Анализ и прогноз развития инструментальных хроматографических методов на основе эволюционной модели Пригожина

Архипов, Дмитрий Борисович

Анализ и прогноз развития инструментальных хроматографических методов на основе эволюционной модели Пригожина тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

Архипов, Дмитрий Борисович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Санкт-Петербург МЕСТО ЗАЩИТЫ

2000 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.01 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Анализ и прогноз развития инструментальных хроматографических методов на основе эволюционной модели Пригожина»

Автореферат диссертации на тему "Анализ и прогноз развития инструментальных хроматографических методов на основе эволюционной модели Пригожина"

РГ5 ОД

российская академия наук

Институт аналитического приборостроения 2 Я г'!!9!] ¿ПОП

На правах рукописи

АРХИПОВ Дмитрий Борисович

УДК 543.08+519.24.27

АНАЛИЗ И ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ МЕТОДОВ НА ОСНОВЕ ЭВОЛЮЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПРИГОЖИНА

01.04.01. - Техника физического эксперимента, физика приборов,

автоматизация физических исследований. 05.25.03. - Библиотековедение и библиографоведение.

автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в Институте Аналитического приборостроени: Российской Академии наук (ИАнП РАН)

Научные руководители -

доктор химических наук,

Лауреат Государственной премии РФ,

профессор Беленький Б.Г.

кандидат физико-математических наук,

старший научный сотрудник Буляница А.Л

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, Лауреат Государственной премии РФ, профессор Березкин В.Г. доктор педагогических наук, профессор МотылевВ.М.

Ведущая организация:

ОАО "Научные приборы"

Защита состоится " £ " 2000 г. в /j? часов на заседани

Диссертационного совета Д.003.53.02 при Институте Аналитическог приборостроения Российской Академии наук (ИАнП РАН) по адрес} 198103, Санкт-Петербург, Рижский пр., 26.

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-технической библиотек ИАнП РАН по тому же адресу.

Автореферат разослан "Jjy апреля 2000 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета Д.003.53.02,

кандидат физико-математических наук

Щербаков А.П.

т^оъ лЛ г.. г "f 46 О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Хроматография и электрофорез занимают ведущее место среди методов анализа сложных смесей. Как показывает индекс научных статей Гарфилда, в мире ежегодно выходит сотни тысяч работ по хроматографии и смежным методам разделения. Общее число хроматографов превышает 200 тысяч. Основными задачами, стоящими перед хроматографией, являются увеличение чувствительности, избирательности и скорости анализа. Их можно решить только путем внедрения новых технических решений и новаторских методик. Поскольку в статьях обычно присутствует раздел "Экспериментальная часть", библиометрический анализ публикаций, основанный на наличии бесспорной связи между степенью развития метода или устройства и числом публикаций, позволяет выявить устойчивые тенденции развития техники и методики хроматографического эксперимента, а также сделать прогноз.

Спецификой объекта (числа публикаций) является невозможность технической интерпретации как выявление полезного сигнала на фоне шумов. Поэтому для преодоления проблемы библиографического хаоса необходимо использовать более специальные или, наоборот, более общие модели. Таковой может быть эволюционная модель Пригожина, ранее успешно примененная в популяционной биологии. Пригожинский подход, основанный на существовании внутреннего и внешнего времени, позволяет различить устойчивую тенденцию развития нелинейной системы от флуктуаций. При этом приго-жинская модель имеет смысл лишь для систем, имеющих струюурно неустойчивые решения.

Диссертация посвящена моделированию развития хроматографии, что позволит осуществить кратко- и долгосрочный прогноз и, как следствие, более эффективно применять инструментальные методы разделения в неорганической и органической химии, геохимии и особенно в биологии и медицине.

Для использования методики в исследовании развития других видов научных приборов достаточно составить соответствующий информационно-поисковый тезаурус.

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (проект 97-06-80163а).

