仿生设计学仿生设计学,亦可称之为设计仿生学（Design Bionics）,它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，主要涉及到数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科。仿生设计学与旧有的仿生学成果应用不同，它是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。在某种意义上，仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展，是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点，使人类社会与自然达到了高度的统一，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。人类运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。人类最初使用的工具——木棒和石斧，无疑是使用的天然木棒和天然石块；骨针的使用，无疑是鱼刺的模仿……所有这些工具的创造、生活方式的选择都不能说是人类凭空想象出来的，只能说是对自然中存在的物质及某种构成方式的直接模拟，是人类初级创造阶段，也可以说是仿生设计的起源和雏形，它们虽然是比较粗糙的、表面的，但却是我们今天得以发展的基础。在我国，早就有着模仿生物的事例。相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害；四千多年前，我们的祖先“见飞蓬转而知为车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车。古代庙宇中大殿之前的山门的建造，就其建筑结构来看，颇有点像大象的架势，柱子又圆又粗，仿佛像大象的腿。我国古代勤劳勇敢的劳动人民对于绚丽的天空、翱翔的苍鹰早就有着各种美妙的幻想。根据秦汉时期史书记载，两千多年前，我国人民就发明了风筝，并且应用于军事联络。春秋战国时代，鲁国匠人鲁班，本名公输般，首先开始研制能飞的木鸟；并且他从一种能划破皮肤的带齿的草叶得到启示而发明了锯子。据《杜阳杂编》记载，唐朝有个韩志和，“善雕木作鸾、鹤、鸦、鹊之状，饮啄动静与真无异，以关戾置于腹内，发之则凌云奋飞，可高达三丈至一二百步外，始却下。”西汉时期，有人用鸟的羽毛做成翅膀，从高台上飞下来，企图模仿鸟的飞行。以上几例，足以说明我国古代劳动人民对鸟类的扑翼和飞行，进行了细致的观察和研究，这也是最早的仿生设计活动之一。明代发明的一种火箭武器“神火飞鸦”，也反映了人们向鸟类借鉴的愿望。我国古代劳动人民对水生动物——鱼类的模仿也卓有成效。通过对水中生活的鱼类的模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体，仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹，由此取得水上运输的自由。后来随制作水平提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。古代水战中使用的火箭武器 “火龙出水”，多少有点模仿动物的意思。以上事例说明，我国古代劳动人民早期的仿生设计活动，为开发我国光辉灿烂的古代文明，创造了非凡的业绩。外国的文明史上，大致也经历了相似的过程。在包含了丰富生产知识的古希腊神话中，有人用羽毛和蜡做成翅膀，逃出迷宫；还有泰尔发明了锯子，传说这是从鱼背骨和蛇的腭骨的形状受到启示而创造出来的。十五世纪时，德国的天文学家米勒制造了一只铁苍蝇和一只机械鹰，并进行了飞行表演。一八ОΟ年左右，英国科学家、空气动力学的创始人之一—凯利，模仿鳟鱼和山鹬的纺锤形，找到阻力小的流线型结构。凯利还模仿鸟翅设计了一种机翼曲线，对航空技术的诞生起了很大的促进作用。同一时期，法国生理学家马雷，对鸟的飞行进行了仔细的研究，在他的著作《动物的机器》一书中，介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系。德国人亥姆霍兹也从研究飞行动物中，发现飞行动物的体重与身体的线度的立方成正比。亥姆霍兹的研究指出了飞行物体身体大小的局限。人们通过对鸟类飞行器官的详细研究和认真的模仿，根据鸟类飞行机构的原理，终于制造了能够载人飞行的滑翔机。后来，设计师又根据鹤的体态设计出了掘土机的悬臂，在一战期间，人们从毒气战幸存的野猪身上中获得启示，模仿野猪的鼻子设计出了防毒面具。在海洋中浮沉灵活的潜水艇又是运用了哪些原理？虽然我们无据考察潜艇设计师在设计潜艇时是否请教了生物界，但是不难设想，设计师一定懂得鱼鳔是鱼类用来改变身体同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陆两栖动物，体育工作者就是认真研究了青蛙在水中的运动姿势，总结出一套既省力、又快速的游泳动作——蛙泳。另外，为潜水员制作的蹼，几乎完全按照青蛙的后肢形状做成，这就大大提高了潜水员在水中的活动能力。二、仿生设计的历史自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。人类运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。人类最初使用的工具——木棒和石斧，无疑是使用的天然木棒和天然石块；骨针的使用，无疑是鱼刺的模仿……所有这些工具的创造、生活方式的选择都不能说是人类凭空想象出来的，只能说是对自然中存在的物质及某种构成方式的直接模拟，是人类初级创造阶段，也可以说是仿生设计的起源和雏形，它们虽然是比较粗糙的、表面的，但却是我们今天得以发展的基础。在我国，早就有着模仿生物的事例。相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害；四千多年前，我们的祖先“见飞蓬转而知为车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车。古代庙宇中大殿之前的山门的建造，就其建筑结构来看，颇有点像大象的架势，柱子又圆又粗，仿佛像大象的腿。我国古代勤劳勇敢的劳动人民对于绚丽的天空、翱翔的苍鹰早就有着各种美妙的幻想。根据秦汉时期史书记载，两千多年前，我国人民就发明了风筝，并且应用于军事联络。春秋战国时代，鲁国匠人鲁班，本名公输般，首先开始研制能飞的木鸟；并且他从一种能划破皮肤的带齿的草叶得到启示而发明了锯子。据《杜阳杂编》记载，唐朝有个韩志和，“善雕木作鸾、鹤、鸦、鹊之状，饮啄动静与真无异，以关戾置于腹内，发之则凌云奋飞，可高达三丈至一二百步外，始却下。”西汉时期，有人用鸟的羽毛做成翅膀，从高台上飞下来，企图模仿鸟的飞行。以上几例，足以说明我国古代劳动人民对鸟类的扑翼和飞行，进行了细致的观察和研究，这也是最早的仿生设计活动之一。明代发明的一种火箭武器“神火飞鸦”，也反映了人们向鸟类借鉴的愿望。我国古代劳动人民对水生动物——鱼类的模仿也卓有成效。通过对水中生活的鱼类的模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体，仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹，由此取得水上运输的自由。后来随制作水平提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。古代水战中使用的火箭武器 “火龙出水”，多少有点模仿动物的意思。以上事例说明，我国古代劳动人民早期的仿生设计活动，为开发我国光辉灿烂的古代文明，创造了非凡的业绩。外国的文明史上，大致也经历了相似的过程。在包含了丰富生产知识的古希腊神话中，有人用羽毛和蜡做成翅膀，逃出迷宫；还有泰尔发明了锯子，传说这是从鱼背骨和蛇的腭骨的形状受到启示而创造出来的。十五世纪时，德国的天文学家米勒制造了一只铁苍蝇和一只机械鹰，并进行了飞行表演。一八ОΟ年左右，英国科学家、空气动力学的创始人之一—凯利，模仿鳟鱼和山鹬的纺锤形，找到阻力小的流线型结构。凯利还模仿鸟翅设计了一种机翼曲线，对航空技术的诞生起了很大的促进作用。同一时期，法国生理学家马雷，对鸟的飞行进行了仔细的研究，在他的著作《动物的机器》一书中，介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系。德国人亥姆霍兹也从研究飞行动物中，发现飞行动物的体重与身体的线度的立方成正比。亥姆霍兹的研究指出了飞行物体身体大小的局限。人们通过对鸟类飞行器官的详细研究和认真的模仿，根据鸟类飞行机构的原理，终于制造了能够载人飞行的滑翔机。后来，设计师又根据鹤的体态设计出了掘土机的悬臂，在一战期间，人们从毒气战幸存的野猪身上中获得启示，模仿野猪的鼻子设计出了防毒面具。在海洋中浮沉灵活的潜水艇又是运用了哪些原理？虽然我们无据考察潜艇设计师在设计潜艇时是否请教了生物界，但是不难设想，设计师一定懂得鱼鳔是鱼类用来改变身体同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陆两栖动物，体育工作者就是认真研究了青蛙在水中的运动姿势，总结出一套既省力、又快速的游泳动作——蛙泳。另外，为潜水员制作的蹼，几乎完全按照青蛙的后肢形状做成，这就大大提高了潜水员在水中的活动能力。三、仿生设计的发展到了近代，生物学、电子学、动力学等学科的发展亦促进了仿生设计学的发展。以飞机的产生为例：在经过无数次模仿鸟类的飞行失败后，人们通过不泄的努力，终于找到了鸟类能够飞行的原因：鸟的翅膀上弯下平，飞行时，上面的气流比下面的快，由此形成下面的压力比上面的大，于是翅膀就产生了垂直向上的升力，飞的越快，升力越大。1852年，法国人季法儿发明了气球飞船；1870年，德国人奥托.利连塔尔制造了第一架滑翔机。利连塔尔是十九世纪末的一位具有大无畏冒险精神的人，他望着家乡波美拉尼亚的鹳用笨拙的翅膀从他房顶上飞过，他坚信人能飞行。1891年，他开始研制一种弧形肋状蝙蝠翅膀式的单翼滑翔机，自己还进行试飞；此后五年，他进行了2000多次滑翔飞行，并同鸟类进行了对比研究，提供了很有价值的资料。资料证明：气流流经机翼上部曲面所走路程，比气流流经机翼下平直表面距离较长，因而也较快，这样才能保证气流在机翼的后缘点汇合；上部气流由于走的较快，它就较为稀薄，从而产生强大吸力，约占机翼升力的三分之二大小；其余的升力来自翼下气流对机翼的压力。19世纪末，内燃机的出现，给了人类有史以来一直梦寐以求的东西：翅膀。不用说这种翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的，然而这却是使人类能随风伴鸟一起飞翔的翅膀。莱特兄弟发明了真正意义上的飞机。在飞机的设计制作过程中，怎样使飞机拐弯和怎样使它稳定一直困绕着他们。为此，莱特兄弟又研究了鸟的飞行。例如，他们研究鶙鵳怎样使一只翅膀下落，靠转动这只下落的翅膀保持平衡；这只翅膀上增大的压力怎样使鶙鵳保持稳定和平衡。这两个人给他们的滑翔机装上翼梢副翼进行这些实验，由地面上的人用绳控制，使之能转动或弯翘。他们的第二个成功的实验是用操纵飞机后部一个可转动的方向舵来控制飞机的方向，通过方向舵使飞机向左或向右转弯。后来，随着飞机的不断发展，它们逐渐失去了原来那些笨重而难看的体形，它们变的更简单，更加实用。机身和单曲面机翼都呈现出象海贝、鱼和受波浪冲洗的石头所具有的自然线条。飞机的效率增加了，比以前飞的更快，飞的更高。到了现代，科学高度发展但环境破*、生态失衡、能源枯竭，人类意识到了重新认识自然，探讨与自然更加和谐的生存方式的高度紧迫感，亦认识到仿生设计学对人类未来发展的重要性。特别是一九六Ο年秋，在美国俄亥俄州召开了第一次仿生学讨论会，成为仿生学的正式诞生之日。此后，仿生技术取得了飞跃的发展，并获得了广泛的应用。仿生设计亦随之获得突飞猛进的发展，一大批仿生设计作品如智能机器人、雷达、声纳、人工脏器、自动控制器、自动导航器等等应运而生。近代，科学家根据青蛙眼睛的特殊构造研制了电子蛙眼，用于监视飞机的起落和跟踪人造卫星；根据空气动力学原理仿照鸭子头形状而设计的高速列车；模仿某些鱼类所喜欢的声音来诱捕鱼的电子诱鱼器；通过对萤火虫和海蝇地发光原理的研究，获得了化学能转化为光能的新方法，从而研制出化学荧光灯等等。目前，仿生设计学在对生物体几何尺寸及其外形的模仿同时，还通过研究生物系统的结构、功能、能量转换、信息传递等各种优异特征，并把它运用到技术系统中，改善已有的工程设备，并创造出新的工艺、自动化装置、特种技术元件等技术系统；同时仿生设计学为创造新的科学技术装备、建筑结构和新工艺提供原理、设计思想或规划蓝图，亦为现代设计的发展提供了新的方向，并充当了人类社会与自然界沟通信息的“纽带”。对人脑的探索，可以展望未来的电子计算机有可能具有生物原理的功能。同它相比，现在的电子计算机只能作为算盘。对植物光合作用的研究，将为延长人类的寿命、治疗疾病提供一个崭新的医学发展途径。对生物体结构和形态的研究，有可能使未来的建筑、产品改变模样。使人们从“城市”这个人造物理环境中重新回归“自然”。信天翁是一种海鸟，它具有淡化海水的器官——“去盐器”。对其“去盐器”的结构及其工作原理的研究，可以启发人们去改善旧的或创造出新的海水淡化装置。白蚁能把吃下去的木质转化为脂肪和蛋白质，对其机理的研究，将会对人工合成这些物质有所启发。同时仿生设计亦可对人类的生命和健康造成巨大的影响。例如人们可以通过仿生技术，设计制造制造出人造器官，如血管、肾、骨膜、关节、食道、气管、尿道、心脏、肝脏、血液、子宫、肺、胰、眼、耳以及人工细胞。专家预测，在本世纪中后期，除脑以外人的所有器官都可以用人工器官代替。例如，模拟血液的功能，可以制造、传递养料及废物，并能与氧气及二氧化碳自动结合并分离的液态碳氢化合物人工血；模拟肾功能，用多孔纤维增透膜制成血液过滤器，也就是人工肾；模拟肝脏，根据活性碳或离子交换树脂吸附过滤有毒物质，制成人工肝解毒器；模拟心脏功能，用血液和单向导通驱动装置，组成人工心脏自动循环器。随着对宇宙的开发、认识，又将使人类不但认识宇宙中新形式的生命，而且将为人类提供崭新的设计，创造出地球上前所未有的新的装置……仿生设计学的特点与研究内容仿生设计学是仿生学与设计学互相交叉渗透而结合成的一门的边缘学科，其研究范围非常广泛，研究内容丰富多彩，特别是由于仿生学和设计学涉及到自然科学和社会科学的许多学科，因此也就很难对仿生设计学的研究内容进行划分。这里，我们是基于对所模拟生物系统在设计中的不同应用而分门别类的。