生物系统是一个非常复杂的体系：首先单个细胞内从储存信息的基因表达出有生物功能的蛋白质以及代谢子，然后这些基本成分形成高一层次的调控模体和代谢通路，进一步大量的模体和通路构成基本的功能模块，最后多个功能模块组成更复杂的大尺度多细胞生物网络（图1）。系统生物学（systems biology）就是研究一个生物系统中所有不同性质的组成成分（基因、mRNA、蛋白质、生物小分子等）的构成、以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。也就是说，系统生物学不同于以往的实验生物学——仅关心个别的基因和蛋白质，它要研究所有的基因、所有的蛋白质、组分间的所有相互关系。显然，系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学，其研究目标是要实现从基因序列到功能网络、到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合（图2），使得理论预测能够反映出生物系统的真实性。

    系统生物学倡导利用系统论的思想和方法，从整体的高度分析、研究生命的复杂特性，属于系统科学、信息科学、生命科学共同支撑起来的一门前沿交叉科学（图3）。在系统生物学中，复杂系统科学提供的是理论指导，信息科学提供的是工具支撑，而生命科学提供的是生物学理论与生物学数据的支持。通过利用信息科学提供的数据挖掘工具，可以整合有效的生物信息，构成建立数学物理模型的数据基础，在此基础上通过物理学的思想构建合理的物理模型，并使用数学语言加以描述和求解。

 

    建模在系统生物学中起到了对生物信息的实质性整合作用：各个层次的生物信息通过模型的数学描述建立起定量或定性的关系，通过理论模型，可以得到一些生物复杂现象的解释，进而推出生命系统更有普遍意义的本质规律。其中主要可分为以下类型：(1)定性建模；(2)基于约束的建模方法；(3)基于常微分/ 偏微分方程的定量建模；(4)基于随机微分方程的定量建模方法等。