Цель работы:

Создание модели, описывающей развитие хроматографических методов, приборов и их отдельных узлов и позволяющей осуществить прогнозирование. Указанная цель достигается решением следующих задач:

1. Обоснование применимости библиомегрическою метода к изучению эволюции хроматографии.

2. Выбор базовой модели (эволюционной модели Пригожина) и доказательство ее адекватности применительно к анализу развития хроматографии.

3. Составление тезауруса, что позволит использовать модель для описания развития как хроматографии, так и других областей инструментальной аналитической химии.

4. Разработка и создание практических методик и алгоритмов, позволяющих оценивать информативные параметры модели и проводить прогнозирование.

5. Проверка эффективности использования среднего возраста аппаратуры в качестве критерия выбора конфигураций и принципиальных схем хроматографов.

Научная новизна

1. Доказана обоснованность библиометрического подхода к изучению и прогнозированию развития инструментальной хроматографии.

2. Впервые показано, что развитие хроматографии описывается уравнениями нелинейной статистической физики.

3. Разработаны достоверные оценки временных характеристик развития хроматографии, необходимые для прогнозирования. Наиболее вероятное время от возникновения хроматографического метода до прохождения через максимум и первую бифуркацию составляет 30 и 45 лет, соответственно.

4. Определен критический для устойчивого поступательного развития средний возраст аппаратуры - 5 лет. Подтвержден вывод Пригожина об устойчивости развития при условии, что средний возраст нелинейной системы меньше критического.

Практическая ценность работы

1. Составлен тезаурус по переводу специфических хроматографических терминов на абстрактный физико-математический язык.

2. Разработана методика, позволяющая прогнозировать развитие хроматографических приборов и методов, равно как и отдельных узлов хроматографической техники.

3. Определен достоверный критерий (средний возраст), позволяющий выбрать наиболее перспективные элементы хроматографической техники.

Положения, выносимые на защиту

1. Библиометрический метод для исследования эволюции аналитического приборостроения.

2. Формулировка закона развития хроматографии в форме логистического уравнения с коэффициентами, зависящими от времени.

3. Прогностические критерии развития, базирующиеся на анализе вышеназванного уравнения.

4. Методика расчета и оценки, основанная на анализе нового параметра -среднего возраста хроматографической аппаратуры.

5. Методика составления тезауруса, пригодного для описания развития хроматографии.

Апробация результатов работы

Основные результаты работы докладывались автором и обсуждались на 8-м Дунайском симпозиуме по хроматографии (Варшава, 1-5 сентября 1991 г.), 2-й конференции по высокоэффективным методам разделения (Бостон, 4-6 ноября 1991 г.), семинаре Научного совета Института аналитического приборостроения РАН (5 ноября 1997 г.) и 2-й Всероссийской конференции по истории и методологии аналитической химии (Москва, 26-29 января 1999 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 110 страниц машинописного текста, 10 таблиц и 68 рисунков. Слисок литературы включает 150 наименований. Общий объем диссертации— 191 страница,

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и задачи исследования, защищаемые положения, отражены структура, объем и содержание диссертации.

Первая глава диссертационной работы посвящена аналитическому обзору работ, связанных с библиометрическим подходом к описанию развития хроматографии, моделированию и прогнозу.

Библиомегрический (наукометрический) подход основан на изучении развития науки как информационного процесса, что достигается исследованием динамики числа публикаций в единицу времени (у) от времени (t). Использование математической модели позволяет рассчитать время

наступления той или иной стадии. В качестве модели обычно применяют логистическое уравнение:

¿у! Ж=Ку№-у), (1)

где К - коэффициент положительной обратной связи, N - ограничительный предел, связанный с конечным объемом периодических изданий.