归纳起来，仿生设计学的研究内容主要有：1、形态仿生设计学研究的是生物体（包括动物、植物、微生物、人类）和自然界物质存在（如日、月、风、云、山、川、雷、电等）的外部形态及其象征寓意，以及如何通过相应的艺术处理手法将之应用与设计之中。2、功能仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的功能原理，并用这些原理去改进现有的或建造新的技术系统，以促进产品的更新换代或新产品的开发。3、视觉仿生设计学研究生物体的视觉器官对图象的识别、对视觉信号的分析与处理，以及相应的视觉流程；他广泛应用与产品设计、视觉传达设计和环境设计之中。4、结构仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的内部结构原理在设计中的应用问题，适用与产品设计和建筑设计。研究最多的是植物的茎、叶以及动物形体、肌肉、骨骼的结构。从国内外仿生设计学的发展情况来看，形态仿生设计学和功能仿生设计学是目前研究的重点。在本文中，还将着重介绍形态仿生学和功能仿生设计学的一些情况。作为一门新兴的边缘交叉学科，仿生设计学具有某些设计学和仿生学的特点，但他又有别与这两门学科。具体说来，仿生设计学具有如下特点：1、 艺术科学性仿生设计学是现代设计学的一个分支、一个补充。同其它设计学科一样，仿生设计学亦具有它们的共同特性——艺术性。鉴于仿生设计学是以一定的设计原理为基础、以一定的仿生学理论和研究成果为依据，因此具有很严谨的科学性。2、 商业性仿生设计学为设计服务，为消费者服务，同时优秀的仿生设计作品亦可刺激消费、引导消费、创造消费。3、 无限可逆性以仿生设计学为理论依据的仿生设计作品都可以在自然界中找到设计的原型，该作品在设计、投产、销售过程中所遇到的各种问题又可以促进仿生设计学的研究与发展。仿生学的研究对象是无限的，仿生设计学的研究对象亦是无限的；同理，仿生设计的原型也是无限的，只要潜心研究大自然，我们永远不会有江郎才尽的一天。4、 学科知识的综合性要熟悉和运用仿生设计学，必须具备一定的数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科的基本知识。5、 学科的交叉性要深入研究和了解仿生设计学，必须在设计学的基础上，既要了解生物学、社会科学的基础知识，又要对当前仿生学的研究成果有清晰的认识。它是产生于几个学科交叉点上的一种新型交叉学科。五、仿生设计学的研究方法仿生设计学的研究方法主要为“模型分析法”：1、创造生物模型和技术模型首先从自然中选取研究对象，然后依此对象建立各种实体模型或虚拟模型，用各种技术手段（包括材料、工艺、计算机等）对它们进行研究，做出定量的数学依据；通过对生物体和模型定性的、定量的分析，把生物体的形态、结构转化为可以利用在技术领域的抽象功能，并考虑用不同的物质材料和工艺手段创造新的形态和结构。① 从功能出发、研究生物体结构形态——制造生物模型。找到研究对象的生物原理，通过对生物的感知，形成对生物体的感性认识。从功能出发，研究生物的结构形态，在感性认识的基础上，除去无关因素，并加以简化，提出一个生物模型。对照生物原型进行定性的分析，用模型模拟生物结构原理。目的是研究生物体本身的结构原理。② 从结构形态出发，达到抽象功能——制造技术模型根据对生物体的分析，做出定量的数学依据，用各种技术手段（包括材料、工艺等）制造出可以在产品上进行实验的技术模型。牢牢掌握量的尺度，从具象的形态和结构中，抽象出功能原理。目的是研究和发展技术模型本身。2、可行性分析与研究建立好模型后，开始对它们进行各种可行性的分析与研究：① 功能性分析找到研究对象的生物原理，通过对生物的感知，形成对生物体的感性认识。从功能出发，对照生物原型进行定性的分析。② 外部形态分析对生物体的外部形态分析，可以是抽象的，也可以是具象的。在此过程中重点考虑的是人机工学、寓意、材料与加工工艺等方面的问题。③ 色彩分析进行色彩的分析同时，亦要对生物的生活环境进行分析，要研究为什么是这种色彩？在这一环境下这种色彩有什么功能？④ 内部结构分析研究生物的结构形态，在感性认识的基础上，除去无关因素，并加以简化，通过分析，找出其在设计中值得借鉴合利用的地方。⑤ 运动规律分析利用现有的高科技手段，对生物体的运动规律进行研究，找出其运动的原理，针对性的解决设计工程中的问题。当然，我们还可以就生物体的其它方面进行各种可行性分析。---------------------------------------------------------------------------------- 作者：文丐-- 发布时间：2004-9-15 7:41:15-- 仿生搓洗引爆洗衣机新革命仿生是高科技的代名词，它是指运用尖端的科学技术，来模仿生物的各种官能感觉和思维判功能，更加有效地为人数服务。各国都在不遗余力地加大在仿生学方面的研究。可以说，仿生学研究程度的高低，是国家综合国力的重要标志之一。荣事达集团研制开发的“仿生搓洗”全自动洗衣机最近推向市场，将仿生技 术运用于洗衣机领域，产生了革命性的影响。据了解，这种洗衣机首先具有神经智能网络功能，可以模仿人的恩维判断能力，根据衣物的重量、质地、脏污程度来自行决定洗涤程序、洗涤时间和水位的高低，从而达到最佳的洗涤状态。其次，具有搓衣板的功能。洗衣机内的搓洗棒能够像手一样随心所欲地来回搓动，这种搓动被控制在300度以内，能够保证把衣服洗干净又防止衣服缠绕。三是它去除了传统洗衣机因机械传动装置所包含的机械连杆、曲柄、齿轮等部件转动所带来的噪音，采用直流永磁无刷电机直接驱动，有效地防止噪音的产生。直流永磁无刷电机可节电50％采用直流永磁无刷电机，在电子驱动器的控制下可实现无级调速，并可精确地控制搓洗棒每次转动的次数和角度。因此，不同的衣物质地、脏污程度可以设定不同的洗涤程序，有效地模仿了人工搓洗的快慢节奏和力度，实现“仿生”搓洗。另外，采用直流永磁电机比采用交流电机节电50％。电子刹车技术把噪音降到最低有洗衣机的消费者会有因噪音大而烦恼的体会，他们在换购洗衣机时总希望拥有一台没有噪音的洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机则恰好能满足这一点。这主要是因为“仿生搓洗”洗衣机采用电子擎实现电子刹车，刹车时由电机本身迅速降速，从而避免了像其他洗衣机采用机械摩擦刹车时产生的噪音和振动，实现了静音运转。搓洗棒确保洗涤过程中不产生碎屑有洗衣机使用经验的消费者知道，洗衣机的洗涤桶上部都有一个过滤网，用来过滤衣物在洗涤时产生的碎屑。但是“仿生搓洗”洗衣机却没有这种过滤网，为什么呢？业内专家解释，这是因为“仿生搓洗”洗衣机的内部构造根本有别于波轮式和滚筒式洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机采用的驱动擎是竖立的搓洗棒，能够使动能从中央向四周传递。当洗衣机启动时，搓洗棒带动衣物沿着桶壁运动的角度不超过300度，有效避免了衣物因连续旋转而形成的缠绕，以及与桶壁摩擦产生的碎屑，洗得干净、不缠绕、无摩擦，当然不需要过滤网。衣物沿桶壁来回运动与衣物在搓衣板上的来回运动极其相似，并能达到手洗效果，“仿生搓洗”洗衣机也由此得名。（选自《精品购物指南 》）---------------------------------------------------------------------------------- 作者：枯藤老树-- 发布时间：2004-9-20 17:56:29-- 论仿生制造师 汉 民摘 要 阐明制造过程与生命现象之间的相似之处：基于自组织机制的有序化、基于信息模型的个体复制，以及通过进化过程形成的高度适应性。论述仿生制造的基本内涵，指出现代制造科学应该从生命现象及生命科学中学习与借鉴的主要内容，它们包括完善的信息技术、由基因控制的生长型的加工成形方法、性能超群的有机材料、奇妙的生物智能、高效的寻优与趋优方法，以及先进的组织结构和运行模式。提出关于加强学科间的联合，促进仿生制造技术研究的建议。-- 结构构件对于构件，在截面面积相同的情况下，把材料尽可能放到远离中和轴的位置上，是有效的截面形状。有趣的是，在自然界许多动植物的组织中也体现了这个结论。例如：“疾风知劲草”，许多能承受狂风的植物的茎部是维管状结构，其截面是空心的。支持人承重和运动的骨骼，其截面上密实的骨质分布在四周，而柔软的骨髓充满内腔。在建筑结构中常被采用的空心楼板、箱形大梁、工形截面钣梁以及折板结构、空间薄壁结构等都是根据这条结论得来的。-- 斑马斑马生活在非洲大陆，外形与一般的马没有什么两样，它们身上的条纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中，细斑马长得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圆又大，条纹细密且多。斑马常与草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鸵鸟等共外，以抵御天敌。人类将斑马条纹应用到到军事上是一个是很成功仿生学例子。 选我啊！
鲨鱼皮肤－泳衣 一件泳衣，在悉尼奥运会上改变了世界泳坛的格局。几乎大半金牌得主都穿上一种特殊的泳衣———连体鲨鱼装。这种鲨鱼装仿造了海中霸王鲨鱼的皮肤结构，泳衣上设计了一些粗糙的齿状凸起，能有效地引导水流，并收紧身体，避免皮肤和肌肉的颤动。 此后，仿生泳衣越仿越精。第二代鲨鱼装又增加了一些新的亮点，加入了一种叫做“弹性皮肤”的材料，可使人在水中受到的阻力减少4％。此外，还增加了两个附件，附在前臂上由钛硅树脂做成的缓冲器能使运动员游起来更加轻松；附在胸前和肩后的振动控制系统能帮助引导水流。 海蜇－水母耳 每当风暴来临前，最古老的腔肠生物海蜇仿佛能未卜先知，早早就离岸游向大海避灾。原来，海蜇有个“顺风耳”，其“耳”（细柄上的小球)中有小小的听石，上面布满神经感受器，能听到风暴产生时发出的次声波（由空气和波浪摩擦而产生，频率为8赫兹-13赫兹，传播比风暴、波浪的速度快）。 模拟海蜇感受次声波的器官，科技人员设计出一种“水母耳”仪器，可提前15小时左右预报风暴。它由喇叭、接受次声波的共振器和把这种振动转变为电脉冲的转换器以及指示器组成。将这种仪器安装在船的前甲板上，喇叭做360°旋转。当它接收到8赫兹－13赫兹的次声波时，旋转自动停止，喇叭所指示的方向，就是风暴将要来临的方向。指示器还可以告诉人们风暴的强度。 仿生成果走向产业 京沪两地科学界级别最高的“香山科学会议”和“东方科技论坛”最近联合就仿生学召开学术研讨会，此举在科学界引起不小震动:为何给予仿生学如此高规格？ 缘自国际科研和高新技术产业的竞争态势。越来越多的科学家认识到：模仿自然更有无限的潜力和机会，更有可能提升原始创新的能力。 人类进化只有500万年的历史，而生命进化已经历了约35亿年。大自然的奥秘不胜枚举。每当我们发现一种生物奥秘，就有可能成为我们一种新的设计可能性，也可能带给我们新的生存方式，仿生思维就是在大自然中寻找解决问题的方程式。10年前，许多国家就开始通过仿生学，提升科技创新活力和产业能级。在美国，有一项长期研究计划与仿生科技紧密相关，其优先发展的先进制造、先进材料和先进军事装备等，不少是从模拟与仿真入手；德国研究与技术部已就“21世纪的技术”为题，从仿生学出发，在电子技术、纳米技术、富勒碳材料、光子学、材料、生物传感器等领域投入了相当大的财力和人力；英国、日本、俄罗斯以及韩国等国都有相应的仿生科技和仿生产业中长期计划,在先进制造、材料、生物技术、高性能计算与通信计划等领域开展基础性研究。 仿生成果已不断涌现，并开始从基础研究发展到商业化竞争阶段。中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员杜家纬介绍，这些仿生学成果应用于经济、军事和人类卫生事业后，在全球经济中所创造的份额会越来越大。如德国轮胎设计专家根据跑行中的猫前爪垫的功能和蜘蛛网的柔顺结构及其稳定性，设计出一种AMC垫型轮胎，其表面的柔软性和硬性网状结构设计，具有较大的抓地性和运行精度，增加了轮胎与地面的摩擦力，使刹车距离从现在的19米缩短为9米，大大提高了安全性。这种轮胎已完成了实地试验，一旦投产，对世界轮胎业产生的冲击可想而知。又如，德国米勒公司新设计的一款洗衣机内桶表面结构仿造蜂巢和龟背壳形状，所洗的衣服非常干净，但洗涤过程却非常柔顺，不伤衣料。据统计，我国每年洗衣机更新量为500万台，有关专家已经担忧，一旦这种仿生洗衣机进入市场，将大大挤压我国的洗衣机市场。 将仿生研究纳入国家战略 机器人、纳米自洁涂料、生物农药……仿生科研在本市和全国其它城市的不少领域已有开展，但始终难以形成规模产业，缘于仿生学缺乏系统的研究规划和研究体系，因此源头创新性研究还远远不够。为此有关专家认为，科研主管部门、科技界和产业界都应转变观念和视角，从模仿国外转变为模仿自然，向大自然汲取科技创新的灵感。 据了解，我国当前优先发展的高技术产业化重点领域共有141个方面，其中将近有30个领域与仿生学相关。例如:光传输系统，生物医学材料及体内植入物和人造器官，生物反应器及分离技术与成套设备，医药新剂型，新型医用精密诊断及治疗仪器，新型材料－纳米材料，膜工程技术，子午线轮胎生产技术及关键设备和原材料，新型传感器，工业机器人及机器人自动化生产线，环境与污染源监测仪器及自动监测系统，高效、安全新农药、兽药及生物防治技术，新型墙体材料等。由此可见，加强仿生科研和仿生成果的转化，将使我国的高新技术产业的质与量都产生飞跃。 杜家纬介绍，21世纪的仿生学，正朝着微观、系统、智能、精细、洁净方向发展，更多地表现为将生物系统构造和生命活动过程融合到技术创新的设计思想中去。当前仿生结构和力学的研究在国际上受到高度关注，研制微型飞行器，机器昆虫和机器鱼等正形成热潮。在新材料研究方面，世界各国也都将目标放在模仿生物界的结构，如海洋壳类构造、蜘蛛丝、植物表面超微结构、动物角趾皮肤等等。 仿生学是多学科的交叉，需要多学科的专家，尤其是生命科学家和工程技术专家的共同关注与参与。专家呼吁：要将仿生学的发展放在国家重要战略地位加以考虑，把握21世纪国际仿生学的发展方向和前沿，加强原始创新研究，从仿生结构与力学，仿生材料与微纳系统，仿生功能器件及控制，分子仿生，神经和信息科学等五大“仿生科学与技术”系统性基础研究方向，建立复杂生物体系的研究与发现体系。在仿生材料,仿生工艺，仿生机械，仿生功能器件，微纳米仿生技术，仿生传感器，基因仿生工程，组织仿生工程，生物膜仿生工程和人工智能等10个前沿领域，加强仿生研究和产业孕育。
