ої задачі, або, як кажуть, обчислювального або моделює алгоритму. Фактично він представляє собою сукупності алгебраїчних формул, за якими ведуться обчислення, і логічних умов, що дозволяють встановити потрібну послідовність застосування цих формул. Обчислювальні алгоритми повинні не спотворювати основні властивості моделі і, отже, вихідного технологічного об'єкта, бути економічними і адаптуються до особливостей вирішуваних завдань За методом складання рівнянь (функціональних залежностей F, f) ММ їх можна поділити на формальні (емпіричні, регресійні) і неформальні (аналітичні ). При побудові емпіричних (регресійних) ММ структура функціональних залежностей F, f задається на основі деяких формальних міркувань, що не мають зв'язку з типом технологічного об'єкта, його конструктивними особливостями, механізмами протікають процесів. Завдання F, f у формальних ММ проводиться з урахуванням зручності наступного использова?? ия рівнянь або простоти визначення вектора a за експериментальними даними. Під зручністю використання ММ розуміється можливість отримання аналітичного рішення, y (x, a) або економічного знаходження наближеного рішення на ЕОМ і використовуваних комп'ютерів.
Математичні та кінетичні моделі біотехнологічних процесів
Здійснення окремих етапів комп'ютерного моделювання вимагає певних знань, навичок та практичної підготовки в області технологічних об'єктів піддаються математичному моделюванню. Основним поняттям в області біотехнологічних процесів і систем є поняття біотехнології. Біотехнологія - це цілеспрямоване отримання цінних для народного господарства і різних областей людської діяльності продуктів, в процесі яких використовується біохімічна діяльність мікроорганізмів, ізольованих клітин або їх компонентів.
В якості основних видів біохімічної діяльності мікрооб'єктів, що використовуються в біотехнології, як правило, виступають наступні:
Зростання клітинної маси біореагентом, які і являють собою продукт. До даного класу процесів належить отримання пекарських дріжджів в харчовій промисловості, кормових дріжджів в сільському господарстві, вакцин в медицині.
Освіта (біосинтез) в процесі росту і розвитку клітин цінних біохімічних продуктів - деякі з яких виділяються в середу (позаклітинні продукти), деякі накопичуються в біомасі (внутрішньоклітинні продукти). У цих випадках виробництво існує заради отримання таких продуктів, а не самої біомаси, яка часто є баластом.
Біотрансформація - процес, в результаті якого під впливом біологічної діяльності мікроорганізмів або ферментів відбувається зміна хімічного складу вихідного хімічної речовини. Прикладом процесу біотрансформації є перетворення глюкози у фруктозу під впливом ферменту глюкоізомерази або гліцерину в диоксиацетон під впливом глюконобактерій.
Споживання мікроорганізмами з рідких середовищ різних речовин, які є забруднювачами. У ході даних процесів біомаса мікроорганізмів є проміжним агентом. Такі процеси застосовують при біохімічної очищенні стічних вод.
Вилуговування за допомогою мікроорганізмів, тобто переклад в розчинений стан деяких речовин, що знаходяться в твердих тілах. Прикладом даних процесів є мікробіологічне вилуговування металів з руд у видобувній та металургійній промисловості.
Використання біохімічної діяльності мікроорганізмів з метою утворення газів і за рахунок цього створення, наприклад, пористих матеріалів. Дані процеси широко використовуються в харчовій промисловості при приготуванні хліба, пива або шампанського. При математичному описі перерахованих процесів основне завдання зводиться до оцінки реакції мікрореагентов на різні обурюють фактори середовища. При цьому мікрореагенти являють собою дуже складні об'єкти, математичний опис яких з традиційних уявлень застосовуваних для опису технологічних об'єктів виявляється скрутним і можливо тільки на основі великої системи припущень. З причини цього в останні десятиліття особливою популярністю користується синергетичний підхід, розроблений Г. Нікольса та І. Пригожиним для нерівноважних систем в хімії та біології. Іншим поширеним методом опису біотехнологічних мікрореагентов є застосування геометричних моделей, званих клітинними автоматами. Клітинні автомати були вперше розглянуті фон Нейманом і Уламом в 1948 р і пізніше популяризовані Д. Конвеем в 1970 р у вигляді гри «Життя». Особливістю клітинних автоматів є те, що вони являють собою математичну ідеалізацію біологічних систем, в яких простір і час дискретні, а фізичні параметри середовища приймають кінцеве безліч дискретних значень. Зазначені математичні моделі широко використовуються для опису складних біологічних процесів і систем, прикладами яких можуть бути: процеси мутації штамів мікроорганізмів, складні біохімічні процеси (наприклад, гліколіз), процеси...
