從胡適之“麻將里有鬼”談起----發(fā)酵工藝雜談，獻給發(fā)酵行業(yè)最帥工程師

葉赫娜蘭.孤城

一般檢測的精度，只指第一類情況：“監(jiān)測曲線的點，與真實曲線的點，具有一樣或接近的，變化趨勢”。

而發(fā)酵檢測還可以接受第二類情況：“監(jiān)測曲線的點，與真實曲線的點，具有可以預(yù)知的或可以忽略的噪音影響下的，變化趨勢”。

為什么呢？是發(fā)酵不想僅僅得到第一類情況嗎？這個“可以預(yù)知或可以忽略的噪音影響”，是發(fā)酵所需要的嗎？

不是，是發(fā)酵過程，根本沒法除去檢測數(shù)據(jù)的背景噪聲。為什么？

1，發(fā)酵的個體，細(xì)胞的復(fù)雜性。
2，發(fā)酵液根本不是牛頓液體，而是“氣，固，液，膠四相”的可壓縮非牛頓流體----而且，隨著時間，這個流體的性質(zhì)---也就是對檢測精度的影響程度，還在變！

發(fā)酵過程控制的監(jiān)測數(shù)據(jù)，什么時候離開過背景噪聲？

這就是發(fā)酵。

葉赫娜蘭.孤城

發(fā)酵檢測數(shù)據(jù)的第二個原則，是什么呢？

我們看一下數(shù)據(jù)獲得的限制或原則：

1，真實值不可得。
2，高密度取點。
3，多重數(shù)據(jù)建立盡可能多的平行曲線。

其實，發(fā)酵數(shù)據(jù)選取的額“第一原則，精度”，也是依照以上原則選取的。----在真實值不可得的情況下，建立多平行曲線的高密度取點下的采樣與檢測方法，必須追求“精度”----因為追求精度下的準(zhǔn)度雖然最為完美，但實際上是不可能，舍爾求其次，于是，還是要“精度”了。

那么，第二原則是什么呢？

即時性！

因為真實值不可得，所以高密度取點，所以多曲線參照----好，您要在時間軸上高密度取點，當(dāng)下一個點樣本已經(jīng)送到，“本”班次樣本還沒檢測完，您安插那么多點干啥呀？沒有快速的檢測，就根本來不及反饋！

因此，即時性，是參數(shù)選點的第二個原則。

在這個原則下的要求，有兩個：

1，數(shù)據(jù)檢測的“前樣本處理”，必須簡單----簡單離心，調(diào)酸堿，短時間靜置必須完成“前樣本處理”。
2，數(shù)據(jù)檢測的“樣本分析”，必須簡單----加入反應(yīng)液，簡單滴定，比色，稱重后，就會的到原始數(shù)據(jù)----當(dāng)然，反應(yīng)液可以很復(fù)雜，原始數(shù)據(jù)整理可以很復(fù)雜----但是，這些，都不占用檢測時間。

說白了，這還是“即時性”！

總結(jié)數(shù)據(jù)采集的原則，就是：

1，精度。
2，即時性。

掌握這兩點，就把發(fā)酵行業(yè)的骨架掌握了----如果還不能看做骨架，起碼，就這兩點，就是發(fā)酵的脊柱了。

發(fā)酵，以檢測-綜合-反饋體系為中心的過程控制技術(shù)展開，展開到動力工業(yè)，機械制造業(yè)，有機提取合成化工，分析化學(xué)，微生物培養(yǎng)技術(shù)，菌種技術(shù)等等，而檢測，特別是檢測建立的原則，是中心的中心。
所以，說它是“脊柱”。

葉赫娜蘭.孤城

那么，在建立了原則之后，我們看一下數(shù)據(jù)，或者參數(shù)，或者曲線的構(gòu)成。

下面引用我以前一片文章的一段話，關(guān)于生理參數(shù)構(gòu)成的：

“即檢測值C=f(t)------（t為時間）的參數(shù)構(gòu)成，或當(dāng)C繪成曲線后，該曲線是由幾條曲線復(fù)合而成。

除了C函數(shù)所試圖表現(xiàn)得S的真實濃度，也即真實值外，C還由另外兩個函數(shù)構(gòu)成。

首先，由于液體深層發(fā)酵的發(fā)酵液是氣-液-膠三相的非牛頓流體，且隨著時間的進行，粘度這個監(jiān)測誤差函數(shù)的影響最大的參數(shù)也越來越大，所以粘度誤差會是一個在X軸兩側(cè)振幅越來越大的一個震蕩函數(shù)。

其次，是監(jiān)測的隨機誤差。

這兩個誤差也是C曲線的重要構(gòu)成部分。

由此可見，雖然我們得到了唯一的檢測值，但C=f(t)表現(xiàn)得不是S濃度的真實值。檢測值將會隨發(fā)酵時間的延長而受到更大的干擾。”

葉赫娜蘭.孤城

看一下上文。

出于發(fā)表文章的需要，上文是以檢測曲線為中心展開的，這樣不好看明白，我們換一個角度。

不要以檢測曲線（或所謂實測曲線）為中心，而以真實曲線（雖然這條曲線是不可得到的）為中心看一下問題，調(diào)理就清楚了。

我們是得不到真實曲線的，但是，不可否認(rèn)，真實曲線是“真實”存在的----不然，檢測曲線就沒有任何意義，談什么“精度”，“即時性”也就沒有意義。那么，真實曲線有什么特點呢？