2008年8月Angewandte Chemie杂志报道了澳大利亚莫纳什大学的利昂·斯皮西亚、罗宾·布里姆布来可比和安妮特·可罗，澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）的格哈德·斯伟格斯和美国普林斯顿大学的查尔斯·迪斯莫克斯共同开发了由一层涂层和维持植物光合作用的基本化学物质——锰组成的系统。该系统可模拟植物的光合作用，为利用阳光将水分解成氢和氧开辟了一条新途径。此项技术突破有望革新制氢工艺，从而利用太阳光大规模生产清洁的绿色能源——氢气。光合作用是植物、藻类和某些细菌利用叶绿素，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为有机物，并释放出氧气的生化过程。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是赖以生存的关键，而在面临能源和环境瓶颈的今天，这一过程中的能量转换也为人类提供了极其重要的启示。由于自然光谱的吸收率等原因，光合作用在多数植物中效率非常低，通常均低于。在人工设计的系统中，研发人员借鉴其光反应与电子传递的机制，并提高通量转化的效率，使其适于太阳能的转化利用。事实上，在上述模拟光合作用的研究取得突破前，微生物制氢的已经成为了研究热点。自然界已发现有类似甲烷菌的制氢菌，但其菌种繁育不如甲烷菌那样简单。若能建立合适的菌种群落，制造氢气也会像制造沼气一样得到大规模应用。模拟光合作用制氢或者微生物制氢过程正是仿生学“向自然学习”的思想典型。20世纪40年代以来，工程技术领域中出现了调节理论，人们开始在一般意义上把生物与机器进行类比，认识到二者包含自动调节系统。此后，科学研究和生产实践完全证实了生物和机器在许多问题上的共同之处。而控制论则把生物科学和工程技术从理论上联系起来，成为在原理上沟通生物系统与技术系统的桥梁，奠定了生物与机器在控制与通信方面进行类比的科学理论基础。之后，斯蒂尔提出了仿生学的研究理念。自上个世纪末以来，人们认识到大约35亿年的生命演化与协同进化过程优化了生物体宏观与微观结构，形态与功能具有无可比拟的优越性，仿生学也因此显示出巨大的生命力。从研究模式上看，仿生学作为模仿生物建造技术装置的科学，是一门新兴的边缘科学，研究生物体的结构、功能和工作原理，并将这些原理移植于工程技术之中，发明性能优越的仪器、装置和设备，创造新技术。模拟光合作用制氢过程的例子很好地诠释了这一点。在植物的光合作用中，锰参与几种酶系统。由于锰可以在正二价和正四价两种化合价之间转换，所以主要在氧化还原和电子转移中发挥作用。这一思想为斯皮西亚等人的研究提供了启发。他们在确定锰簇是植物利用水、二氧化碳和阳光制造碳水化合物和氧气的中心枢纽后，开发出这种人造锰簇，并利用这些分子的能力将水分解成氢和氧。研究者将一层质子导体――Nafion薄膜覆盖在一个电极上，形成一层仅几微米厚的聚合体膜，这层聚合体膜充当锰簇的载体。锰在正常情况下不溶解于水，但可以和Nafion薄膜小孔中的催化剂结合，形成不易分解的稳定结构，当水到达此催化剂时，在阳光的照射下便发生氧化反应。在能源和环境领域，这一技术显示了仿生技术的巨大应用潜力和价值。初步测试表明，此催化剂连续使用3天之后还有活性，由此分解出来的氢气和氧气可以在燃料电池中结合成水，产生电力供住宅和电动车全天24小时使用，且不排放碳而是排放水。虽然此系统的效率还有待提高，但研究者可以不断地从自然界中学习，使之更为高效，从而使氢这一能效高且没有碳排放的绿色清洁能源为未来社会所用。生物体的电子传递过程在能源仿生技术上的另一重点研究领域是生物发光。生物发光和光合作用都是“电子传递”现象，而从某个角度上看，生物发光可以看作是光合作用的逆反应。光合作用是绿色植物吸取环境中的二氧化碳和水分，在叶绿体中，利用太阳光能合成碳水化合物，同时放出氧气。光能从水分子上释放电子，并把电子加到二氧化碳上，产生碳水化合物，这是一个还原过程。光合作用把光能转变成化学能，而生物发光是电子从荧光素分子上脱下来和氧化合，形成水，产生光。生物发光是将化学能转变成光能。生物光作为冷光源，具有效能高、效率大、不发热、不产生其它辐射、不会燃烧、不产生磁场等特点，对于手术室、实验室、易燃物品库房、矿井以及水下作业等，都是一种安全可靠的理想照明光源。通过模仿发光生物把一种形式的能量转换成另一种形式的能量，制造冷光板使其不需要复杂的电路和电力，就能白天吸收太阳光，晚上再将光能释放。人们先是从发光生物中分离出纯荧光素，后来又分离出荧光酶。现在已能人工合成荧光素，这就使人类模仿生物发光，创造一种新的高效光源——冷光源成为可能。然而，人们对于萤火虫等发光机制的研究仍然有待深入。如果将光合作用和生物发光机制在仿生学框架下同时加以研究，就有可能在能量利用的电子传递现象中取得进展，从而实现能源利用更为巨大的进步。从仿生学的诞生、发展，到现在短短几十年的时间内，研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路，也就是向生物界索取蓝图的道路，它大大开阔了人们的眼界，显示了极强的生命力，在能源技术上的应用潜力也极其巨大，有助于破解人们所面临的能源瓶颈问题，同时解决石化能源等所带来的环境问题。
“蜗牛背着重重的壳一步一步的爬上来，”是大家都知道的，蜗牛没爪，也不借助其他攀爬物能沿着垂直的墙面甚至是玻璃往上爬，即使背后的壳上再挂上点东西也爬得动。这是多么了不起的本事。如果有种设备能像蜗牛一样可以沿着墙体往上爬，将会起到多大的作用，高层建筑发生事故，下面云梯够不着，上面直升机接近不了，有这么个设备就解决问题了。还有许多地方用得着这种设备。再来研究一下蜗牛是怎样实现这种功能的，它分泌一种粘液，把自己粘在墙上，同时粘液填充了蜗牛身体与墙面之间的空隙大气压也给蜗牛帮了忙，在粘液凝固前蜗牛利用身体下面的皱褶往上爬行。我们现在有各种粘合剂，也有各种履带结构，把这些技术结合在一起，仿生蜗牛的运动将会大有用武之地。
摘要：现代生物技术制药工业始于1971年，现已创造出35个重要治疗药物，全球大约有2500多家公司，主要产品有重组蛋白质药品、重组疫苗和诊断、治疗用的单克隆机体三大类。我国自80年代开始进行现代生物技术药品的研究和开发，到1998年7月底，我国已有近200多个现代生物技术制药企业，已有14种现代生物技术药品和疫苗投产，已经批准进入临床的有近10种药，正在进行临床前研究的有10多种。在采用现代生物技术改造传统生物技术制药产业方面已取得初步成果。但我国生物技术诊断试剂、酶工程、动植物细胞工程医药产品、现代生物技术支撑技术、后处理技术和制剂技术等方面与国外还存在差距。其中不重视中试放大过程是影响我国生物技术产业化发展的一个很重要的原因。 关键词：生物技术制药 生物技术的应用 生物技术发展 生物药物研究进展 生物技术药物(biotech drugs)或称生物药物(biopharmaceutics)是集生物学、医学、药学的先进技术为一体，以组合化学、药学基因（功能抗原学、生物信息学等高技术为依托，以分子遗传学、分子生物、生物物理等基础学科的突破为后盾形成的产业。现在，世界生物制药技术的产业化已进入投资收获期，生物技术药品已应用和渗透到医药、保健食品和日化产品等各个领域，尤其在新药研究、开发、生产和改造传统制药工业中得到日益广泛的应用，生物制药产业已成为最活跃、进展最快的产业之一。有些学者认为，20世纪的科学技术是以物理学和化学的成就占主导地位，而21世纪的科学技术是以生物学的成就占主导地位。无论这种说法是否得到普遍的认同，生物技术是当今高技术中发展最快的领域似乎是不争的事实。 科学家预测，生命科学到2015年会取得革命性进展。这些进展可以帮助人类解决很多目前无法医治的疾病的治疗问题，彻底消除营养不良，改善食品的生产方式，消除各种污染，延长人类寿命，提高生命质量，为社会安全和刑侦提供新的手段。有些成果还可以帮助人类加速植物和动物的人工进化以及改善生态环境对人类的影响等。产生新的有机生命的研究也会取得进展。 1.生物制药现状 目前生物制药主要集中在以下几个方向： 1 肿瘤 在全世界肿瘤死亡率居首位，美国每年诊断为肿瘤的患者为100万，死于肿瘤者达万。用于肿瘤的治疗费用1020亿美元。肿瘤是多机制的复杂疾病，目前仍用早期诊断、放疗、化疗等综合手段治疗。今后10年抗肿瘤生物药物会急剧增加。如应用基因工程抗体抑制肿瘤，应用导向IL-2受体的融合毒素治疗CTCL肿瘤，应用基因治疗法治疗肿瘤(如应用γ-干扰素基因治疗骨髓瘤)。基质金属蛋白酶抑制剂(TNMPs)可抑制肿瘤血管生长，阻止肿瘤生长与转移。这类抑制剂有可能成为广谱抗肿瘤治疗剂，已有3种化合物进入临床试验。2 神经退化性疾病 老年痴呆症、帕金森氏病、脑中风及脊椎外伤的生物技术药物治疗，胰岛素生长因子rhIGF-1已进入Ⅲ期临床。神经生长因子(NGF)和BDNF(脑源神经营养因子)用于治疗末稍神经炎，肌萎缩硬化症，均已进入Ⅲ期临床。 美国每年有中风患者60万，死于中风的人数达15万。中风症的有效防治药物不多，尤其是可治疗不可逆脑损伤的药物更少，Cerestal已证明对中风患者的脑力能有明显改善和稳定作用，现已进入Ⅲ期临床。Genentech的溶栓活性酶(Activase重组tPA)用于中风患者治疗，可以消除症状30%。 3 自身免疫性疾病 许多炎症由自身免疫缺陷引起，如哮喘、风湿性关节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等。风湿性关节炎患者多于4000万，每年医疗费达上千亿美元，一些制药公司正在积极攻克这类疾病。如 Genentech公司研究一种人源化单克隆抗体免疫球蛋白E用于治疗哮喘，已进入Ⅱ期临床;Cetor′s公司研制一种TNF-α抗体用于治疗风湿性关节炎，有效率达80%。Chiron公司的β-干扰素用于治疗多发性硬化病。还有的公司在应用基因疗法治疗糖尿病，如将胰岛素基因导入患者的皮肤细胞，再将细胞注入人体，使工程细胞产生全程胰岛素供应。 4 冠心病 美国有100万人死于冠心病，每年治疗费用高于1 170亿美元。今后10年，防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点。Centocor′s Reopro公司应用单克隆抗体治疗冠心病的心绞痛和恢复心脏功能取得成功，这标志着一种新型冠心病治疗药物的延生。基因组科学的建立与基因操作技术的日益成熟，使基因治疗与基因测序技术的商业化成为可能，正在达到未来治疗学的新高度。转基因技术用于构造转基因植物和转基因动物，已逐渐进入产业阶段，用转基因绵羊生产蛋白酶抑制剂ATT，用于治疗肺气肿和囊性纤维变性，已进入Ⅱ，Ⅲ期临床。大量的研究成果表明转基因动、植物将成为未来制药工业的另一个重要发展领域。 2.生物制药展望 今后10年生物技术将对当代重大疾病治疗剂创造更多的有效药物，并在所有前沿性的医学领域形成新领域。目前热门的药物生物技术如下：表1 热门药物生物技术技 术 新颖性 技 术 新颖性 组合化学 成熟领域 前导物综合鉴定技术 新生技术 药学基因组科学 发展领域 核糖酶 新生技术 蛋白质工程 发展领域 抗体酶 新生技术 基因治疗 发展领域 药物设计与人工智能 新生技术 糖类治疗剂 发展领域 功能抗原 新生技术 表2 正在研究开发的生物技术药物类型领 域 开发药物品种 领 域 开发药物品种 单克隆体 78 人生长激素 5 疫苗 62 组织纤溶酶原激活剂 4 基因治疗 28 凝血因子 3 白介素 11 集落细胞刺激因子 3 干扰素 10 促红细胞生成素 2 生长因子 10 SOD 1 重组可溶性受体 6 其他 56 反义药物 6 总数 284 生物学的革命不仅依赖于生物科学和生物技术的自身发展，而且依赖于很多相关领域的技术走向，例如微机电系统、材料科学、图像处理、传感器和信息技术等。尽管生物技术的高速发展使人们难以作出准确的预测，但是基因组图谱、克隆技术、遗传修改技术、生物医学工程、疾病疗法和药物开发方面的进展正在加快。除了遗传学之外，生物技术还可以继续改进预防和治疗疾病的疗法。这些新疗法可以封锁病原体进入人体并进行传播的能力，使病原体变得更加脆弱并且使人的免疫功能对新的病原体作出反应。这些方法可以克服病原体对抗生素的耐受性越来越强的不良趋势，对感染形成新的攻势。 除了解决传统的细菌和病毒问题之外，人们正在开发解决化学不平衡和化学成分积累的新疗法。例如，正在开发之中的抗体可以攻击体内的可卡因，将来可以用于治疗成瘾问题。这种方法不仅有助于改善瘾君子的状况，而且对于解决全球性非法毒品贸易问题具有重大影响。 各种新技术的出现有助于新药物的开发。计算机模拟和分子图像处理技术(例如原子力显微镜、质量分光仪和扫描探测显微镜)相结合可以继续提高设计具有特定功能特性的分子的能力，成为药物研究和药物设计的得力工具。药物与使用该药物的生物系统相互作用的模拟在理解药效和药物安全方面会成为越来越有用的工具。例如，美国食品药物管理局(FDA)在药物审批的过程中利用Dennis Noble的虚拟心脏模拟系统了解心脏药物的机理和临床试验观测结果的意义。这种方法到2015年可能会成为心脏等系统临床药物试验的主流方法，而复杂系统(例如大脑)的药物临床试验需要对这些系统的功能和生物学进行更为深入的研究。 到下世纪初生物技术药物的种类数目尚不会超过一般药物的总数，但生物技术制药公司总数将超过前10年的6倍。目前主要生物技术公司多分布在美国，如Amgen,Genetics institute,Genzyme,Genentech和Chiron，还有Biogen也发展较快。1987年尚没有一种重组DNA药物进入世界药品销售额排名前列表，但到1996年已有多种生物工程药物榜上有名。经上市的生物技术药物主要含3大类，即重组治疗蛋白质、重组疫苗和诊断或治疗用的单克隆抗体。 药物的研究开发成本目前已经高到难以为继的程度，每种药物投放市场前的平均成本大约为6亿美元。这样高的成本会迫使医药工业对技术的进步进行巨大的投资，以增强医药工业的长期生存能力。综合利用遗传图谱、基于表现型的定制药物开发、化学模拟程序和工程程序以及药物试验模拟等技术已经使药物开发从尝试型方法转变为定制型开发，即根据服药群体对药物反应的深入了解会设计、试验和使用新的药物。这种方法还可以挽救过去在临床试验中被少数患者排斥但有可能被多数患者接受的药物。这种方法可以改善成功率、降低试验成本、为适用范围较窄的药物开辟新的市场、使药物更加适合适用对症群体的需要。如果这种技术趋于成熟，可以对制药工业和健康保险业产生重大影响。 值得注意的是，制药工业的知识产权保护在世界各地是不平衡的。某些地区(例如亚洲)会继续以生产专利过期药物为主，有些地区(如美国和欧洲)除了继续生产低利润的药物外会不断开发新的药物。 总之，综合多学科的努力，通过新技术的创立可以大大拓宽发明新药的空间，增加发明新药的机遇与速度。因为这些手段可以寻找快速鉴定药物作用的靶，更有效地发现更多新的先导物化学实体，从而为发明新药提供更加广阔的前景。
