究计划青年人才项目2015-1~2017-12负责人纵向项目
2015(948)-97 我国乙肝病毒的分子进化规律、感染机制及流行趋势研究 2015年陕西省博士后科研项目2015-11~2018-12负责人纵向项目
2014M560755 我国乙型病毒性肝炎的传播动力学模型及防控新策略研究 第56批中国博士后科学基金面上项目2014-9~2018-12负责人纵向项目
11372233 含分式结构的生化反应系统的随机响应方法及其在基因调控网络中的应用 国家自然科学基金项目2014-1~2017-12骨干成员纵向项目
61372151 基于DNA遗传信息标识和分类的区域人口结构新型表征体系研究 国家自然科学基金项目2014-1~2017-12骨干成员纵向项目
2014ZD088 适应动力学理论及其在生态系统和传染病中的应用 2014年度西安交通大学重点引智项目2014-1~2014-12负责人纵向项目
11201368 生物表型多样性形成与丧失的进化动力学机制研究 国家自然科学基金青年科学基金项目2013-1~2015-12负责人纵向项目
2012ZX10002001 乙型病毒性肝炎免疫预防新策略的研究 “艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治”科技重大专项项目2012-1~2015-12骨干成员纵向项目
xjj2012007 生物种群进化多样性的动力学模型研究 西安交通大学自由探索项目2012-1~2014-12负责人纵向项目
PLN1003 渗透多孔介质非线性渗流机理研究 国家重点实验室开放基金项目2010-1~2011-12骨干成员纵向项目
21・56611 生態系解明への現象数理学 日本学术振兴会特别研究员项目(JSPS)2009-8~2011-3负责人纵向项目
30770555 乙型肝炎病毒动力学模型的时-空效应分析 国家自然科学基金项目2008-1~2010-12骨干成员纵向项目
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学术任职

学术编委

  1. 2017.6-2021.5,中国数学会生物数学专业委员会第八届委员。

International Journal of Evolution》编委,http://www.scitechnol.com/editorialboard-international-evolution.php

Journal of Gastroenterology, Liver & Pancreatic diseases》编委,http://austinpublishinggroup.com/glpd/editorialBoard.php 

审 稿

Journal of Theoretical Biology, Mathematical Biosciences, Applied Mathematics and Computation, Ecological Modelling, BioSystems, Abstract and Applied Analysis,《工程数学学报》.

Impacts

  1. 1. Our research was highlighted by <Nature CHINA> on Oct. 8, 2008. (Jian Zu et al., J. Theor. Biol. 2008, 254(2): 239-251. PDF )  http://nchina.natureasia.com/en/nchina/article/10.1038/nchina.2008.236

奖项成果
奖项名称 获奖年份 奖项类型 奖项等级 申报部门
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