真實曲線的特點：

1，連續(xù)性。----這點已經(jīng)證明（無限和有限關(guān)系時）。
2，可導(dǎo)性。----在證明曲線連續(xù)性時，這點也已經(jīng)證明。
3，不可用簡單函數(shù)擬合。----這一點，決定于細(xì)胞代謝的復(fù)雜性。

那么，真是曲線是怎樣“變成”了檢測曲線呢？或說，在映射到檢測曲線時，受到哪些因素影響。

1，檢測誤差----大樣本的檢測誤差，是某一常數(shù)，和隨機函數(shù)的乘積。
2，在時間軸兩側(cè)震蕩的振幅一般逐步加大的“噪聲函數(shù)”---這是由于發(fā)酵液性質(zhì)隨代謝改變而對檢測數(shù)據(jù)影響的結(jié)果，一般是隨時間振幅逐漸加大，但是，沒有固定振幅和周期，是真正的“噪聲”。

那。

實測曲線就是由這三條曲線復(fù)合而成的。

由于隨機函數(shù)和噪聲函數(shù)的影響，實測曲線的性質(zhì)發(fā)生變化：

1，實測曲線不是連續(xù)曲線----把實測曲線用插值法連在一起，雖然是習(xí)慣做法，但是，這個做法是“錯誤”的。只不過是“權(quán)宜之計”。
2，實測曲線不可導(dǎo)。事實上講，在沒有處理過的實測曲線上做任何形式的微分都是“錯誤”的。包括做“差商”。
3，實測曲線又是不能線性處理的。
4，實測曲線和真是曲線相比，變得更加不能“擬合”。

這就是實測曲線的性質(zhì)，也就是發(fā)酵人員所面對的數(shù)據(jù)。

-------發(fā)酵過程工程師，就是面對幾條，十幾條這樣的數(shù)據(jù)曲線，開始一天的工作的。

yinqiang1984

多虧孤城老師的指點，我才有幸運步入咱們發(fā)酵行業(yè)，進入安琪酵母，通過這段時間的實習(xí)，我對微生物和發(fā)酵的認(rèn)識也在不斷變化和發(fā)展，之前孤城老師給我的一些思想也越來越能理解。希望今后孤城老師能繼續(xù)給予指導(dǎo)，有機會一定去山東看您，望您指教。

還要謝謝孤城老師帶來這么精彩的文章！期待您繼續(xù)更新，呵呵。

huge197478

像是哲學(xué)啊！太深了，搞不懂。只想知道：賣菌種的那么多，我們敢買嗎？我們該怎么辦？請示下為謝！

葉赫娜蘭.孤城

呵呵，其實，不是更接近數(shù)學(xué)一些嗎？

我提到的“復(fù)雜”，“簡單”，“模糊”，“明確”，“模型”，“連續(xù)”，“可導(dǎo)”，“插值”，“擬合”，“差商”，“概率”，“準(zhǔn)度”，“精度”，等等，應(yīng)該更像數(shù)學(xué)一些。

工科離不開數(shù)學(xué)，離不開數(shù)字。

在這兒，雖然談數(shù)學(xué)，但孤城刻意回避具體數(shù)值了，可能看起來就不象數(shù)學(xué)了。不過，這個偏向，我會繼續(xù)堅持----在這兒發(fā)帖子，如果全是數(shù)字，恐怕就沒人看了-----就寫成隨筆，就是玩兒，讓大家在娛樂中，了解發(fā)酵工業(yè)的核心。

這是孤城的初衷。

葉赫娜蘭.孤城

今天繼續(xù)。

上文說到，不能以檢測值為中心，揣測，思考真實值，而應(yīng)該以真實值為中心，考慮，曲線是經(jīng)歷了怎樣的修飾，而變成檢測值的。

這樣，就理解了檢測值上，連續(xù)和可導(dǎo)的丟失。

思考和推理，到現(xiàn)在，嚴(yán)絲合縫，沒有一絲差錯。

但是，就這么簡單嗎？

不，恰恰相反，所有的推理，到現(xiàn)在，全是錯誤的，全是一廂情愿的----不明白這個道理，就不是合格的發(fā)酵過程工程師。

錯了？

是的。

錯在哪兒？

推理過程沒錯，思考方式?jīng)]錯，甚至到現(xiàn)在，所有結(jié)論都沒錯，您說，錯在哪兒？

錯在，發(fā)酵過程工程人員，根本就不這么思考----他們不被允許這么思考！

葉赫娜蘭.孤城

昨天，把《國色朝酗酒，天香夜染衣》寫完了，今天開始接著寫這一篇----真是開始的越晚的，結(jié)束的越早。

我回顧一下開頭，接茬往下寫。

今天開始。

葉赫娜蘭.孤城

也就是說，如果我們把世界的本質(zhì)看做是簡單的，那么，就要把由于簡單的累加而產(chǎn)生的“復(fù)雜”看做特例。

如果世界是復(fù)雜的，那么，所謂“簡單”，一方面，是當(dāng)所包含因素很少（有多少？很簡單，元素和元素之間的關(guān)系，這兩點都是“有限”或可以看做“有限”）時的情況，另一方面，就是由于復(fù)雜系構(gòu)成上一結(jié)構(gòu)復(fù)雜系時，宏觀上是簡單化的----綜合這兩點，就是，簡單，是復(fù)雜的特例。

到底哪一種觀點正確？

我們還是看一下世界的本質(zhì)-----用反證法，很顯然，世界是復(fù)雜的。