现代生物技术制药研究及展望生物技术药物(biotech drugs)或称生物药物(biopharmaceutics)是集生物学、医学、药学的先进技术为一体，以组合化学、药学基因（功能抗原学、生物信息学等高技术为依托，以分子遗传学、分子生物、生物物理等基础学科的突破为后盾形成的产业。现在，世界生物制药技术的产业化已进入投资收获期，生物技术药品已应用和渗透到医药、保健食品和日化产品等各个领域，尤其在新药研究、开发、生产和改造传统制药工业中得到日益广泛的应用，生物制药产业已成为最活跃、进展最快的产业之一。有些学者认为，20世纪的科学技术是以物理学和化学的成就占主导地位，而21世纪的科学技术是以生物学的成就占主导地位。无论这种说法是否得到普遍的认同，生物技术是当今高技术中发展最快的领域似乎是不争的事实。 科学家预测，生命科学到2015年会取得革命性进展。这些进展可以帮助人类解决很多目前无法医治的疾病的治疗问题，彻底消除营养不良，改善食品的生产方式，消除各种污染，延长人类寿命，提高生命质量，为社会安全和刑侦提供新的手段。有些成果还可以帮助人类加速植物和动物的人工进化以及改善生态环境对人类的影响等。产生新的有机生命的研究也会取得进展。1.生物制药现状目前生物制药主要集中在以下几个方向：1 肿瘤 在全世界肿瘤死亡率居首位，美国每年诊断为肿瘤的患者为100万，死于肿瘤者达万。用于肿瘤的治疗费用1020亿美元。肿瘤是多机制的复杂疾病，目前仍用早期诊断、放疗、化疗等综合手段治疗。今后10年抗肿瘤生物药物会急剧增加。如应用基因工程抗体抑制肿瘤，应用导向IL-2受体的融合毒素治疗CTCL肿瘤，应用基因治疗法治疗肿瘤(如应用γ-干扰素基因治疗骨髓瘤)。基质金属蛋白酶抑制剂(TNMPs)可抑制肿瘤血管生长，阻止肿瘤生长与转移。这类抑制剂有可能成为广谱抗肿瘤治疗剂，已有3种化合物进入临床试验。2 神经退化性疾病 老年痴呆症、帕金森氏病、脑中风及脊椎外伤的生物技术药物治疗，胰岛素生长因子rhIGF-1已进入Ⅲ期临床。神经生长因子(NGF)和BDNF(脑源神经营养因子)用于治疗末稍神经炎，肌萎缩硬化症，均已进入Ⅲ期临床。美国每年有中风患者60万，死于中风的人数达15万。中风症的有效防治药物不多，尤其是可治疗不可逆脑损伤的药物更少，Cerestal已证明对中风患者的脑力能有明显改善和稳定作用，现已进入Ⅲ期临床。Genentech的溶栓活性酶(Activase重组tPA)用于中风患者治疗，可以消除症状30%。3 自身免疫性疾病 许多炎症由自身免疫缺陷引起，如哮喘、风湿性关节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等。风湿性关节炎患者多于4000万，每年医疗费达上千亿美元，一些制药公司正在积极攻克这类疾病。如 Genentech公司研究一种人源化单克隆抗体免疫球蛋白E用于治疗哮喘，已进入Ⅱ期临床;Cetor′s公司研制一种TNF-α抗体用于治疗风湿性关节炎，有效率达80%。Chiron公司的β-干扰素用于治疗多发性硬化病。还有的公司在应用基因疗法治疗糖尿病，如将胰岛素基因导入患者的皮肤细胞，再将细胞注入人体，使工程细胞产生全程胰岛素供应。4 冠心病 美国有100万人死于冠心病，每年治疗费用高于1 170亿美元。今后10年，防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点。Centocor′s Reopro公司应用单克隆抗体治疗冠心病的心绞痛和恢复心脏功能取得成功，这标志着一种新型冠心病治疗药物的延生。基因组科学的建立与基因操作技术的日益成熟，使基因治疗与基因测序技术的商业化成为可能，正在达到未来治疗学的新高度。转基因技术用于构造转基因植物和转基因动物，已逐渐进入产业阶段，用转基因绵羊生产蛋白酶抑制剂ATT，用于治疗肺气肿和囊性纤维变性，已进入Ⅱ，Ⅲ期临床。大量的研究成果表明转基因动、植物将成为未来制药工业的另一个重要发展领域。2.生物制药展望今后10年生物技术将对当代重大疾病治疗剂创造更多的有效药物，并在所有前沿性的医学领域形成新领域。目前热门的药物生物技术如下：表1 热门药物生物技术疫苗 62 组织纤溶酶原激活剂 4基因治疗 28 凝血因子 3白介素 11 集落细胞刺激因子 3干扰素 10 促红细胞生成素 2生长因子 10 SOD 1重组可溶性受体 6 其他 56反义药物 6 总数 284生物学的革命不仅依赖于生物科学和生物技术的自身发展，而且依赖于很多相关领域的技术走向，例如微机电系统、材料科学、图像处理、传感器和信息技术等。尽管生物技术的高速发展使人们难以作出准确的预测，但是基因组图谱、克隆技术、遗传修改技术、生物医学工程、疾病疗法和药物开发方面的进展正在加快。除了遗传学之外，生物技术还可以继续改进预防和治疗疾病的疗法。这些新疗法可以封锁病原体进入人体并进行传播的能力，使病原体变得更加脆弱并且使人的免疫功能对新的病原体作出反应。这些方法可以克服病原体对抗生素的耐受性越来越强的不良趋势，对感染形成新的攻势。除了解决传统的细菌和病毒问题之外，人们正在开发解决化学不平衡和化学成分积累的新疗法。例如，正在开发之中的抗体可以攻击体内的可卡因，将来可以用于治疗成瘾问题。这种方法不仅有助于改善瘾君子的状况，而且对于解决全球性非法毒品贸易问题具有重大影响。各种新技术的出现有助于新药物的开发。计算机模拟和分子图像处理技术(例如原子力显微镜、质量分光仪和扫描探测显微镜)相结合可以继续提高设计具有特定功能特性的分子的能力，成为药物研究和药物设计的得力工具。药物与使用该药物的生物系统相互作用的模拟在理解药效和药物安全方面会成为越来越有用的工具。例如，美国食品药物管理局(FDA)在药物审批的过程中利用Dennis Noble的虚拟心脏模拟系统了解心脏药物的机理和临床试验观测结果的意义。这种方法到2015年可能会成为心脏等系统临床药物试验的主流方法，而复杂系统(例如大脑)的药物临床试验需要对这些系统的功能和生物学进行更为深入的研究。到下世纪初生物技术药物的种类数目尚不会超过一般药物的总数，但生物技术制药公司总数将超过前10年的6倍。目前主要生物技术公司多分布在美国，如Amgen,Genetics institute,Genzyme,Genentech和Chiron，还有Biogen也发展较快。1987年尚没有一种重组DNA药物进入世界药品销售额排名前列表，但到1996年已有多种生物工程药物榜上有名。经上市的生物技术药物主要含3大类，即重组治疗蛋白质、重组疫苗和诊断或治疗用的单克隆抗体。药物的研究开发成本目前已经高到难以为继的程度，每种药物投放市场前的平均成本大约为6亿美元。这样高的成本会迫使医药工业对技术的进步进行巨大的投资，以增强医药工业的长期生存能力。综合利用遗传图谱、基于表现型的定制药物开发、化学模拟程序和工程程序以及药物试验模拟等技术已经使药物开发从尝试型方法转变为定制型开发，即根据服药群体对药物反应的深入了解会设计、试验和使用新的药物。这种方法还可以挽救过去在临床试验中被少数患者排斥但有可能被多数患者接受的药物。这种方法可以改善成功率、降低试验成本、为适用范围较窄的药物开辟新的市场、使药物更加适合适用对症群体的需要。如果这种技术趋于成熟，可以对制药工业和健康保险业产生重大影响。值得注意的是，制药工业的知识产权保护在世界各地是不平衡的。某些地区(例如亚洲)会继续以生产专利过期药物为主，有些地区(如美国和欧洲)除了继续生产低利润的药物外会不断开发新的药物。总之，综合多学科的努力，通过新技术的创立可以大大拓宽发明新药的空间，增加发明新药的机遇与速度。因为这些手段可以寻找快速鉴定药物作用的靶，更有效地发现更多新的先导物化学实体，从而为发明新药提供更加广阔的前景。仅供参考，请自借鉴希望对您有帮助
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浅谈GIS技术在水利工程中的应用展望论文
摘要： 近年来， GIS （地理信息系统） 技术在水利工程应用领域中发挥着技术先导的作用。文章通过分析目前GIS技术在水利规划、水资源管理等水利工程行业的具体应用形式， 结合地理信息学科的发展方向， 展望GIS在水利工程中的应用前景。
关键词： GIS； 水利工程；
1 GIS技术概述
20世纪60年代， 世界上第一个GIS （加拿大地理信息系统CGIS） 诞生， 其核心是用计算机来处理和分析具有空间属性地理信息。GIS技术能够有效地管理地理信息资源， 是其能够有效利用的核心技术。20世纪以来， 计算机和网络技术日的新月异极大地推进了GIS在我国的发展进程， 由于应用后能够明显地提高工作效率和经济效益， 因此， GIS技术已成为资源与环境各领域应用中不可或缺的前沿技术。
近20年， 我国经济水平持续增长， 人民生活质量稳步提高， 同时， 水资源需求与水资源利用率相对不足的矛盾逐渐加剧， 这促使水利工作者不断探索如何利用现代信息技术手段缓解这一矛盾。为有效地利用水资源， 在当前条件下最大限度地发挥水利工程的调节作用， 减少建设、管理人员的投入量， GIS技术作为信息化的体现之一， 在水利工程各环节中的应用范围不断扩大， 应用层次也逐渐深入。通过近年来的发展， GIS的应用形式已从最初单纯的可视化应用过渡为集合分析、模拟、预测等多位一体的复杂应用， 功能也提升为对多时期的地理信息变化进行动态监测和分析比较， 将数据收集、空间分析和决策过程统一打包的应用。实践表明， 通过使用GIS系统， 有利于设计人员对工程进行总体规划， 方便施工人员对实施过程进度和质量把控， 有效提高管理人员的工作效率， 从而提升水利行业整体信息化水平。
2 GIS技术在水利工程中的应用
水利工程为消除水害和开发利用水资源而修建， 重要性不言而喻， 而其本身具有一定的地理空间属性， 对工程的地理环境依赖较高。GIS的发展恰好为水利工程的空间属性提供了可行的表现途径和有效的模拟、分析方法。运用GIS技术， 矢量化地理信息数据， 搭建水利工程地理信息平台， 能够直观地展示工程环境， 结合水利资料， 实现环境分析模拟， 有利于管理人员决策[1]。
目前， GIS在水利工程方面的应用主要表现在以下几方面：
（1） 水利工程规划
GIS技术广泛应用于水库选址、复杂工程布局、工程测量[2]、库容量计算、开挖土石方量计算、工程建设监测[3]、工程变形监测等方面， 促使水利工程规划、管理科学发展。
（2） 水资源管理
运用GIS技术能够确定水资源分区， 建立科学有效的管理模式， 分析水资源量， 直观地展示水资源分布和数量的动态变化， 有助于实现水资源的合理利用。
（3） 防洪减灾
GIS应用主要表现在防汛决策支持系统[4]和洪灾损失评估， 它以GIS为基础， 实现了决策方案、防汛信息、损害范围的直观化和形象化表达， 为全国防汛决策提供有力的技术支撑。
（4） 水土保持
利用GIS技术能够进行水土流失预测和动态监测[4]， 查询、统计、分析土地分区和土地利用情况， 有利于重点区域水土流失综合治理措施的制定， 提升治理效果。
（5） 水质监测
建立GIS水质监测应用平台， 能够掌握水质的实时动态变化， 及时辨析污染源头， 有利于地表水、地下水储量分析， 模拟水量调度， 提高水资源利用水平。
（6） 水文预报
通过GIS技术， 整合水文基础数据， 实现基础背景数据管理， 对空间和属性数据的查询， 统计数据以及显示检索， 为水文预报提供基础数据支撑[5]。
3 GIS技术应用展望
随着计算机技术的发展， GIS技术在水利工程应用的内容已从结合地理要素的水利信息查询展示发展到利用GIS空间运算完成水利信息的分析、计算、模拟与统计。近年来， 结合遥感、GPS等前沿技术， 构建3D、4D地理信息系统平台， 实现多维度水工建筑仿真应用已成为水利信息化应用新趋势 （如三维可视化洪水淹没分析与灾情评估系统、4D水利施工管理系统等[6]） 。水利要素具有的空间地理属性促进了GIS在水利应用中的高速发展， 纵观发展历史， 水利GIS应用的发展趋势主要表现为应用内容的发散性扩展及应用技术的融合性集成。
3。1 应用内容扩展
利用GIS技术， 实现工程环境分析模拟的形象化， 并且在一定程度上提高了获取信息的时效性和准确性， 有利于管理和决策。因此， 今后GIS技术将逐渐覆盖水利行业的各个方面， 促使水利信息化进一步发展。
（1） 洪水模拟
利用洪水历史资料， 结合GIS平台， 建立合理的流域模型， 通过可视化模拟， 分析流域洪水成因、洪水特性及其规律；通过地理信息要素分类， 分析各主要河道的自然条件；运用GIS技术， 进行上下游洪水演进模拟分析， 促使建立一定洪水标准下合理的蓄、滞、泄关系及管理措施等。
（2） 供水预案
建立供水、需水、蓄水地理信息管理平台， 通过电子地图可视化展示水源地分布， 有助于研究可能的供水方案与主要工程措施及用水管理与供水水质保证措施。
（3） 水质分析
实现水质采集自动化， 分析地质、水质信息的地理属性， 应用GIS技术研究土壤侵蚀分区；分析各类可能污染源；利用历史资料， 模拟预测不同规划水平年的污染负荷量和水质变化， 以此为基础研究保护水资源应采取的措施。
（4） 工程测量
应用无人机搭载遥感、GPS设备， 采集、处理工程测量数据， 利用GIS技术实现测量数据可视化， 减少外勘人力成本， 提高工程测量的.精度与效率， 便于数据成果的合理应用。
3。2 应用技术深入
（1） GIS技术发掘
随着GIS技术的发展， 多种空间数据结构 （如“真三维”、“时空四维”） [7]应运而生， 面向对象的数据模型和实用的界面语言正处于高速发展阶段， 数据自动输入技术不断完善， 各行各业GIS应用模型开发力度不断加大， GIS的网络共享能力 （webGIS） 不断增强。在这样的大环境中， 水利与GIS的结合必将更加深入， 具体表现为水利数据信息的表达将趋于多维度、丰富性、立体性、共享性， 水利应用模型将趋于结构化、可扩展性， 形成整个水利行业的GIS综合管理平台， 逐渐打开GIS综合系统与水利专业系统共存共荣的局面。
（2） 相关技术集成
鉴于水利空间数据的时间性和复杂性， 单一的GIS技术很难满足水利要素的处理要求。因此， 在水利工程的应用中， “3S”技术 （全球定位系统GPS、遥感RS、地理信息系统GIS） 、无人机技术的集成已成为必然的发展趋势。GPS为GIS的快速定位和更新提供手段， 遥感技术的多谱段、多时相、多传感器和多分辨率的特点， 为GIS不断注入“燃料”， 反过来又可利用GIS支持从遥感影像数据中自动提取语义和非语义信息， 而无人机则可作为遥感设备提供载体[7]。利用无人机航拍， GPS和RS赋予了GIS实时、动态属性。3S技术整体结合所构成的水利地理信息系统是高度自动化、实时化的GIS系统。这种系统不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能， 而且能够分析和运用数据， 为水利各学科应用提供科学的决策咨询。