Если вести отсчет времени с первой публикации, то решением (1) будет выражение

У 1 + (Лг— 1) ехр(-А7№)

Решение (2) хорошо описывает быстрый и медленный рост числа публикаций. Однако, при приближении к стадии насыщения модель перестает работать - независимо от значений параметров К и N функция монотонно возрастает, асимптотически стремясь к ограничительному пределу N. Таким образом, уравнение (1) является слишком простым для описания всего многообразия сценариев развития хроматографии и ее вариантов. Кроме того, в рамках классической логистической модели единственной причиной уменьшения числа публикаций считаются флуктуации.

Логистическая модель хорошо подходит для изучения экологических процессов. Если применить биологистическую модель к развитию хроматографии, то функция у будет описывать не количество статей, но число хроматографистов. Измерения численности популяций показали, что следует использовать усложненное логистическое уравнение, отличающееся от (1) числом параметров. При этом практически любое усложнение приводит к бифуркациям - появлению структурно неустойчивых сценариев развития, при которых изменение параметра на доли процента может изменить направление эволюции. Выбор типа усложнения, естественно, зависит от конкретной задачи. Именно отсутствие критерия устойчивости к малым изменениям внутренних и внешних параметров является главным недостатком стандартных математических моделей.

Это препятствие преодолевается использованием модели Пригожина, которая лежит в основе описания временных диссипативных структур. Сутью пригожинского подхода является введение нового понятия - оператора внутреннего времени. Необходимость в переопределении понятия "время" объясняется неустойчивостью движения динамической системы. Среднее внутреннее время отличается от внешнего времени, считываемого с циферблата обычных часов. Из соотношения неопределенности оператора времени с оператором Лиувилля следует, что обычное макроскопическое время - динамический параметр - есть среднее от оператора пригожинского времени. Обычное понятие времени мы обретаем вновь лишь в случае, когда оператор внутреннего времени становится тривиальным оператором. Внутреннее время похоже на биологический возраст человека, который определяется не какой-нибудь изолированной частью тела, но соответствует средней, глобальной оценке, относящейся ко всем клеткам.

Каждому состоянию р Пригожин приписывает средний возраст <ТР>. Если оператор времени не является тривиальным, то средний возраст, определяемый как первый момент функции распределения, зависит от вида распределения в фазовом пространстве и, следовательно, существенно отличается от обычного возраста. Средний возраст является ключевым понятием, позволяющим различать устойчивое развитие нелинейной системы от неустойчивого. Критерий устойчивости: средний возраст меньше критического. Это свойство модели позволяет выделить тенденции устойчивого развития на фоне флуктуаций. Достоинством пригожинского критерия на устойчивость - независимость от выбора типа усложнения логистического уравнения, который, естественно, определяется конкретной системой. Так, эволюцию популяции муравьев Пригожин и Николис моделировали системой логистических уравнений, тогда как для описания динамики численности рыб в озере Арнольд ввел в логистическую модель свободный член.

Таким образом, в первой главе установлено:

— применение библиометрического метода позволяет прогнозировать развитие хроматографии;

— для разделения устойчивого развития хроматографического метода от библиографических шумов необходим критерий устойчивости;

— проблема критерии устойчивости может быть решена в рамках пригожинской модели внутреннего времени;

— для применения модели Пригожина необходимо выбрать тип усложнения логистического уравнения, который бы описывал все возможные сценарии развития хроматографических методов.

Во второй главе дается обоснование и методология использования библиометрического метода. Классический библиометрический метод, основанный на изучении реферативных журналов, позволяет в ряде случаев прогнозировать динамику числа публикаций, но серьезным недостатком реферативного журнала, как объекта исследования, является дополнительная погрешность, вносимая референтом, что проявляется в резком возрастании библиографического хаоса. Задача минимизации короткопериодных библиографических шумов, причина которых заключается в недостаточно большом объеме выборки по сравнению с числом Авогадро, может быть решена сглаживанием, но для разделения долгопериодных флуктуаций и устойчивой тенденции необходимо уметь определять средний возраст использованной хроматографической аппаратуры. Поскольку в рефератах статей отсутствует необходимая для вычисления среднего возраста информация об использованных хроматографах, детекторах и колонках, проводился наукометрический анализ хроматографических журналов.

