从胡适之“麻将里有鬼”谈起----发酵工艺杂谈，献给发酵行业最帅工程师

龙城飞将

孤城兄写的很是深奥啊，持续关注，好好学习

叶赫娜兰.孤城

早上，看到尹强贤弟留言，精神一振。

虽然实验紧张（一篇论文的补充实验），但还得要说两句----万一尹强这小子看了帖子，我这种剥洋葱的随笔方法，讲了好久都不涉及具体数据分析技巧，别人怎么样我不知道，但这家伙可能就要疯了。

那。

上文说到，“真数据？假数据！”，“就是真数据，也是假数据！”

面对发酵过程参数，即“数据”，为何要有“觉悟”，或警觉，认为就是真数据，也是“假”数据呢？这得在数据的构成谈起。

谈数据构成前，先讲讲数据的“来历”。

叶赫娜兰.孤城

发酵的过程参数，又叫“生理参数”。

这并不是说，微生物会和高等生物一样，会有一个“生理”过程----天方夜谭，当然不会的，但是，我们回想一下上回说到“复杂系”构成上一级“母复杂系”的原则----简单化。为什么？

其实，复杂系的相互作用的宏观表现，（在即便没有按照某种结构过程构成“母系统”）就是符合这个“简单化”原则的。这有点像积分。

函数在Y轴的平行于X轴的映射，每一个可以看做是一个独立的函数（简单情况就是具体的数值，即常数函数），这些函数可以看做个体，作为“复杂系”的个体。在X轴上积分（注意，即便X轴上长度有限的线段，但线段上的点是无限的，可以与线段，射线，直线，甚至曲线上的点，一一对应的），得到另一个函数--积分函数，这个函数可以类比为微观上复杂系之间的宏观表现。

通过这个类比，我们看，最后得到的积分函数，一定比积分前的函数，“复杂”吗？甚至积分函数的性质，一定比积分前函数在Y轴上的映射（尤其是当不是常数函数时），“复杂”吗？

我看不一定。

叶赫娜兰.孤城

和积分不一样的地方是，积分，一般是面对连续函数来说的，但是，子复杂系，细胞，在构成（包括不去构成）母复杂系，并在宏观上有所表现时，理论上讲，并不是连续的----看一看，每个细胞，每个个体，是独立的，他怎么和其他细胞“连续”嘛！

是这样吗？

不是！起码，在发酵中不能这样看，理由有两个。

1，细胞的最本质特征，是代谢，也就是物质（包括能量，动量）的交换。说简单点，细胞这个系统，是“开放”的----细胞虽然独立，单细胞生物的群体代谢，有可能----其实是在大多数情况下，是可以看做“连续”的。

2，有限和无限的转化。
无限个不连续点，紧密相接，就可以“近似”看做连续的。同理：
有限个，足够多的，不连续点，紧密相接，就可以“近似”看做连续的。

怎样叫做“足够多”，这个把有限近似成无限的“足够多”的节点在哪儿？

实话实说，不知道。

但是，我们回忆一下第一页我讲到的游戏----横竖几个点的游戏，到了8道，也就是象棋，就已经可以“变化无限”了，那我们就可以放心的“假定”，发酵面对的个体，已经是“无限”的，是可以“积分”为简单情况的“连续”。

其实，这不是“假定”，是事实。一遍一遍，甚至无穷多遍，被发酵过程工程师例证为正确的事实。

这个“积分”，这个宏观上的细胞的表现，就是发酵的“发酵生理数据”----当然，严格来讲，措辞是错的，因为微生物的宏观表现，并不是建立在“结构”上的，和高等生物不一样，远没有形成“器官”，哪来的“系统”，何谈“生理”？

其实，别说器官，就是组织分化也没有----微生物的一个比较“严格”点的界定（微生物没有一般意义的“定义”，只有描述型界定----本来，微生物就不是一个分类学词汇），就是“没有组织分化的生物”（----谁界定的？我，叶孤城，呵呵，一笑）。

但是，“生理数据”，行业内就这么叫了，而且，还“数据分析”（没说综合，呵呵）了，还总结了大量技巧。

有限和无限的转化，这就是发酵过程工程的理论依据！

喜雨

知音少，弦断有谁听？

:hihi:

叶赫娜兰.孤城

既然，从控制方法上讲，宏观和微观在“复杂系构成上一级母复杂系”时，具有了“联系”，和“简单化”，那么，确定过程参数，并且，对过程参数进行调控就成为可能。

为什么要在证明“复杂”和“简单上”费这么大口舌呢？

因为，发酵的过程参数和化工不一样。

有多么不一样？

直接，和“间接”的区别，真和“假”的区别。

发酵，可以只需要，也只能够，得到“间接”的“假”数据。区别，就这么大！

叶赫娜兰.孤城

为什么这么说？

我还是先在畜牧说起，然后提到化工。

为什么畜牧业当中，“概率学”特别重要呢？原因在于“小样本”。

实验个体，取样观察，如果是“非破坏性”检测，如，称重，那样本中个体数目是多少？100只？1000只？10000只？

我接触到的，宣称自己样本数最大的是帝斯曼（记不清，可能啊。可能是它。）在美国做的一个喂养实验，多少个体？50000只。

呵呵，牛啊！5万只！

但是五万个体，从样本个体数目来看，在概率上，算什么？

小样本！典型小样本。

这是非破坏性试验----称重。

如果是破坏性试验呢？你能想象把五万头猪或者鸡（哪怕是鸡），搅烂，榨汁，过滤，混合，而后检测吗？而且是每几个小时，来他个“五万只”“大搅拌”？

显然不能。

其实，即便可以做到，这种“小样本”，还是受概率影响，没几个小时来一次的额检测数据，不具有连贯性，也没法在曲线上做微分或积分----受概率影响，曲线的积分和微分就没有意义。