多媒体地理信息系统 （MGIS） 将文字、图形 （图像） 、声音、色彩、动画等技术融为一体， 为GIS应用开拓了新的领域和广阔的前景[8]。它能够以最直观的方式表达和感知空间地理信息， 以形象化的、可触摸 （触屏） 的甚至声控对话的人机界面操纵空间地理信息处理的技术。应用MGIS的水利地理信息系统将对结构、功能及应用模式的设计产生极大的影响， 使得各类信息的表现形式更丰富， 更灵活， 更友好。
4 结语
毋庸置疑， 水利GIS应用的基础是地理空间数据和水利专题要素数据， 相关专业 （如测量专业） 的发展将对其产生明显的限制或促进作用。因此， GIS在水利工程中的应用水平应依据各专业的发展稳步提高， 防止闭门造车， 构建海市蜃楼。
复杂技术集成的GIS在水利工程上的应用将会成为今后一段时期内水利信息化的主要趋势。搭建集工程规划、建设、管理为一体的水利工程综合地理信息平台， 能够实时、有效地展示工程运行情况， 模拟防洪工况， 提高管理决策能力， 为水利信息化事业发展添砖加瓦。
参考文献
[1]刘林宁。地理信息系统在水利工程中的应用探讨[J]。农村经济与科技， 2016， 27 （18） ：65。
[2]鞠尊洲。3S技术在水利工程测量中的应用[J]。科技信息 （学术研究） ， 2008 （14） ：239—240。
[3]李蕾。浅谈在水利工程建设管理中信息技术的应用[J]。建设科技， 2016 （17） ：93。
[4]王芳， 卜倩倩。探析计算机地理信息系统在水利中的应用[J]。资源节约与环保， 2015 （03） ：154。
[5]赵晓敏， 李本怀。GIS技术在水文预报中的应用—以长春新立城水库为例[J]。水利技术监督， 2013， 21 （02） ：64—66。
[6]刘丹， 刘萍， 樊耔均。GIS在水利现代化中的应用和发展趋势[J]。硅谷， 2012， 5 （24） ：43+42。
[7]张会玲。GIS技术应用及未来发展趋势[J]。信息系统工程， 2012 （04） ：98—99。
[8]董凤服， 刘洋。GIS技术的发展趋势[J]。网络与信息， 2007 （08） ：65。
水文预报对于水库调度、洪水控制、发电、灌溉等工作至关重要，是相关部门和管理者进行决策时的重要依据。因此作出准确的水文预报就显得尤为重要，为了提高水文预报特别是中长期水文预报的精度和可靠度，人们从不同方向并结合相应的学科知识，对中长期水文预报提出了许多方法。这些方法大致可分为传统方法和新方法两大类，前者主要有成因分析和水文统计方法，后者主要包括人工神经网络、灰色系统分析、模糊数学模型等方法。现分述如下： 成因分析① 由前期大气环流形势预测后期水文情况大气降水是河川径流的主要水源，而降水又与大气环流有着密切的联系。一个流域或地区发生旱涝是与大气环流联系在一起的。因此分析研究大气环流与水文要素之间的关系一直是水文气象工作者深入探讨的课题。大气环流具有全球性的特点，因此主要采用北半球500百帕月平均形势图或能反映主要环流指数和环流特征量作为依据。根据水文情势和环流的历史资料，概括出旱涝年前期环流特征的模式，由前期环流特征作为后群期水文情况的定性预测；或在月平均形势图上找出与预报对象关系显著的地区和时段，从中挑选物理意义明确、统计贡献显著的因子，用逐步回归或其他多元分析方法与预报对象建立方程，据此作出定量预报。② 根据前期海温分布特征进行预报海温的异常分布具有范围广、厚度大、持续时间长等特点，它往往是大气环流异常的先兆，能为长期水文预报提供信息。根据历史资料概括出旱涝年前期海温分布的模式后，可由前期海温分布特征对后期水文状况作出定性预估；或考虑时间与空间上的连续性，在关键海域和关键时段内挑选若干地点的海温作为预报因子，并与预报对象建立回归方程，进行定量预报。③ 利用太阳活动的某些信息进行预报主要利用太阳黑子相对数来反映太阳活动的强弱，根据太阳黑子数11年周期的位相或分析黑子数的变化与江河水量变化之间的对应关系，定量预测后期可能发生的旱涝。例如刘清仁以太阳黑子活动为中心，以长期和超长期水文预报为目标，用数理统计分析方法，分析了太阳黑子和厄尔尼诺事件对松花江流域水文影响特征及其水旱灾害发生的基本规律，揭示了降水量按磁周期呈丰、枯水变化的规律。 水文统计方法水文统计方法是通过水文资料的统计分析进行概率预测。可分为两大类：一类是分析水文要素自身随时间变化的统计规律，然后用这种规律进行预报，如历史演变法、时间序列分析法等；另一类是用多元回归分析法，建立预报方案，进行预报。目前应用较广的水文统计预报方法主要有多元回归分析与时间序列两大类。① 多元回归分析回归分析是流量中长期预报中应用最早、最广的方法的之一，其应用于径流的历史可以追溯到早期的降雨径流相关图方法，20世纪60年代以后随计算机技术的发展而迅速普及。回归分析至今仍是流量预报实际工作中的一种重要手段。常用的方法主要有逐步回归、聚类分析、主成分分析等。回归分析的主要优点在于简单、易于实现。存在的主要问题有如何合理选择因子个数，解决拟合效果与预报效果不一致的矛盾；由于预报值是取各个因子数据的均值，难以预报出极大或极小值的水文现象。为了克服这些问题，主要是在选用预报站前期流量、上游站前期流量、集水流域降水量、土壤湿度、积雪量、气温等作为最常用的预报因子外，还将一些=对流量过程的长期变化规律起控制作用的影响因子作为预报因子，包括太阳辐射、太阳黑子数、地震场、地温场等地球物理量，海洋表面温度、ENSO指数等海洋物理量，气压高度场、大气环流指数等大气物理量。由于上述很多因子会有助于提高长期预报精度。这方面的研究成果很多，比如，有研究表明地震场、地温场与年流量均有较大相关性；许多研究成果表明ENSO事件与河流流量变化有关，这种关系可用于进行长期流量预报。② 时间序列分析时间序列分析是应用水文要素的观测记录，寻找其自身的演变规律进行预报。在流量过程预报中用到的时间序列模型很多，按模型中包含的时间序列的数目，可分为两大类：单变量模型与多变量模型。单变量模型以回自归滑动平均（ARMA）模型及其衍生类型最常用。自回归（AR）模型是ARMA模型的一种特殊类型，在年、月径流量模拟和预报中使用较广，如卢华友采用三阶自回归模型AR（3）对丹江口水库年径流进行预报。但ARMA模型是建立在时间序列平稳的假设的基础之上的，而时间尺度小于年的流量（如月、旬流量）通常具有很强的季节性，并非平稳序列，因此直接使用ARMA模式一般不合适。模拟和预报这种季节性序列的模型主要有三种：一、用季节性ARIMA模型（简称SARIMA）；（二）、除季节性ARMA模型，即先除去原流量序列中的季节性均值与方差，再对除季节性序列拟合ARMA模型；（三）、周期ARMA模型（简称PARMA模型），包括PAP模型。这三种模型在流量中长期预报中都很常用。近年来，河流流量过程的长记忆特性研究受到关注。具有长记忆性特性的随机过程可以用分数阶差分自回归滑动平均（ARFIMA)模型较好地描述，如Montanari等用ARFIMA模型进行尼罗河阿斯旺月流量过程的模拟与预报；Ooms等将PARMA模型与ARFIMA模型相结合，提出用周期长记忆模型（PARFIMA,Periodic ARFIMA)拟合月流量过程；王文采用包括ARFIMA模型在内的多种时间序列模型进行黄河上游唐乃亥站未来10天的逐日平均流量预报。如果考虑外部输入因素的影响，可以构建多变量时间序列模型，最常用的是含外部变量的自回归滑动平均（ARMAX）模型或传递函数噪声（TFN）模型。例如，Awadallahl等以不同海区的海温作为外部输入变量建立TFN模型，进行尼罗河夏季径流量的预报。由于考虑了外部影响因素，利用了更多的预报信息，TFN模型的预报精度一般高于单变量的ARIMA类模型的预报精度。例如，Thompstone等对1/4月流量过程建立了除季节性ARMA模型、周期自回归（PAR）模型、考虑降水与溶雪输入的TFN模型及一个概念性模型进行预报试验，结果表明TFN模型精度优于其他模型。如果流量过程显著受某种外部因素干扰而呈现异常波动，则可以采用干扰模型来模拟这种干扰，它可以看作是TFN模型的一种特殊类型。Kuo等在AR（1）模型的基础上，考虑台风因素的影响，建立干扰模型来模拟这种干扰，它可以看作是TFN模型的一种特殊类型。Kuo等在AR（1）模型的基础上，考虑台风因素的影响，建立干扰模型进行台湾淡水河的10天平均流量的预报和模型。流量过程时间序列预报模型还可以根据模型是否具有线性结构分为线性模型和非线性模型。前面提到的ARMA，TFA等模型可以视为线性模型。今年来，水文系统的非线性模型研究越来越受到关注，相应地非线性模型的应用实例也增多。门限自回归模型（TAR）是中长期流量过程预报中常用的一种非线性时间序列模型。前面提到的很常用的PARMA及PAR模型实际上可以视为TAR模型的一种特殊类型，它们以季节为门限值，对不同季节分别建立线性模型。如果考虑外部因素的影响，TAR可以扩展为门限回归模型，因其可以描述为树形结构，也被部分研究者称为模型树模型，这种方法有应用于实时降雨径流预报的实例，在中长期预报中也会很有应用价值。 人工神经网络人工神经网络（ANN）是基于连接学说构造的智能仿生模型，是由大量神经元组成的非线性动力学系统，具有并行分布处理、自组织、自适应、自学习和容错性等特点。20世纪90年代以来，人工神经网络在水文预报中的应用逐渐增多，是近20年来最广为关注的一种非线性预报方法，已被广泛应用于实时中长期水文预报中。最常用于径流预报的ANN类型为采用误差后向传播（BP）算法的多层感知器（MLP）神经网络（也称为BP网络），广泛应用于年、月径流量或平均流量的预报。Birikundavyi等用MLP网络进行未来1~7天的流量预报；Zealand等采用MLP网络进行未来1~4周期的流量预报；Markus、Jain、Kisi等用MLP网络模型进行月流量预报研究。径向量函数（RBF）神经网络也被不少研究者用于月平均流量预报。此外，为了更好地拟合流量过程的非线性特征，可以采用模块化神经网络进行流量的中长期预报。采用ANN模型进行预报时最重要的是确定哪些数据作为输入，采用什么类型的神经网络以及相应的网格结构。关于如何确定ANN输入变量，有两个问题需要考虑：一是当训练数据长度较短，无法覆盖序列的全部可能范围时，即无法覆盖水文预测中的不确定性信息时，如何提高ANN对可能出现的极端情况的预报能力。为解决这一问题，Cigizoglu在用MLP模型进行月平均流量预报时，先用AR模型生成模拟序列，以此增加训练数据量，提高预报精度。二是在进行多步预报时，如何解决ANN模型的气象输入数据。理想的选择是采用气象预报数据，但是，也有研究者采用历史气象数据作为ANN模型的输入进行多步预报。 灰色系统理论1982年邓聚龙创立了灰色系统理论，认为水资源系统可以当作灰色系统看待。最常用的描述灰色系统模型的数学模型为GM（1，1），G代表Grey（灰色），M代表Model（模型），GM（1，1）指1阶、1个变量的线性常微分方程模型。它在径流预报、灾害预测中有不少应用实例。夏军提出了用灰关联模式识别的方法进行中长期径流预测。此后有研究者将此类模型应用于年、月径流预测。灰色系统理论由于其模型特点，比较适合具有指数增长趋势的问题，对于其他变化趋势，则有时拟合灰度较大，导致精度难以提高。且灰色系统理论体系尚不完善，正处于发展阶段，它在中长期水文预报中的应用是属于尝试和探索性质的。 模糊数学理论在水文领域应用模糊数学进行预测的方法有两类，一类是模糊模式识别预测法，另一类是模糊逻辑法。模糊模式识别预测法的基本思路是：以对历史样本模式的模糊聚类为基础，计算待测状态的类别特征值，从而根据预报值与类别特征值之间的回归方程进行预报。该方法将水文成因分析、统计分析、模糊集分析有机地结合起来，为提高中长期预报特征的精度提供了一条新途径。模糊逻辑方法可以描述变量之间不十分明确的因果关系。根据变量之间的模糊逻辑关系，可以建立模糊逻辑模型（或称为模糊专家系统）进行流量预报，例如Zhu、Mahabir等采用模糊逻模型进行长期流量预报。
3、 国内外水资源管理学研究进展 国际水资源管理学研究进展 到目前为止，明确提出水资源管理学的文献极为有限。根据人类开发利用水资源面临的新的问题和挑战以及实际水资源管理活动的特点，国际上也对新形势下的水资源管理理论和体系进行了一系列的探讨和研究，并就一些问题达成了某种程度的共识。他们主要围绕着“可持续发展条件下水资源可持续利用目标对水资源管理活动的要求”而展开。这些研究活动为水资源管理学作为一门新兴学科的诞生和发展起到了十分重要的推动作用。 在1992年爱尔兰召开的“国际水和环境大会—21世纪的发展与展望”上提出了水资源系统及可持续研究的问题。1993年“第二届国际实验与网络资料水流情势学术大会”上探讨了水资源管理的水文学基础和信息资料问题。1994年，联合国教科文主持，国际水资源协会与国际水文科学协办召开了“变化世界中的水资源管理研究规划国际学术研讨会”，探讨了可持续发展水资源管理研究展望、水资源开发中的风险和不确定性、水资源可持续管理的决策支持系统和水资源开发与环境保护协调四个专题。 1996年在日本京都召开了“国际水资源及环境研究大会：面向21世纪新的挑战”，讨论了流域尺度的可持续水资源系统管理的应用实例等问题。联合国教科文组织（UNESCO）国际水文计划工作组1996年将“可持续水资源管理”其定义为“支承从现在到未来社会及其福利要求，而不破坏他们赖以生存的水文循环及生态系统完整性的水的管理和使用”。[1][1]水资源可持续管理要求在水资源规划、开发和管理中，寻求经济发展、环境保护和人类社会福利之间的最佳联系与协调。与传统的水资源管理相比，可持续水资源强调了未来变化、社会福利、水文循环、生态系统保护这样完整性的水的管理，使“未来遗憾可能性达到最小的水的管理决策”。世界银行将水资源管理定义为一系列水资源相关领域（如水电、水资源供给与供给设施，灌溉与排水等）一体化管理。综合水资源管理的观点应该在水资源管理和利用方面确保考虑社会、经济、环境和技术等多方面因素[2][2]。 1997年召开的第5届“不确定性增加下的水资源可持续管理学术大会”，洪水与干旱管理、水资源开发对环境的影响、水文与生态模拟和环境风险评价等成为重要议题。 1998年在武汉召开了“98年国际水资源量与质的可持续研讨会”，探讨了流域水量与水质的统一管理问题。1998年国际水文学会在荷兰召开了“区域水资源管理研讨会”，探讨了水资源管理的经验和教训、面对挑战的区域可持续水资源管理、水资源管理的研究方法。 2000国际水文科学学会（IAHS）年在美国召开了“水资源综合管理研讨会”。这次研讨会主要探讨了可持续发展条件下的水资源综合管理的内容和目标，以及交流水资源综合管理的经验。