Методы научных биотехнологических исследований.

Основные понятия научных исследований.

Наука - это сфера человеческой деятельности, функцией которой является выработка и теоретическая систематизация объективных знаний и действительности.

Применительно к биотехнологии микробного синтеза наука - это система знаний о закономерностях и законах роста и жизнедеятельности популяций микроорганизмов в искусственно создаваемых условиях.

Научное исследование - комплекс логических (теоретических) построений и экспериментальных операций, выполняемых в отношении объекта (процесса) исследования с целью определения его свойств и закономерностей поведения для познавательного или практического их использования.

Под целью научных исследований понимается сформулированная на основе накопленных знаний научная проблема, на решение которой направлено данное исследование.

Решение научной проблемы складывается из разработки комплекса исследований, которые формулируются как конкретные целевые задачи.

Рабочая гипотеза - вывод о свойствах объекта, о причинно-следственных связях между параметрами, не подтвержденный эмпирическими (экспериментальными) данными.

Стохастическая система - система, в которой действующие на объект внешние и внутренние возмущения носят случайный характер, т.е. являются непредсказуемыми.

Детерминированная система - система, в которой внешние воздействия и внутренние возмущения носят закономерный характер.

Научный закон - понятие, которое отражает объективные закономерности, лежащие в основе функционирования объекта.

Система законов является фундаментом научных теорий, которые составляют содержание научных дисциплин.

Принцип в научных исследованиях - исходные основные положения установления законов теорий, в соответствии с которыми протекают те или иные процессы или описываются свойства объекта (например, принцип минимума).

Постулат - это суждение или утверждение, не отличающееся самоочевидностью, но все же принимаемое в рамках научной теории в качестве исходного положения без доказательства (как аксиома).

Теория - логическое обобщение опыта, система руководящих идей в определенной отрасли научных знаний, научное объяснение закономерностей функционирования объекта исследования.

Научный эксперимент - постановка научного опыта, предусматривающего точный учет условий и результатов многократного его повторения.

Цель эксперимента - получение неизвестных ранее сведений об объекте, выявление закономерностей его функционирования, подтверждение выдвинутых гипотез.

Методы научных биотехнологических исследований.

Биотехнология микробного синтеза - это частная наука, предмет которой - многообразие биосинтетических процессов, осуществляемых с помощью микроорганизмов, а методы, как и в любой другой науке: общие, особенные и частные. Компьютерная биостатистика позволяет обработать материал, полученный любым из известных методов, например моделированием.

Моделирование - это особенный метод исследования каких-либо объектов (конкретных и абстрактных) на моделях.

Модель (по Н.И. Кондакову) - искусственно созданный объект в виде схемы, чертежа, логико-математических знаковых формул, физической конструкции и т.п., который будучи аналогичен исследуемому объекту…, отображает и воспроизводит в более простом, уменьшенном виде структуру, свойства, взаимосвязи и отношения между элементами исследуемого объекта, непосредственное изучение которого связано с какими-либо трудностями, большими затратами средств и энергии или просто недоступно, и тем самым облегчает процесс получения информации об интересующем нас предмете.

Все существующие модели делят на 3 типа:

1. физические,

2. вещественно-математические,

3. логико-математические.

Физические модели имеют природу, сходную с природой изучаемого объекта, и отличаются от него лишь размерами, скоростью течения исследуемых явлений и иногда материалом. Они широко используются в физико-химической биологии (ДНК, РНК, белки, модель рибосомы и т.д.).

Вещественно-математические модели имеют отличную от прототипов физическую природу, допускает одинаковое с оригиналом математическое описание. Они применяются в биотехнологии микробного синтеза с начала 20-го века (например, системы дифференциальных уравнений различной степени сложности).

Логико-математические модели конструируются из законов. Это абстрактные модели, которые строятся как исчисления.

Исчисления - такая система изучения тех или иных областей объективного мира, в которой предметам какой-либо определенной области ставятся в соответствии материальные знаки (цифры, буквы и др.), с которыми затем чисто формально по принятым в системе точных логическим правилам производятся операции, необходимые для достижения поставленной цели (например, булевы модели).

Формализованный язык ведет к полной однозначности и предельной точности символов.

Для описания биотехнологических признаков используются разнообразные языки: биохимический, морфологический, физико-химической, генетический, энергетический, физиологический.

Программы для ЭВМ в случае автоматизации биотехнологических исследований формулируются также на искусственном форматизированном языке. Он предназначен для записи информации, хранящийся в запоминающем устройстве вычислительных машин, для описания программ (алгоритмов), указывающих очередность арифметических и логических операций и последовательность выполнения команд по вводу данных из запоминающего устройства, по переработке и преобразованию поступающей в ЭВМ информации.

В процессе исследования биотехнологических процессов микробиологического синтеза происходит непрерывная трансформация моделей изучаемого объекта, их усложнение и изменении характера согласно следующей триаде: