生物系统建模与仿真旨在以计算机仿真为手段，通过对生物系统建模，模拟生物模式的形成和组织器官的发育，从而揭示模式形成和组织发育的机理。本课题组在生物模式形成和组织器官发育机理探究方面已取得了很多成果。在生物模式形成方面，我们基于反应扩散模型仿真实现了细胞的自组织行为，例如体外培养血管间质细胞的模式形成过程（图1）；验证了血管间质细胞模式形成的左右不对称性（图2）；基于细胞自组织行为可以进行细胞工程设计（图3）；并设计了基于反馈控制框架的生物模式自动生成方法（图4）。在组织器官发育方面，我们基于Meinhardt模型（激活抑制反应扩散模型）仿真实现了肺气道空间分枝结构（图5）；揭示了侧分枝和尖端分枝的产生原理（图6）；实现了肺血管和气道的并行分枝结构（图7）；并进一步实现了肺泡微血管网络结构（图8）和斑马鱼血管网络结构（图9）。这些工作将有助于生物模式形成和发育机理的进一步研究。