此次研讨会达成一个共识：未来水资源管理的一个基本原则就是流域的统一管理。流域统一管理是流域内土地资源和水资源的统一协作管理，其目的是防止土地退化、保护淡水资源、保护生物多样性、实现水资源可持续利用。流域水资源统一管理的基本框架是政府和社区公众的共同管理。会议认为，为了实现流域统一管理的目标，必须做到以下几点：①复杂的水资源管理活动必须建立在有效的科学规划基础之上；②必须显著提高预测各项管理活动结果的能力；③为了达到水资源管理的目的，持续的检测和评估工作十分必要；④水资源管理活动的管理过程必须是透明的和公开的。（Miguel A. Marino 等，2001）2001年，国际水文科学学会在荷兰召开了“区域水资源管理研讨会”，会议针对区域范围内水资源管理的有关问题进行了研讨，包括：以往水资源管理活动的经验和教训；面对新挑战的区域可持续水资源管理；水资源管理的研究方法。 伴随着国际学术界对现代水资源管理活动的研究和讨论，近年来，国际学术界相继出版了多部论述“水资源管理活动”的专著，这些专著大多以论文集的形式出版，很少从学科的角度对水资源管理的理论体系进行系统的论述和研究。尽管如此，这些专著还是探讨和研究了大量有关现代水资源管理活动的主要内容，使我们能够大致了解目前国际学术界关于水资源活动的主要理论和具体内容。并且通过编著者对一些论述水资源管理活动的论文的整理和归类，我们可以从中基本上了解到当前国际学术界对水资源管理理论体系的划分。 Miguel A. Marino和Slobodan P. Simonovic在2001编著出版的《水资源综合管理》收录了国际水文科学学会（IAHS）2000年在美国召开的“水资源综合管理研讨会”的文章。Miguel A. Marino和Slobodan P. Simonovic认为，从20世纪80年代开始，人类从事水资源管理活动的目标和内容发生了根本性的变化。传统的不可持续的水资源管理方式已经不再适应新形势的要求，而新的管理方式仍在摸索中，水资源管理活动正处在探索过程中。作者认为，在传统的水资源管理活动中，僵化的管理体制（包括法律、政策和管理机构）是实现水资源有效管理的最大障碍。管理体制的官僚作风、不负责任以及缺乏战略性指导原则导致水管理体系效率低下，缺乏远见，并且拒绝与水资源利益相关者就水资源管理问题进行公开的交流和探讨。新的水资源管理最大的挑战是如何寻求实现长期可持续利用水资源的水资源管理方式，为此，他们认为体制改革和制度创新将是水资源管理活动改革的一个重要方面。新的水资源管理活动必须包含水环境治理和保护问题、水资源的可持续利用问题、水资源利益相关者之间的利益分配问题以及水资源管理决策中的公众参与问题。
洪水预报系统在国外研究开发已有30多年的历史，国内也有20多年的历史。最早将水情信息处理与洪水预报计算机制作直接联为一体的系统是从研制水文自动遥测洪水警报、预报系统开始的，称为“水文自动测报系统”。这类系统的共同特点是使用遥测水文信息（雨量、水位），直接实现联机洪水预报作业，属于第一代洪水预报系统，如1958年日本富士通株式会社研制的水文自动化遥测系统，1988年中国水利水电科学研究院在微机DOS系统上开发的一套适用于中小流域的洪水预报调度自动化系统等。上世纪80年代以后，由于控制理论的实时预报技术大量引入到洪水预报中来，实现自动的实时校正。这种系统称为“联机实时预报系统”，从预报技术的角度看，比较第一代系统有了实质性的进步，故可以划分为属于第二代的洪水预报系统，这类系统比较著名的有1983年中国水利部水文水利调度中心与意大利诺蒂公司合作开发的适用于大江大河和大河系的“VAX机联机实时洪水预报系统”， 1985年美国天气局开发的全美通用的河流预报系统(NWSRFS)第五版，1988年英国水文所研制的通用性的河流径流预报系统（RFFS）, 1992年意大利ET&P公司研制的欧洲洪水预报系统（EFFORTS），1997年中国水利部水利信息中心研制的“水情信息及洪水预测预报业务系统”。1989年，美国天气局在河流预报系统第五版上安装了交互式预报程序（IFP），揭开了第三代洪水预报系统研制的序幕。IFP在图形工作站实现，用图形交互处理技术对洪水预报数学模型的计算结果进行人工干预，从而得到可以发布和实行河系连续预报的成果，保证了河系预报作业的连续性。这一成果问世后得到洪水预报界，特别是担负大江大河预报任务的水情部门的广泛赞同，从而确立了第三代洪水预报系统向交互式系统发展的方向。1995年长江委开发的“长江专家交互式洪水预报系统”，以及水利部水利信息中心组织研发的《中国洪水预报系统》就属于这一类系统。目前，全国流域机构和省(区、市)的水文部门已有26个单位建立了洪水预报系统，能在两小时内，完成数据采集、传输和处理工作，并在天气形势分析和实时雨水情信息的基础上，完成对七大江河干支流主要控制站、防洪重点地区、重点水库和蓄滞洪区具有不同预见期和精度的洪水预报，为防洪决策提供依据。为了加强全国洪水预报系统标准化建设工作，水利部水文局正组织全国力量，联合攻关，集中开发基于宽带网和地理信息系统的分布式的、通用性的洪水预报系统，该系统的建立将使我国的洪水预报技术和水平再上一个新台阶。
动物行为学的形成与发展 贾秀英 20世纪60年代以来，动物行为学的研究就受到各国科学家的关注。欧洲的一些动物行为学家对动物行为研究的发展作出了重大的贡献。70年代以来，随着人们对动物行为研究重要性的认识，有关的科研项目日益增多，动物行为学已成为生物学中极为活跃和重要的一个分支学科。它除了研究动物行为本身外，还把研究内容从行为维系群体的作用，扩展到行为的个体发育进化史、行为的控制及社会性组织等方面。通过这些研究，使动物行为学得到了进一步的发展，并已逐渐发展为一门不仅涉及行为学，而且涉及到生态学、生理学、心理学、遗传学、进化论、社会学和经济学的一门综合性学科。一、动物行为学的研究历史20世纪以前是动物行为学的萌芽时期，是动物行为学经历的一个缓慢发展的阶段。早在旧石器时代（34000～10500年前），人们开始注意观察周围的动物，随着动物家养的开始，人类也需要了解动物的生活周期和行为。在文明时代的早期，古埃及人开始尝试人工孵卵。古希腊的亚里斯多德（384～322BC）开始了观察、描述动物行为的新纪元。在他的论著中，记录了540种动物的生活史和行为，对后人关于生命的认识方面产生了相当大的影响。17、18世纪，研究动物行为的人更多了，开始了比较不同物种行为的研究和行为的理论探讨。如德国人约翰（Johunn Pernaller）研究了不同鸟的行为差异，涉及取食地、社会行为、筑巢、领地、季节性羽毛色彩变化、迁徙、鸣叫和育雏等方面。法国的勒雷（Chorles George Lereg）对狼、狐的捕食行为及野兔的恐惧表现有过生动的描述，提出了动物依靠它们的记忆和生活经验能够聪明地生活。1859年，达尔文的《物种起源》的发表，对动物行为学的研究产生了深远的影响。他的《人类的由来》（1871）一书研究比较了人与动物，及本能行为。19世纪末，人们使用述宫，研究老鼠的学习行为。劳埃德（ MOrgun）研究鸡的本能、学习、模拟行为。现代行为学中许多术语，如Behaviour（行为）、Animod Behaviour（动物行为），都首次出现在他的论著中。20世纪是动物行为学迅速发展和真正延伸的世纪。霍布豪斯（Hobhouse）在1901年发现了猴及其它动物能使用一定的工具（棍、箱子）得到食物。1906年，动物学家詹宁斯（）对原生动物的行为进行了详细研究，写出了《原生动物的行为》一书，这是第一本专门论述动物行为的著作。柏林的海因罗特（Oskar Heinorth）在1871年至1945年间，详尽研究了多种鸭、鹅，比较了它们的运动方式、解剖学特征、社会行为、鸣叫及繁殖行为，并且发现了灰雁从孵卵箱中孵出后的印记行为。他独自阐述的同源性学说，现在还被许多人认为是行为学真正诞生的标志之一。动物学家罗曼内斯（ Reimarus）发展了达尔文的思想，并正式建立了比较行为学这一学科，为现代的行为生物学奠定了基础。随后摩尔根（）和杰姆斯（），以及劳埃波（）等都在方法、概念上对行为的发展做出了贡献。 1931年至1941年，欧洲著名的行为生物学家廷伯根和劳伦兹在自然和半自然条件下对动物进行了长期的观察，发表了诸如“社会性鸦的行为学”、“鸟类环境世界中的伙伴”、“关于本能的概念”、“对雁鸭类行为的比较研究”等论文，建立了物种的行为图谱，发现了所研究的行为型的功能。提出了显示、位移、仪式化等等新概念和新的研究课题。特别是劳伦兹提出的“印记”这一术语，极好地说明了先天性和后天获得性行为的结合问题。在行为分析、行为生态方面作出了很大的贡献。二、动物行为学的现代进展近年来，动物行为学的研究获得了蓬勃的发展，主要是把动物行为与生命科学中许多其它的许多分支学科相互渗透在一起，形成了许多新的研究领域，从不同的角度进一步完整、系统地阐述动物行为的原因、机制、发生或发育。进化与适应功能等问题。动物行为学的分支很多，不可能在此全面论述，本文仅以行为遗传学和行为生态学为中心，作一简要介绍。1.行为遗传学 行为遗传学是用遗传学方法研究行为的遗传基础。自1960年，美国学者Thompson第一个总结了有关资料，写成《行为遗传学》一书，从而宣布这一新学科的诞生。其后，相关研究大量涌现。10年以后，一份专业期刊，《行为遗传学》问世。1967年，Benzer第一个通过人工诱导和选择的方法得到了果蝇的行为突变体，从而为行为遗传学的研究开辟了道路。从此以后，行为突变体的研究很快在果蝇、线虫、草履虫、细菌及其他生物的研究中大量开展起来。目前，已在分子水平分析的基础上，进一步作行为基因的分离、克隆和转移的研究。行为遗传学为动物行为学的研究开辟了一个新天地，对于阐明行为遗传的规律和机制都具有重要意义。2.行为生态学行为生态学主要是研究生态学中的行为机制、动物行为的生态学意义和进化意义，在理论及方法论方面是动物行为学中发展最快、最为活跃的一个领域。行为生态学主要涉及到取食行为生态学。防御行为生态学、繁殖行为生态学、社会生态学、时空行为生态学（如栖息地的选择、定向和导航、巢域和领域现象等），以及行为生态学预测等内容。其中，在社会生态学或社会生物学方面，近年来取得了突出的进展。对鸟类社会行为的研究、（1974）对人类社会行为的研究，以及 Frisch对蜜蜂社会行为的研究，奠定了社会生物学的基础。1975年， Wilson出版了《社会生物学》一书，系统地介绍了这门学科的观点、理论体系和研究方法。社会生物学把达尔文自然选择的概念应用于社会行为的研究，又把生态学、行为学、遗传学和进化沦加以综合，提出了内在适合度和亲缘选择的新概念。这些新概念把社会行为的研究提高到了一个新的高度。目前，这一领域所展示的迷人前景正吸引着越来越多的科学家。尤其是关于行为经济学和进化稳定对策（ESS）的研究，正显示着强大的生命力。尽管在我国这一领域还几乎是个空白，但随着这一学科的迅猛发展，也必将引起我国学术界的巨大兴趣。动物行为的研究在我国正处于起步阶段，研究的内容主要是描述性的，在理论研究方面，在研究的广度和深度方面，与国外存在着很大的差距。到目前为止，国内仍没有形成专门的动物行为学教材、期刊。但据已公开发表的有关论文和资料显示，我国在动物行为某些领域方面的研究已取得了一定的进展。
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摘要 摘要是现代科技论文的必要附加部分，只有极短的文章才能省略。它是解决读者既要尽可能掌握浩瀚的信息海洋，又要面对自身精力十分有限这一对矛盾的有效手段。 根据GB6447-86的定义，摘要是以提供文献内容梗概为目的，不加评论和补充解释，简明确切地记述文献重要内容的短文。 摘要有两种基本写法：报道性摘要--指明一次文献的主题范围及内容梗概的简明摘要（也称简介）；指示性摘要--指示一次文献的陈述主题及取得的成果性质和水平的简明摘要。介乎其间的是报道/指示性摘要--以报道性摘要形式表述一次文献中信息价值较高的部分，而以指示性摘要形式表述其余部分的摘要。一般的科技论文都应尽量写成报道性摘要，而对综述性、资料性或评论性的文章可写成指示性或报道/指示性摘要。 摘要应简明，它的详简程度取决于文献的内容。通常中文摘要以不超过400字为宜，纯指示性摘要可以简短一些，应控制在200字上下（GB6447-86规定：报道性摘要和报道/指示性摘要一般以400字为宜；指示性摘要一般以200字左右为宜。GB7713-87规定：中文摘要一般不宜超过200~300字；外文摘要不宜超过250个实词。如遇特殊需要字数可以略多）。对于使用英、俄、德、日、法以外文种书写的一次文献，它们的摘要可以适当详尽一些。学位论文等文献具有某种特殊性，为了评审，可写成变异式的摘要，不受字数的限制。摘要的编写应该客观、真实，切忌掺杂进编写者的主观见解、解释和评论。如果发现一次文献有原则性错误，可加注"摘者注"。 摘要应具有独立性和自明性，并拥有与一次文献同等量的主要信息，即不阅读文献的全文，就能获得必要的信息。因此摘要是一种可以被引用的完整短文。 [编写摘要的注意事项]： ① 排除在本学科领域方面已经成为常识的内容； ② 不得简单地重复文章篇名中已经表述过的信息； ③要求结构严谨，语义确切，表述简明，一气呵成，一般不分或力求少分段落；忌发空洞的评语，不作模棱两可的结论。没有得出结论的文章，可在摘要中作扼要的讨论。 ④ 要用第三人称，不要使用"作者"、"我们"等作为摘要陈述的主语； ⑤要采用规范化的名词术语。尚未规范化的，以采用一次文献所采用的为原则。如新术语尚无合适的中文术语译名，可使用原文或译名后加括号注明原文； ⑥不要使用图、表或化学结构式，以及相邻专业的读者尚难于清楚理解的缩略语、简称、代号。如果确有必要，在摘要首次出现时必须加以说明； ⑦ 不得使用一次文献中列出的章节号、图号、表号、公式号以及参考文献号等； ⑧ 必要提及的商品名应加注学名。 当然，应该使用法定计量单位以及正确地书写规范字和标点符号。 摘要的书写要求详细见国标GB6447-86。 引言（前言、序言、概述）经常作为论文的开端，主要回答"为什么研究（why）"这个问题。它简明介绍论文的背景、相关领域的前人研究历史与现状（有时亦称这部分为文献综述），以及著者的意图与分析依据，包括论文的追求目标、研究范围和理论、技术方案的选取等。引言应言简意赅，不要等同于摘要，或成为摘要的注释。引言中不应详述同行熟知的，包括教科书上已有陈述的基本理论、实验方法和基本方程的推导；除非是学位论文，为了反映著者的学业等等，允许有较详尽的文献综述段落。如果在正文中采用比较专业化的术语或缩写词时，最好先在引言中定义说明。
路二同学 我叫你自己去找资料去写 你怎么跑的百度上来叫别人给你写 你是不是想让我挂你 那样可不好哟 自己写就算你写的不好 我也会考虑让你过的 但是你这样不劳尔获 我就看不下去啦.
