На главную Написать сообщение Поиск по сайту Новости публикаций Плакаты и знаки по охране труда и БЖД Видео по охране труда и технике безопасности Зарубежные средства индивидуальной защиты Юридическая консультация онлайн
В начало разделаМикробиология и биотехнологии → Автоматизация биотехнологических исследований

Принципы построения систем автоматизации биотехнологических исследований


Биотехнологические объекты характеризуются сложной, многоуровневой организацией, которая обладает следующими признаками:

  1. многофакторностью воздействий и откликов биотехнологической системы;
  2. большой размерностью первичных данных, регистрируемых в ходе эксперимента, доступ к которым должен быть быстрым, простым, с возможностью использования полученной информации для последующих расчетов;
  3. сложностью алгоритмов планирования, проведения и обработки биотехнологического эксперимента;
  4. необходимостью проведения имитационных экспериментов;
  5. потребностью в манипуляторах, транспортных роботах как для улучшения работы экспериментатора, так и для соблюдения регламентов и стерильности процесса.


Сложность изучения этих объектов приводит к необходимости использования ЭВМ для расчетов в режиме имитации объекта и введения ее в контур управления биотехнологическим процессом. Применение вычислительной техники приводит к более эффективной обработке получаемой информации, оценке ее надежности в ходе эксперимента и организации исследований с таким расчетом, чтобы максимально увеличить информативность и ценность получаемых данных.


Под системой автоматизации биотехнологических исследований понимается программно-аппаратный комплекс на базе средств измерительной и вычислительной техники, предназначенный для проведения комплексных научных исследований на основе получения и использования моделей исследуемых процессов, а также натурных экспериментов.


Эффективен метод общения исследователя с ЭВМ в диалоговом режиме (интерактивное взаимодействие), который позволяет экспериментатору быстро оценивать с помощью ЭВМ возникающие ситуации и принимать оперативные решения. С точки зрения исследователя ЭВМ является крайне удобным инструментом (прибором), на который можно возложить множество обязанностей.


Имеющийся опыт автоматизации биотехнологических исследований показывает, что автоматизированные системы перестали быть вспомогательными; отсутствие системы автоматизации не может быть скомпенсировано умением, изобретательностью и находчивостью экспериментатора.


Комплексная система автоматизации научных исследований (АСНИ) в биотехнологии позволяет:

  1. обеспечить высокий уровень научно-технического прогресса;
  2. повысить эффективность и качество научных исследований на основе получения с помощью ЭВМ более полных моделей исследуемых объектов, явлений или процессов, а также применение этих моделей для прогнозирования и управления;
  3. увеличить эффективность разработок объектов исследований и уменьшить затраты на их создание (генная инженерия);
  4. получить качественно новые научные результаты;
  5. сократить сроки и уменьшить трудоемкость научных исследований.


В последние годы в развитии вычислительной техники и оборудовании вычислительных центров (ВЦ) биотехнологических институтов страны произошли существенные изменения. Большинство ВЦ оснащено универсальными современными ЭВМ.


Для решения задач автоматизации научных исследований в области биотехнологии (и физико-химической биологии) и технологических процессов разрозненные и морально устаревшие мини-ЭВМ (типа «Днепр», М—3000, М—6000 и другие) заменяются универсальной единой системой мини-машин типа СМ ЭВМ (система малых или мини-ЭВМ). С середины 70-х годов нашего столетия началось производство микропроцессоров и микро-ЭВМ, которые сейчас находят широкое применение во многих отраслях биотехнологии.


ЭВМ все чаще объединяются в многомашинные и многопроцессорные комплексы, создаются вычислительные сети ЭВМ, многоуровневые системы управления. Все большее распространение получают современные методы обработки информации и управления технологическими процессами на основе систем с разделением времени, телеобработки и ВЦ коллективного пользования, представляющие собой единые семейства или единые системы машин (табл. 4). К таким системам относятся ЕС ЭВМ (Единая система электронных машин) и СМ ЭВМ.


