第354章 细菌合成纺织面料问题

    “虽然不是最好，但也可以了。”

    叶清河只能这么安慰自己。

    看看时间还早，还没到睡觉时间，叶清河觉得应该找个题出来打发一下时间。

    于是就从三家公司给的这些题目当中筛选起来。

    “细菌合成仿真面料？”

    翻到这个项目名称的时候，叶清河翻页的手指停了下来。

    这个项目他觉得还挺有意思的。工程上讲，是基因工程改造工程菌，利用大肠杆菌、酵母、蓝细菌这类细菌定向分泌蛋丝蛋白、蜘蛛丝蛋白、细菌纤维素，让其自组装成可纺纱织布的生物面料。

    通俗地讲就是控制细菌，让细菌可以按照自己指定的方式生长出来一块面料。

    就像种蘑菇一样，从培养基里头长出一块面料。

    递过来的这个题目的全称其实是挺拗口的，叫细菌菌群时空生长非线性偏微分方程组与蛋白高分子链自组装拓扑约束的耦合逆问题求解。

    这个问题难点在对方提交过来的文件里都提了。

    第一个难点，细菌是群体生长，每时每刻菌群密度、代谢速率、蛋白分泌量都呈非线性随机变化。

    第二个难点，蛋白分子自发缠绕成纤维，纤维再交织成面料，存在拓扑空隙、取向度、拉伸模量三重约束。

    第三个难点，想定制面料，要固定手感、抗拉强度、透气度、垂坠感，就得反向算出菌群投放密度、培养温度时序、营养浓度梯度、微流控管道拓扑结构。

    第四个难点，现有数学模型无闭式解，只能粗组合，导致批量生产面料批次差异极大，永远做不到成衣级标准化。

    这些问题是现有实验室搞不定的。

    实验室建立了细菌菌群生长、营养扩散、蛋白分泌三套方程，又叠加了丝蛋白分子缠绕成纤维，纤维交织成面料的结构约束。

    几类方程组互相耦合，变量多达数十个，生长过程又是非线性混沌状态，常规数值计算要么发散无解，要么算出一堆局部最优参数，每批细菌长出来的面料孔径、韧性、柔软度都飘忽不定，根本无法标准化生产。

    “这个有点意思！要是真的研究出这个东西，那么以后我们穿的衣服就不再需要大面积种植棉花、桑麻，甚至不需要再用化纤了！

    想要什么样的面料，直接按照要求培养就行了！”

    看完这个问题，叶清河拿起笔开始计算起来。

    他没有按照实验室的传统逐一代入数值，也没有去纠结温度、营养浓度、菌群密度这些零散的参数。

    他先是对整个细菌生长－蛋白自组装系统做了一个全局结构拆解。

    过滤掉随时间随机波动的干扰变量，只提取不随生长时序、环境微扰动改变的拓扑结构不变量。

    把细菌代谢扩散、高分子链缠绕的底层结构特征单独剥离出来，剔除混沌噪声的影响，让原本杂乱耦合的复杂系统先凝出固定的底层骨架。

    第二步就是高维耦合方程组保结构降维。

    原本整个系统是