生物制药中真空冷冻干燥技术的应用论文
无论是在学习还是在工作中，大家都经常看到论文的身影吧，通过论文写作可以培养我们独立思考和创新的能力。还是对论文一筹莫展吗？以下是我收集整理的生物制药中真空冷冻干燥技术的应用论文，仅供参考，欢迎大家阅读。
摘要：
随着我国经济的发展，社会的进步，科学技术水平的提升，真空冷冻干燥技术的相关问题也渐渐引起了人们的重视。生物制药产业在我国整体经济市场体系中占据着重要的位置，然而从现有的技术手段来看，一些生物制药厂家并没有合理地进行创新，仍然沿用传统技术，导致技术无法满足现实需求，所以应尝试在生物制药的过程中对真空冷冻干燥技术进行合理应用。据此，文章分析了真空冷冻干燥技术在生物制药方面的运用问题，希望能够对现实有所裨益。
关键词：
真空冷冻干燥技术;生物制药;发展;
前言
在生物制药的过程当中，有必要对真空冷冻干燥技术进行合理运用，因为真空冷冻干燥技术本身具备着一定的创新价值，无论是在技术高度方面还是在技术实效方面都要超过传统的技术。生物制药在我国的整体发展体系中可以说十分重要，尤其是在未来的发展过程中，只有保证生物制药的质量与效率才能够不断缩小我国与发达国家的差距，因此应合理分析真空冷冻干燥技术在生物制药方面的运用问题。本文对这一问题进行了分析与研究，具备较强的现实意义。
1、真空冷冻干燥技术的基本概念
想要对整体问题进行研究，就必须要在一定程度上明确真空冷冻干燥技术的基本概念。对于真空冷冻干燥技术而言，其具备创新性，不仅仅能够利用低温的具体条件来对药品进行冻结处理，同时还能够对真空无菌环境进行创设，在真空无菌环境的具体条件下，对药品进行升华、干燥处理、毫无疑问，升华的过程较为复杂，但只有通过升华才可以对药品中的基本水分进行去除，达成最终目的，之后对药品进行解析干燥处理。归结起来，无论是去除水还是结合水都需要完全的包括在整体工作的范畴当中。
在多个学科领域当中，真空冷冻干燥技术都能够得到合理的应用，包括物理学及生物学等等，只有保证药品稳定性，才可以更好地激发药物细胞活性，不断促进其合理发展。除此之外，通过真空冷冻干燥技术的应用，可以保证液体药品不受到环境的具体影响，尤其是在对液体药品进行稀释之后，就可以在保证其稳定性的基础上降低环境污染的几率，不断延长药品的保存期，对药品的具体品质进行提升。总而言之，在现有的生物制药行业中，真空冷冻干燥技术的应用较为广泛，以上所述，基本就是真空冷冻干燥技术的概念。
2、真空冷冻干燥技术在生物制药方面的运用价值
在对整体问题进行研究前还有必要明确真空冷冻干燥技术在生物制药方面的运用价值。所谓运用价值，也可以理解为真空冷冻干燥技术的优势，正如前文所说，从现有的技术手段来看，一些生物制药厂家并没有合理地进行创新，仍然沿用传统技术，导致技术无法满足现实需求，所以应尝试在生物制药的过程中对真空冷冻干燥技术进行合理应用，可见真空冷冻干燥技术具有传统技术不具备的具体优势。
传统的干燥技术存在着十分明显的应用缺陷，而应用真空冷冻干燥技术则可以对产品的干燥效果进行提高，在传统技术无法保证产品处理质量的情况下，真空冷冻干燥技术的优势也就得以体现。由于常规的干燥技术在应用过程中往往会导致药品出现破损的情况，而对真空冷冻干燥技术进行运用则可以对气体进行升华，不会产生对物料的破坏，进而产生对生物结构的保护作用。
在对真空冷冻干燥技术进行应用的过程中，对具体环境存在着一定程度上的要求，所以真空冷冻干燥技术的应用不会对药品产生具体的污染，也不会出现杂质，有利于对药品进行更高效率的运输。真空冷冻干燥技术能够大幅度提升药品干燥的具体效果，同时也有利于提升药品处理的顺利程度。
在真空环境下，真空冷冻干燥技术能够得到合理应用，可以避免药品处理过程受到外界因素的影响，最大程度地减少杂质。在对药品进行运输时，应用真空冷冻干燥技术后也可以较好的节约成本，由于药品的具体细胞活性得以保留，所以药品成品的具体质量也能得到提升。
在相对较低的温度下，真空冷冻干燥技术能够得到应用，不仅仅不会对蛋白质的具体成分产生影响，同时还可以减少对周边环境的污染，能够较好地保证药品材料的完整性。以上所述，基本就是真空冷冻干燥技术在生物制药方面的运用价值。
3、真空冷冻干燥技术在生物制药方面的运用措施
、真空冷冻干燥技术在生物制药预冻阶段中的应用
在生物制药的过程当中，预冻是十分重要且关键的环节，相关人员必须要对真空冷冻干燥技术进行合理应用，尤其是在这一步骤内，相关工作人员不仅仅要明确原材料的具体情况，同时还需要对原材料的温度进行控制，如果原材料温度不合适就会影响冻结处理的效率，会影响到后续的具体步骤。
虽然真空冷冻干燥技术相比较于传统干燥技术具备明显的优势，但如果工作人员操作不当，就无法真正发挥真空冷冻干燥技术的价值，因此必须要全身心的投入到工作当中并注意具体细节，明确原料内部的成分冻结情况，在监测温度的基础上保证原料冻结的完全性。冻结温度并没有确切的标准，不同情况下最合适的冻结温度也存在不同，必须要将其与原料共晶点进行比较，在明确双方共同之处的情况下保证冻结处理的合理性。由于在生物制药的具体过程中，冻结速度会影响到原料内部的冰晶，因此为了保证整体工作的质量与效率，就必须要对冻结时间以及具体的`冻结速度进行严格控制。
、真空冷冻干燥技术在生物制药升华阶段中的应用
在生物制药的具体升华阶段，真空冷冻干燥技术同样具备用武之地。虽然我国目前对真空冷冻干燥技术的应用水平还不够高，与发达国家存在着不小的差距，但在生物制药领域，必须要不断进行实践，不断积累经验，只有如此才能够更好地达成最终目标。在生物制药的各个阶段当中，实事求是的说，最能够体现真空冷冻干燥技术效果的就是升华阶段。结合物料的具体情况，在对真空冷冻干燥技术进行应用时必须要以无水环境为基础，以无水环境为核心，对原料中的冰晶需要进行升华处理，一旦出现了冰晶融化的情况，相关工作人员就必须要集中注意力，因为这种情况的出现很可能影响原料处理的具体质量。所以应尝试结合升华的实际情况及时调整具体的工作进程，避免冰晶完全融化。
在升华的具体环节与步骤中还需要对冰晶周围的具体水蒸气进行合理监测，通过具备专业性特点的仪器来对水蒸气的具体含量进行测试，不仅仅需要与冻结点的蒸汽进行比较，同时还需要关注不同的细节，尤其是在对真空冷冻干燥技术进行应用的过程中，必须要结合物料中水分的具体情况最大程度地消除水分。
升华环境对热量存在需求，只有具备热量支撑才能够提升供热气压的具体水平，同时具备专业能力的技术人员还需要对温度进行大程度的控制，在这一具体环节中，需要对物料进行精确的分类，结合物料的具体品质对升华时间进行设置，能够在提升物料干燥程度的基础上解决多方面的问题。总而言之，在生物制药的升华阶段，真空冷冻干燥技术的应用较为重要，较为必要，但目前的现状并不完全合理，相关工作人员往往还没有明确真空冷冻干燥技术在实践中的价值与意义，对真空冷冻干燥技术的应用方法也不够明确，这也需要生物制药企业在合理的情况下加强对工作人员的培训，最大程度地诠释真空冷冻干燥技术的应用价值。
、真空冷冻干燥技术在生物制药解析附阶段的中应用
在生物制药的解析附阶段，真空冷冻干燥技术的应用空间较大，同时应用难度也较大。由于在生物制药过程中必须要对物料进行干燥处理，所以应用真空冷冻干燥技术可以通过升华功能对物料中的基本水分进行蒸发，一旦出现缝隙就会保存水分，所以必须要消除缝隙或最大程度地减少缝隙。
部分生物制药企业盲目追求经济效益，忽略了很多的细节问题，不利于提升真空冷冻干燥技术的应用水平，也不利于保证药品质量，所以必须要转变思想，树立先进意识，重视各类细节。为了能够避免后续干燥处理被缝隙影响，必须要对缝隙中存在着的具体水分进行合理处理，可通过解析附的具体优势来完成整体工作。
在一般情况下，物料缝隙中的具体含水量不能够超过2%，如果能够保持在这一数值之下，就可以达到合理标准。首先，负责应用真空冷冻干燥技术的相关技术人员必须要深入研究解析附物料的具体温度，除此之外，板层的温度也需要包括在其中。由于物料的温度会随着区域温度的变化而不断发生变化，所以应尝试将其温度与许可的温度进行比较，之后结合实际情况考虑各类问题。在解析附的具体阶段，应该对物料温度进行合理控制，并对板层的温度进行调整，合理调节干燥室的压力。
再者，不同物料的形状存在差别，所以解析的时间也不尽相同，除此之外，不同生物药品的类型也存在着较大区别，所以应通过精密的实验来确定生物药品类型，在干燥处理过程中，不同生物药品的含水量不尽相同，为了提升解析实践，可通过适当提高含水量的方式来完成具体工作，但必须要对冻干机板层的温差等进行科学控制。
4、结论
综上所述，生物制药在我国的整体发展体系中可以说十分重要，只有保证生物制药的质量与效率才能够不断缩小我国与发达国家的差距；真空冷冻干燥技术的应用不会对药品产生具体的污染，也不会出现杂质，有利于对药品进行更高效率的运输；真空冷冻干燥技术能够大幅度提升药品干燥的具体效果，同时也有利于提升药品处理的顺利程度；在对具体的药品进行运输时，应用真空冷冻干燥技术后也可以较好的节约成本，由于药品的具体细胞活性得以保留，所以药品成品的具体质量也能得到提升。
参考文献
[1]李仲艺.真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用分析[J].中国新技术新产品，2018(01):76-77.
[2]黄元宏.简述真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用[J].饮食科学，2017(18):62.
[3]金小花.探析真空冷冻干燥技术在生物制药方面的应用[J].生物技术世界，2015(12):180.
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冻干机的组成和冻干程序产品的冷冻干燥需要在一定装置中进行，这个装置叫做真空冷冻干燥机，简称冻干机。冻干机按系统分，由致冷系统、真空系统、加热系统、和控制系统四个主要部分组成。按结构分，由冻干箱或称干燥箱、冷凝器或称水汽凝集器、冷冻机、真空泵和阀门、电气控制元件等组成。图十三是冻干机组成示意图。冻干箱是一个能够致冷到-40℃左右，能够加热到+50℃左右的高低温箱，也是一个能抽成真空的密闭容器。它是冻干机的主要部分，需要冻干的产品就放在箱内分层的金属板层上，对产品进行冷冻，并在真空下加温，使产品内的水份升华而干燥。冷凝器同样是一个真空密闭容器，在它的内部有一个较大表面积的金属吸附面，吸附面的温度能降到-40℃以下，并且能恒定地维持这个低温。冷凝器的功用是把冻干箱内产品升华出来的水蒸气冻结吸附在其金属表面上。冻干箱、冷凝器、真空管道和阀门，再加上真空泵，便构成冻干机的真空系统。真空系统要求没有漏气现象，真空泵是真空系统建立真空的重要部件。真空系统对于产品的迅速升华干燥是必不可少的。致冷系统由冷冻机与冻干箱、冷凝器内部的管道等组成。冷冻机可以是互相独立的二套，也可以合用一套。冷冻机的功用是对冻干箱和冷凝器进行致冷，以产生和维持它们工作时所需要的低温，它有直接致冷和间接致冷二种方式。加热系统对于不同的冻干机有不同的加热方式。有的是利用直接电加热法；有的则利用中间介质来进行加热，由一台泵使中间介质不断循环。加热系统的作用是对冻干箱内的产品进行加热，以使产品内的水份不断升华，并达到规定的残余水份要求。控制系统由各种控制开关，指示调节仪表及一些自动装置等组成，它可以较为简单，也可以很复杂。一般自动化程度较高的冻干机则控制系统较为复杂。控制系统的功用是对冻干机进行手动或自动控制，操纵机器正常运转，以冻干出合乎要求的产品来。冷冻干燥的程序是这样的：在冻干之前，把需要冻干的产品分装在合适的容器内，一般是玻瓶或安瓶，装量要均匀，蒸发表面尽量大而厚度尽量薄些；然后放入与冻干箱尺寸相适应的金属盘内。装箱之前，先将冻干箱进行空箱降温，然后将产品放入冻干箱内进行预冻，抽真空之前要根据冷凝器冷冻机的降温速度提前使冷凝器工作，抽真空时冷凝器应达到-40℃左右的温度，待真空度达到一定数值后（通常应达到100uHg以上的真空度），即可对箱内产品进行加热。一般加热分两步进行，第一步加温不使产品的温度超过共熔点的温度；待产品内水份基本干完后进行第二步加温，这时可迅速地使产品上升的规定的最高温度。在最高温度保持数小时后，即可结束冻干。整个升华干燥的时间约12-24小时左右，与产品在每瓶内的装量，总装量，玻璃容器的形状、规格，产品的种类，冻干曲线及机器的性能等等有关。冻干结束后，要放干燥无菌的空气进入干燥箱，然后尽快地进行加塞封口，以防重新吸收空气中的水份。在冻干过程中，把产品和板层的温度、冷凝器温度和真空度对照时间划成曲线，叫做冻干曲线。一般以温度为纵坐标，时间为横坐标。冻干不同的产品采用不同的冻干曲线。同一产品使用不同的冻干曲线时，产品的质量也不相同，冻干曲线还与冻干机的性能有关。因此不同的产品，不同的冻干机应用不同的冻干曲线。图十四是冻干曲线示意图（其中没有冷凝器的温度曲线和真空度曲线）。第三节 共溶点及其测量方法需要冻干的产品，一般是预先配制成水的溶液或悬浊液，因此它的冰点与水就不相同了，水在0℃时结冰，而海水却要在低于0℃的温度才结冰，因为海水也是多种物质的水溶液。实验指出溶液的冰点将低于溶媒的冰点。另外，溶液的结冰过程与纯液体也不一样，纯液体如水在0℃时结冰，水的温度并不下降，直到全部水结冰之后温度才下降，这说明纯液体有一个固定的结冰点。而溶液却不一样，它不是在某一固定温度完全凝结成固体，而是在某一温度时，晶体开始析出，随着温度的下降，晶体的数量不断增加，直到最后，溶液才全部凝结。这样，溶液并不是在某一固定温度时凝结。