Обе системы разрабатываются при участии стран — членов СЭВ и являются полностью совместимыми. Каждая из этих систем представляет собой семейство программно-совместимых машин, построенных на единой элементной базе, по единой структуре и с единым унифицированным набором периферийных (внешних) устройств с единой системой ввода — вывода (стандартным сопряжением).


Таблица 4. Типовые средства вычислительной техники

Классы ЭВМ

Семейства ЭВМ

Марки ЭВМ

Характеристики ЭВМ

Типовые применения

Быстродействие, оп./с

Объем оперативной памяти, Кбайт

Объем внешней памяти, Мбайт

Супер­ЭВМ

Эльбрус (Эльбрус 1, Эльбрус 2)

Эльбрус 1

1,5—12 млн. (10-процессорный вариант)

576—4608

29—1000

Крупнейшие научно-технические задачи, требующие высокой производительности и надежности работы ЭВМ

Большие ЭВМ

Ряд 1 (ЕС—1022, ЕС—1040, ЕС—1050)

Ряд 2 (ЕС—1025, ЕС—1045: ЕС—1065)

Ряд 3 (ЕС—1036, ЕС—1046, ЕС —1066)

ЕС—1022

ЕС-1050

ЕС—1045

ЕС —1065

ЕС —1066

80—90 тыс.

500 тыс.

700 тыс.

2 млн.

5 млн.

256—512

512—1024

1024—4096

4096—16324

16324

5—29

29—100

29—100

29—100

100

Научно-технические, экономиче­ские, инженерные и другие задачи. Системы автоматизированного проектирования (САПР), автома­тизированные системы управления (АСУ) и научных исследований (АСНИ). ЭВМ ряда 2,3 имеют дополнительные возможности по созданию сетей ЭВМ

Мини-ЭВМ

СМ (серия СМ —1, СМ—2 и др., серия СМ—3, СМ—4, СМ —1420, СМ —1600 и др.)

СМ—4 СМ —1600 СМ —1420

Электроника 100/25

Электроника 79

100—300 тыс.

770 тыс.

1 млн.

100—300 тыс.

1 млн.

256 256

256—4096

256

256

4,8

4,8

4,8

4,8

4,8

Создание комплексов для авто­матизации технологических про­цессов, контроля и измерений, научных исследований, автомати­зации научных и инженерных расчетов, АРМов, учебных терми­нальных классов








Микро-


Искра—226

1 тыс.

128


Настольные ЭВМ для научно-

ЭВМ


ДВК-2

500 тыс.

64

0,5

технических и инженерных расче-



СМ—1800

500 тыс.

64

0,5

тов. Создание автоматизированных


Электроника— 60

Электроника—60

30 тыс.

4—64

0,5

рабочих мест, управление техноло-


Электроника—НЦ

Электроника

200—

16—32

гическими процессами. Управление



ДЗ—28

300 тыс.



станками и аппаратами. Встроен-



Электроника

200—

32

ные и бортовые системы. Обучение.



БК—0010

300 тыс.





Электроника

500 тыс.

64

Контроллер программируемый



НЦ—80—20/3




универсальный



Электроника

500 тыс.

1—64

0,5

»



К1—20


»

»




Электроника—С5

»

»

»

»


Персональные

Электроника 85

400 тыс.

1000

4,8

Персональная ЭВМ для профес-


ЭВМ





сионалов



СМ —1810

»

»

»

»



ЕС— 1840


»


»

Микро-

Программируе-

МК—72

Возможность подключения бытового

Приближается к портативному

калькулято-

мые (МК—72,


магнитофона и телевизора


персональному микрокомпьютеру

ры

МК—61, МК—52,






МК—56, БЗ—34,

МК—52

Со встроенным полупостоянным запо-

Инженерные расчеты числового


БЗ—21)


минающим устройством и возможностью

характера по небольшим програм-




подключения

ПЗУ с библиотеками

мам. Обучение




проблемно-ориентированных

программ


Непрограмми-

МК—61

65 опера-

105 шагов


Отдельные простые вычисления,


руемые (МК—60,


ций

15 регистров


табличные функции


БЗ-37, БЗ-18







и пр.)