但是，微生物能。发酵能。

在这一点上，发酵有优势----每次取样（破坏性试验），所取个体，不在全人类人口总和以上多少倍呢？

只有个体“数不过来”了，才是真正的“大样本”。

于是，曲线的连贯性来了，微积分，也来了----概率，可以暂时不用了。

这是大样本的好处。

当然，这个优势是相对畜牧来的，但相对化工呢？

我们看一下，就会发现，化工，过程检测，用的根本不是“大样本”。

叶赫娜兰.孤城

不是“大样本”是什么？难道是“小样本”？

错。

化工在面对反应釜进行离线数据检测时，用的，既不是“大样本”，更不是“小样本”，而是“均匀样本”。

什么是“均匀样本”？

我们看一下海水。

把某一片海域，进入稳态时，取样，检测含盐量----我们用这个例子。

需要取几次样本？

三次，或五次。

舍去离群值，剩余的数据进行平均----对每个样本如此处理，而后，在对样本之间进行处理。

那么，这个“三次”，或“五次”，是看做包含多少个体呢？

根本没有个体！整个海域就是一个个体，个体的每一部分，就体现全部的，真实的个体（就是整体）的性质----3次，5次取样，是为了部分抵消检测误差，而不是抵消个体在样本中含量的概率问题。

这是“均匀样本”。

得到均匀样本，有两个前提：

1，样本中不含个体，或，换一种描述，取样对象本身是一个完整的“个体”。
2，这个“个体”，其参数浓度，在任何方向上的函数，都为等同的一个常数。

这就是“化工”离线数据的假象模型。

叶赫娜兰.孤城

化工离线检测取样模型，有什么好处？或说，均匀样本，有什么好处？

在性质上说，好处有两个，但是因为这两个好处得到的工程上的“省略掉的”麻烦，就不胜数了（为什么“省略掉的”，要加引号？是因为并不是化工在发酵上“省略”----发酵，是化工的“儿子”，是在化工上诞生的发酵，所以，这个所谓“省略”，其实是发酵在化工的基础上复杂化，而不是化工在发酵的基础上“简化”）。

先看好处：

1，均质样本，在忽略检测误差的情况下，可以认为能够得到“真实值”，或，直接体现样本性质，也就是样本的检测目标，“整体”的直接，或真实（特定时间点上）性质的参数，和数值。
2，由于“均质”，参数在时间的函数，就不再受宏观，和，也尤其是不受微观方向上性质的影响。

那在工程上有什么“好处”呢？

我们看第一点带来的，因为是真实值：
1，可以简化“检测-分析-反馈体系”的“分析”过程和手段----不必引入“复杂”（本身就是简单系）。
2，（由于上面“1，”，则，）可以应用目前数学算法，实现“反馈”操作。
3，（由于上面“1，2，”，则，）可以直接用具体参数，而不必分析参数曲线的趋势，和其他曲线关系，直接规定数值，实现控制。

我们再看由第二点，因为“均质”的好处：
4，由于均质，则曲线在时间上变化，足以描述反应进程，则，可以减少参数的设置。
5，同理，可以提前预知曲线或曲线微分的拐点，使参数的选点在不影响反应的而前提下，尽可能稀疏。
6，综合4，5，则，可以减少数据总量和处理难度----减少数据总量，则引出一个很大的优点----提高控制精度！（因为数据越少，相对精度越高！）

综上所述，“均质”，就是“简单”，简单就是“控制稳定”，控制稳定就是容易“工业化”----工业化本身是用“简单”思路贯穿始终的。

那么发酵呢？

面对无穷多个复杂系的发酵呢？

相信朋友们已经发现，发酵工业，无一不是和它的“母亲”，有机化工背道而驰的，而且，又只能用有机化工提供的设备，检测方法，甚至，使用类似的从业人员----有机化工的“产业工人”！

可是，要想搞好发酵控制，偏偏要反其道而为之！----怎一个“难”字了得！

孟俊英

样本容量是一方面，另一方面是均匀度。做无机、有机试验，大多不用担心这一问题，因为在溶液是进行，只要充分搅拌就行，固体反应也要充分混匀或充分加热，均一性很好解决，不过过程控制也不简单。比如液体炸药，就是打破这种均衡产生巨大的破坏力。畜牧业生物试验，样本的均匀度是第一考虑要素，所以小样品试验期初要进行变异度分析，要“年龄、体重尽可能一致”。发酵，是另一个“界”。