前言

MATLAB（Matrix Laboratory，矩陣實(shí)驗(yàn)室）是由美國(guó)MathWorks 公司推出的一款高性能數(shù)值計(jì)算軟件，以其簡(jiǎn)單易學(xué)、強(qiáng)大的計(jì)算功能及圖形表達(dá)功能、界面友好的特點(diǎn)，在工程計(jì)算等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，成為當(dāng)前國(guó)際流行的科學(xué)計(jì)算軟件。在發(fā)達(dá)國(guó)家，MATLAB 在生物化工領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普及，相關(guān)書籍也較多。而在我國(guó)用計(jì)算機(jī)輔助生物化工計(jì)算還比較薄弱，相關(guān)文獻(xiàn)大多只局限在給出計(jì)算機(jī)計(jì)算或模擬結(jié)果，卻沒有用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的具體過程及程序，使業(yè)內(nèi)人士遇到類似問題常常束手無策。筆者在應(yīng)用MATLAB進(jìn)行生物化工計(jì)算的探索過程中，解決了教學(xué)與科研中遇到的許多實(shí)際問題，積累了一些經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。筆者旨在通過此書總結(jié)十幾年間使用MATLAB 在生物化工領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，與大家分享在MATLAB 學(xué)習(xí)和應(yīng)用中的成果及體會(huì)，使我國(guó)生物化工科技工作者盡快了解、熟悉和使用MATLAB，減少消耗在編程及數(shù)學(xué)理論和計(jì)算上的時(shí)間和精力，享用MATLAB 給生物化工數(shù)值計(jì)算帶來的便利。

本書通過近百個(gè)實(shí)例，為生物化工過程的計(jì)算、建模與模擬提供了具體的實(shí)例參考，具有如下特點(diǎn)。

（1）應(yīng)用性 本書以應(yīng)用為目的，不要求讀者掌握高深的數(shù)學(xué)知識(shí)和計(jì)算機(jī)理論，緊密結(jié)合生物化工及相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，由淺入深地介紹了MATLAB 應(yīng)用基礎(chǔ)，用MATLAB對(duì)典型酶反應(yīng)、微生物反應(yīng)、化工傳熱及傳質(zhì)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)、參數(shù)計(jì)算與優(yōu)化、動(dòng)力學(xué)模擬以及模型參數(shù)估計(jì)的具體方法，使讀者對(duì)MATLAB 入門以及用MATLAB 進(jìn)行生物化工計(jì)算與模擬提供了可借鑒的應(yīng)用程序。

（2）適用性 本書采用MATLAB R2016b 版本，用戶界面以中文顯示，并按照“中文/英文”用戶界面，以漢-英雙語(yǔ)形式介紹，以滿足不同讀者的需要。根據(jù)我國(guó)高等院校本科生及碩士研究生的“生物化學(xué)”“化工原理”“生物反應(yīng)工程”等相關(guān)課程，部分實(shí)例來源于國(guó)內(nèi)相關(guān)教材，為教學(xué)用MATLAB 實(shí)現(xiàn)其計(jì)算與模擬提供了具體指導(dǎo)。

（3）拓展性 本書一些實(shí)例介紹了MATLAB 的多種求解途徑，有些實(shí)例還出現(xiàn)在不同的章節(jié)里，為讀者展示了用MATLAB 解決同一問題的不同思路及方法，使讀者更全面地了解MATLAB 的特性與功能，比如用生物系統(tǒng)模擬工具的圖形用戶界面（GUI）使細(xì)胞反應(yīng)模型的參數(shù)估計(jì)過程大為簡(jiǎn)化。還有一些實(shí)例具有很強(qiáng)的綜合應(yīng)用性，如“有/無菌體死亡的細(xì)胞生長(zhǎng)與基質(zhì)消耗的動(dòng)力學(xué)模擬”“恒速流加分批培養(yǎng)過程的動(dòng)態(tài)模擬”“細(xì)胞反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型參數(shù)的估計(jì)”等，為讀者提供了用MATLAB 解決此類綜合問題的實(shí)踐方法。

出版此書，感謝美國(guó)MathWorks 公司及時(shí)提供更新軟件以及技術(shù)支持，感謝遼寧省石油化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司教授級(jí)高級(jí)工程師杜菊女士為本書繪制了插圖。

由于筆者水平有限，書中難免會(huì)有不足之處，懇請(qǐng)讀者提出寶貴意見。

劉　俏　　

2018.4