而是在某一温度范围内凝结，当冷却时开始析出晶体的温度称为溶液的冰点。而溶液全部凝结的温度叫做溶液的凝固点。因为凝固点就是融化的开始点（既熔点），对于溶液来说也就是溶质和溶媒共同熔化的点。所以又叫做共熔点。可见溶液的冰点与共熔点是不相同的。共熔点才是溶液真正全部凝成固体的温度。显然共熔点的概念对于冷冻干燥是重要的，因为冻干产品可能有盐类、糖类、明胶、蛋白质、血球、组织、病毒、细菌等等的物质。因此它是一个复杂的液体，它的冻结过程肯定也是一个复杂的过程，与溶液相似，也有一个真正全部凝结成固体的温度。即共熔点。由于冷冻干燥是在真空状态下进行。只有产品全部冻结后才能在真空下进行升华，否则有部分液体存在时，在真空下不仅会迅速蒸发，造成液体的浓缩使冻干产品的体积缩小；而且溶解在水中的气体在真空下会迅速冒出来，造成象液体沸腾的样子，使冻干产品鼓泡，甚至冒出瓶外。这是我们所不希望的。为此冻干产品在升华开始时必须要冷到共熔点以下的温度，使冻干产品真正全部冻结。在冻结过程中，从外表的观察来确定产品是否完全冻结成固体是不可能的；靠测量温度也无法确定产品内部的结构状态。而随着产品结构发生变化时电性能的变化是极为有用的，特别是在冻结是电阻率的测量能使我们知道冻结是在进行还是已经完成了，全部冻结后电阻率将非常大，因此溶液是离子导电。冻结是离子将固定不能运动，因此电阻率明显增大。而有少量液体存在时电阻率将显著下降。因此测量产品的电阻率将能确定产品的共熔点。正规的共熔点测量法是将一对白金电极浸入液体产品之中，并在产品中插一温度计，把它们冷却到-40℃以下的低温，然后将冻结产品慢慢升温。用惠斯顿电桥来测量其电阻，当发生电阻突然降低时，这时的温度即为产品的共熔点。电桥要用交流电供电，因为直流电会发生电解作用，整个过程由仪表记录。（图十六）也可用简单的方法来测量，如图十五所示。用二根适当粗细而又互相绝缘的铜丝插入盛放产品的容器中，作为电极。在铜电极附近插入一支温度计，插入深度与电极差不多，把它们一起放入冻干箱内的观察窗孔附近，并用适当方法把它们固定好，然后与其他产品一起预冻，这时我们用万用表不断地测量在降温过程中的电阻数值，根据电阻数值的变化来确定共熔点。把电极引线通过一个开关与万用表相连，可以不分正负极。如果冻干箱没有电线引出接头，则可以用二根细导线从箱门缝处引出，在电线附近涂些真空密封蜡，这样不致于影响真空度。待温度计降至0℃之后即开始测量并作记录。把万用表的转换开关放在测量电阻的最高档（×1K或×10K）。由于万用表内使用的是直流电，为了防止电解作用，在每次测量完之后要把开关立即关掉，把每一次测量的温度和电阻数值一一记录下来。开始时电阻值很小，以后逐步增高。到某一温度时电阻突然增大，几乎是无穷大，这时的温度值便是共熔点数值。用这种方法测量的共熔点有一定的误差，因为铜电极处多少有些电解作用。万用表对于高阻值没有电桥灵敏；另外，冻结过程与熔化过程电阻的变化情况并不完全相同，但所测之值仍有实用参考价值。共熔点的数值从0℃到40℃不等，与产品的品种、保护剂的种类和浓度有关。一些物质的共熔点列表二十二供参考，因实际的冻干产品还有其它成份。所以与此不相同。第四节 产品的预冻产品在进行冷冻干燥时，需要装入适宜的容器，然后进行预先冻结，才能进行升华干燥。预冻过程不仅昰为了保护物质的主要性能不变；而且要获得冻结后产品有合理的结构以利于水份的升华；还要有恰当的装量，以便日后的应用。产品的分装通常有散装和瓶装二种方式。散装可以采用金属盘，饭盒或玻璃器皿；瓶装采用玻璃瓶和安瓿。玻璃瓶又有血浆瓶。疫苗瓶和青霉素小瓶等，安瓿也有平底安瓿、长安瓿和圆安瓿等；这些需根据产品的日后使用情况来决定，瓶子还需配上合适的胶塞。表二十二 一些物质的共熔点（℃）物质 共熔点氯化钠溶液 -2210%蔗糖溶液 -2640%蔗糖溶液 -3310%葡萄糖溶液 -272%明胶、10%葡萄糖溶液 -322%明胶、10%蔗糖溶液 -1910％蔗糖溶液、10%葡萄糖溶液、氯化钠溶液 -36脱脂牛奶 -26马血清 -35各种容器在分装之前要求清洗干净并进行灭菌处理。需要冻干的产品需配制成一定浓度的液体，为了能保证干燥后有一定的形状，物质含量在10~15%之间最佳。产品分装到容器有一定的表面积与厚度之比。表面积要大一些，厚度要小些。表面积大有利于升华，产品厚度大不利于升华。一般分装厚度不大于10mm。有些产品需用大瓶。并冻干较大量的产品时，可以采用旋冻的方法冻成壳状，或倾斜容器冻成斜面，以增大表面积，减小厚度。产品的预冻方法有冻干箱内预冻法和箱外预冻法。箱内预冻法是直接把产品放置在冻干机冻干箱内的多层搁板上，由冻干机的冷冻机来进行冷冻。大量的小瓶和安瓿进行冻干时为了进箱和出箱方便，一般把小瓶或安瓿分装在若干金属盘内，再装进箱子。为了改进热传递，有些金属盘制成可分离式，进箱时把底抽走，让小瓶直接与冻干箱的金属板接触；对于不可抽低的盘子要求盘底平整，以获得产品的均一性。采用旋冻法的大血浆瓶要事先冻好后加上导热用的金属架或块后再进行冷冻。箱外预冻有二种方法。有些小型冻干机没有进行预冻产品的装置。只能利用低温冰箱或酒精加干冰来进行预冻。另一种是专用的旋冻器，它可把大瓶的产品边旋转边冷冻成壳状结构。然后再进入冻干箱内。还有一种特殊的离心式预冻法，离心式冻干机就采用此法。利用在真空下液体迅速蒸发，吸收本身的热量而冻结。旋转的离心力防止产品中的气体溢出，使产品能“平静地”冻结成一定的形状。转速一般为800转/分左右。冷冻会对细胞和生命体产生一定的破坏作用，其机理是非常复杂的。目前尚无统一的理论，但一般认为主要是由机械效应和溶质效应引起。生物物质的冷冻过程首先是从纯水结冰开始，冰晶的生长逐步造成电解质的浓缩。随后是低共熔混合物凝固。最后全部变为固体。机械效应是细胞内外冰晶生长而产生的机械力量引起的。特别是对于有细胞膜的生命体影像较大。一般冰晶越大，细胞膜越易破裂，从而造成细胞死亡；冰晶小，对细胞膜的机械损伤也较小。缓慢冷冻产生的冰晶较大，快速冷冻产生的冰晶较小；就此而言。快速冷冻对细胞的影响较小。缓慢冷冻容易引起细胞的死亡。溶质效应是由于水的冻结使间隙液体逐渐浓缩，从而使电解质的浓度增加，蛋白质对电解质是较敏感的。电解质浓度的增加引起蛋白质的变性，而使细胞死亡；另外电解质浓度的增加会使细胞脱水而死亡。间隙液体浓度越高。上述原因引起的破坏也越厉害。溶质效应在某一温度范围最为明显。这个温度范围在水的冰点和该液体的全部固化温度之间。若能以较高的速度越过这一温度范围，溶质效应所产生的效果就能大大减弱。另外冷冻时所形成的晶体大小在很大程度上也影响干燥的速率和干燥后产品的溶解速度。大的冰晶容易升华，小的冰晶不利于升华；但大的冰晶溶解慢，小的冰晶溶解快。冰晶越小、干燥后越能反映产品的原来结构。综上所述，需要有一个最优的冷却速率。以得到最高的细胞存活率，最好的产品物理性状和溶解速度。当然提高存活率与在产品中加入抗低温剂（保护剂之一）还有很大的关系。列如甘油、二甲亚砜、糖类等。这些抗低温物质能帮助产品扩大最优冷却速率的范围，以便使更多的细胞存活下来。为了获的不同的降温速度。就要采取不同的预冻方法；列如有时需装箱之后才开始冻干箱的降温，有时需让机器预先降到低温，再将产品装入冻干箱内。预冻的目的也是为了固定产品，以便在真空下进行升华。如果没有冻实。则抽真空时产品会冒出瓶外来，没有一定的形状；如果冷的过低，则不仅浪费了能源和时间，而且对某些产品还会降低存活率。因此预冻之前应确定三个数据。其一是预冻的速率，应根据产品不同而试验出一个最优冷冻速率。其二是预冻的最低温度，应根据改产品的共熔点来决定，预冻的最低温度应低于共熔点的温度。其三是预冻的时间，根据机器的情况来决定，保证抽真空之前所有产品均已冻实。不致因抽真空而冒出瓶外，冻干箱的每一板层之间，每一板层的各部分之间温差越小，则预冻的时间可以相应缩短，一般产品的温度达到预冻最低温度之后1－2小时即可开始抽真空升华。第五节 产品的第一阶段干燥产品的干燥可分为二个阶段，在产品内的冻结冰消失之前称第一阶段干燥、也叫作解吸干燥阶段。产品在升华时要吸收热量，一克冰全部变成水蒸汽大约需要吸收670卡左右的热量，因此升华阶段必须对产品进行加热。但对产品的加热量是有限度的，不能使产品的温度超过其自身共熔点温度。升华的产品如果低于共熔点温度过多，则升华的速率降低，升华阶段的时间会延长；如果高于共熔点温度，则产品会发生熔化，干燥后的产品将发生体积缩小，出现气泡，颜色加深，溶解困难等现象。因此升华阶段产品的温度要求接近共熔点温度，但又不能超过共熔点温度。由于产品升华时，升华面不是固定的。而是在不断的变化，并且随着升华的进行，冻结产品越来越少。因此造成对产品温度测量的困难，利用温度计来测量均会有一定的误差。可以利用气压测量法来确定升华时产品的温度，把冻干箱和冷凝器之间的阀门迅速地关闭1－2秒的时间（切不可太长）。然后又迅速打开，在关闭的瞬间观察冻干箱内的压强升高情况，计下压强升高到某一点的最高数值。从冰的不同温度的饱和蒸汽压曲线或表上可以查出相应数值，这个温度值就是升华时产品的温度。产品的温度也能通过对升华产品的电阻的测量来推断。如果测得产品的电阻大于共熔点时的电阻数值，则说明产品的温度低于共熔点的温度；如果测得的电阻接近共熔点时的电阻数值，则说明产品温度已接近或达到共熔点的温度。冷冻干燥时冻干箱内的压强，过去认为是越低越好，现在则认为不是越低越好，而是要控制在一定的范围之内。压强低当然有利于产品内冰的升华。但由于压强太低时对传热不利，产品不易获得热量，升华速率反而降低。实验标明：在冻干箱的压强低于毫巴时，气体的对流传热小到可以忽略不计；而压强大于毫巴时，气体的对流传热就明显增加。在同样的板层温度下，压强高于毫巴时，产品容易获得热量，因而升华速率增加。但是，当压强太高时，产品内冰的升华速率减慢，产品吸热量降减少。于是产品自身的温度上升，当高于共熔点温度时，产品将发生熔化，造成冻干失败。冻干箱的合适压强一般认为是在毫巴之间，在这个压强范围内，既利于热量的传递又利于升华的进行。超过毫巴时，产品可能熔化，此时应发出真空报警信号，切断对产品的加热，甚至启动冷冻机对冻干箱进行降温，以保护产品不致发生熔化。冻干箱内的压强是由空气的分压强和水蒸汽的分压强组成的，因此要使用能测量全压强的热真空计来测量真空度；而不宜使用压缩式真空计，以水银为介质的压缩式真空计由于水银蒸汽有害产品应禁止使用。1克冰在压强毫巴时大约能产生10000升体积的蒸汽，为了排除大量的水蒸汽，光靠机械真空泵排除是不行的。冷凝器作为冷却使大量水蒸汽凝结在其内部的制冷表面上，因此冷凝器实际上起着水蒸汽泵的作用。大量水蒸汽凝结时放出的热量能使冷凝器的温度发生回升，这是正常的现象。但由于冷凝器冷冻机的制冷能力不够，冷凝器吸附水蒸汽的表面太小，或对产品提供热量过多而产生过多的水蒸汽等原因，会引起冷凝器温度的过度回升。当发生这种情况时。冻干箱和冷凝器之间的水蒸汽压力差减小，从而导致升华速率的降低；与此同时冻干机系统内水蒸汽的分压强增强，使真空度恶化，进而又引起升华速率的减慢，产品吸收热量减少，产品温度上升，致使产品发生熔化，冻干失败。因此为了冷冻干燥出好的产品，需要保持系统内良好而稳定的真空度。需要冷凝器始终能低于-40℃以下的低温，因为-40℃时冰的蒸汽压为毫巴左右。在升华干燥阶段，冻干箱的板层是产品热量的来源。板层温度高，产品获得的热量就多；板层温度低，产品获得的热量就少；板层温度过高，产品获得过多的热量使产品发生熔化；板层温度过低，产品得不到足够的热量会延长升华干燥时间。因此，板层的温度应进行合理的控制。板层温度的高低应根据产品温度、冻干箱的压强（即冻干箱的真空度）、冷凝器温度三个因素来确定。如果在升华干燥的时候，产品的温度低于该产品的共熔点温度较多，冻干箱内的压强小于真空报警设定的压强较多，冷凝器温度也低于-40℃较多，则板层的加热温度还可以继续提高。如果板层温度提高到某一数值之后产品的温度已接近共熔点温度，或者冻干箱的压强上升到接近真空报警的数值或者冷凝器温度回升到-40℃，则板层温度不可再继续提高，不然会出现危险的情况。实际上升华时板层温度的高低还与冻干机的性能有关，性能较好的冻干机，板层的加热温度可以升得高一些。升华阶段时间的长短与下列因素有关：产品的品种：有些产品容易干燥，有些产品不容易干燥。一般来说，共熔点温度较高的产品容易干燥，升华的时间短些。产品的分装厚度：正常的干燥速率大约每小时使产品下降1毫米的厚度。因此分装厚度大，升华时间也长。升华时提供的热量：升华时若提供的热量不足，则会减慢升华速率，延长升华阶段的时间。当然热量也不能过多地提供。冻干机本身的性能，这包括冻干机的真空性能，冷凝器的温度和效能，甚至机器构造的几何形状等，性能良好的冻干机使升华阶段的时间较短些。在产品的第一阶段时，除了要保持冻结产品的温度不能超过共熔点以外，还要保持已干燥的产品温度不能超过崩解温度。所谓崩解温度是对已经干燥的产品而言的。已干燥的产品应该是疏松多乱，保持一个稳定的状态，以便下层冻结产品中升华的水蒸汽顺利通过，使全部的产品都良好的干燥。但某些已干燥的产品当温度达到某一数值时会失去刚性，发生类似崩溃的现象，失去了疏松多乱的性质，使干燥产品有些发粘。比重增加，颜色加深。发生这种变化的温度就叫做崩解温度。干燥产品发生崩解之后，阻碍或影响下层冻结产品升华的水蒸汽的通过，于是升华速度减慢冻结产品吸收热量减少，由板层继续供给的热量就有多余。将会造成冻结产品温度上升，产品发生熔化发泡现象。崩解温度与产品的种类和性质有关，因此应该合理的选择产品的保护剂，使崩解温度尽可能高一些，例如产品的崩解温度应高于该产品的共熔点温度。崩解温度一般由试验来确定，通过显微冷冻干燥试验可以观察到崩解现象，从而确定崩解温度。