毛细管电泳专家系统的研究与应用

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1、中山大学硕士学位论文毛细管电泳专家系统的研究与应用姓名：阮小林申请学位级别：硕士专业：分析化学指导教师：谢天尧2003.6.8中山大学硕士学位论文摘要一，从上世纪六十年代中期开始，专日益广泛深入，越来越多的人希望能利用这一技术解决各自面临的实际问题。在仍以实验为主要研究手段的化学学科中，专家系统也是研究的前沿内容之一。目前主要集中在工业生产流程的控制、图谱解析、计算机辅助合成路径方案的选择等方面，对于二十世纪兴起的毛细管电泳这一技术，尚未有专家系统的研究报导。而毛细管电泳技术是分析科学中继高效掖相

2、色谱之后的又一重大进展，它使分析科学从微升级进入纳升级水平，特别是在生命科学、医学、环保及药物的分离分析上，更是显示出了巨大的潜力。为了迸一步从理～，论和实验上推动该技术的发展，开始了本课题的研究：y

3、本论文在专家系统设计理念和思想的基础上，采用Windows环境下优秀的可视化面向对象VisualBasic6．0编程语言，研制了毛细管电泳专家系统，该系统包括毛细管电泳知识库和优化试验程序。利用专家系统可对知识库中的数据进行有针对性查询，也可以根据分析工作者的最新科研成果对知识库及时更新，为从事毛细

4、管电泳研究和应用的科研人员提供了一个在线、快速的文献查阅平台，可大大节省时间，提高工作效率。另一部分是毛细管电泳中的实验最优化设计编程，该优化方法以单纯形为基础，对其进行改进后，将它程序化，以后在实验最优化设计过程中，只需要输入实验结果，程序会自动根据不同的输入值计算出下一步实验的各因素水平。该方法避免了以往各参数因人为设定造成的主观因素影响，能加快实验条件的优化，建立起来的条件更加合理，更能反应各因素之间的关系。最后，利用本专家系统中的单纯形优化程序，对实际样品的分离条件进行了优化，建立了盐酸异

5、丙嗪的毛细管电泳分离条件，实验结果满意。／—心本论文的完成，对于毛细管电泳技术的发展和应用有一定的指导意义，可以在实际工作中减少盲目性，加快相关文献的查询及实验方法的建立，为进一步推动毛细管电泳分离技术的发展创造了一定条件。。全论文共包括四个部分：第一章本章在查阅了大量相关文献的基础上，综述了化学实验中常用的专家系统及其中山大学硕士学位论文最新发展趋势。专家系统是-1"1新兴的计算机人工智能实用科学，它能够应用专家的知识和思维方式去解决实际问题。根据文献概述了毛细管电泳分离机理、各种分离模式及应用

6、；阐明了本课题研究的背景和意义。第二章用VisualBasic语言开发了专家系统中的知识库。首次建立了体系完备、查询方便的单机毛细管电泳数据库，该知识库是本专家系统的重要组成部分。知识库采用Access型动态数据库，支持用户对知识库的及时更新、实验数据的查询等，操作方便、快捷，运行窗口非常友好，易于使用，可挂靠在本实验室研制的毛细管电泳数据工作站上，作为一个功能模块来使用。实现了分析过程中CE试验数据的查询、推荐、优化和更新的一体化。第三章化学学科实际上还是以实验研究为主要手段豹自然科学的一个分支

7、，有关如何通过实验设计来最有效地获取相关的化学信息，以达到最优进行化学实验的条件仍然是化学化工研究中的一个十分重要的内容。就分析化学而言。通过实验设计找到最优的实验测量条件一直是化学计量学研究的重要内容之一。可是从化学文献的报导来看，大多数实验都是按单因素来进行优化，即一次只改变一个因素而固定其它因素．这种方法虽然简单、直观，但是，对于绝大多数多因素化学体系，用这种方法来设计实验，是很难优化到真正的最佳实验条件，得到的结果也就不是最优因素水平的组合。为了解决这个问题，我们引进了多因素同时优化法一改

8、进单纯形优化法。本章在前人工作的基础上，比较了各种实验优化的特点，进一步提出了改进型单纯形优化法，阐明了单纯形实验优化的原理、优化步骤，研究了VB语言的单纯形编程，首次采用面向对象的可视化VisualBasic6．0编程语言，改进了单纯形实验优化程序。与以前的DOS等程序相比，该程序的可读性强．运算速度快，而且易于操作。第四章在参考传统的优化方法的基础上，本文首次将改进单纯形优化法，用于毛细管电泳分离盐酸异丙嗪的缓冲液条件优化，实验中对于超出边界条件的点，采用赋其为某一定值进行处理，终止单纯形最优

9、化的判据采用偏差系数，即分离度的标准偏Il中山大学硕士学位论文差与单纯形中各顶点处系统响应值(分离度)的比值(COV)为收敛的依据。实验表明，采用改进单纯形优化技术，优化毛细管电泳分离盐酸异丙嗪的实验因素比常见的方法要好，经过若干次寻优后，找方法。该试验最优化技术可以推广应用分离条件的范围．建立了新的实验关键词：?家系统，知识库，争垂单纯形，考醯优化，毛细管电泳．手性分离，盐酸异丙嗪，9铲III中山大学硕士学位论文StudyandDevelopmentofExpertSystemi