Из статей извлекалась информация о моделях применяемых хроматографических блоков, которые на следующем этапе объединялись по базовым показателям: год выпуска модели, сходная конструкция, одинаковые характеристики (скорость анализа, число теоретических тарелок, чувствительность определения и т.д.) и стоимость. Таким образом, характеристики

хроматографов шрали роль ключевых слов, необходимых для составления однозначного тезауруса.

Год выпуска определялся по первой рекламе в Analytical Chemistry или Nature. При таком подходе вычисление среднего возраста является стандартной задачей на интегрирование: абсцисса первого момента распределения частоты использования блока от года выпуска модели совпадает (с точностью до константы, равной 1,5 годам) со средним возрастом блока на выбранный момент времени. Полтора года - это среднее время с момента покупки нового хроматографа до выхода публикации. Анализ среднего возраста позволяет подтвердить или опровергнуть рабочие гипотезы, возникающие при анализе динамики среднего числа публикаций. Согласно Пригожину, для устойчивого развития хроматографического направления Средний возраст аппаратуры должен быть меньше критического. Это значение - 5 лет - было определено библиометрически.

Использование информационной сети ИНТЕРНЕТ позволяет увеличить скорость извлечения информации. Однако, поскольку применение ИНТЕРНЕТ гарантирует лишь оглавление журнала или тезисов конференции, необходима специальная методика библиометрического исследования низкоинформативных систем. В диссертации показано, что и в этом случае можно применить модель Пригожина.

Из закона сохранения суммы информации и энтропии следует, что для повышения информативности нужно уменьшить энтропию. Это можно сделать изучением названия секций, которые являются вполне однозначными. Если внутри хроматографии активно развивается направление, то обычно появляется специальная приборостроительная секция (например, сочетание высокоэффективного капиллярного электрофореза (ВЭКЭ) и времяпролетной масс-спектрометрии (МС). Доказывается, что в подобных случаях средний возраст приборов намного ниже критического. Использованный принцип

дихатомического разбиения информации позволяет еще больше увеличить скорость наукометрического анализа.

В качестве примера использования методики для анализа физики приборов были рассмотрены насосы высокого давления для высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). В начале 70-х гг. появились возвратно-поступательные плунжерные насосы, позволявшие работать при давлениях до 420 атмосфер. За счет очень высокой точности изготовления зубчатых кулачков достигалась высокая стабильность потока, а непрерывная смазка обеспечивала рекордный ресурс насоса без потери точности. В 19811982 гг. средний возраст таких насосов превысил критическое значение, однако, судя по обилию рекламы новых моделей насосов в Analytical Chemistry, насосостроение продолжало развиваться и в 80-е гг. Анализ среднего возраста позволил найти причину: был разработан принципиально новый способ компенсации пульсаций давления (за счет отрицательной обратной связи). По мере совершенствования электронной базы приборостроения качество насосов с электронной компенсацией пульсаций неуклонно возрастало, а цена продолжала оставаться низкой по сравнению с насосами, безупречными с точки зрения точной механики. Таким образом, был выяснен смысл устойчивой в 80-е гг. тенденции: рост отношения качества насоса к его цене. В 90-е гт. главной тенденцией насосостроения для ВЭЖХ было непрерывное совершенствование за счет снижения стоимости без ухудшения характеристик четырехкомпонентных систем подачи элюента.

Итак, во второй главе приведен алгоритм вычисления среднего возраста <ТР> используемой хроматографической аппаратуры. Концепция внутреннего времени и среднего возраста не является оригинальной, но для изучения эволюции аналитического приборостроения она была применена впервые.

Третья глава посвящена выводу и интегрированию уравнений различного уровня нелинейности, описывающих развитие хроматографии и ее направлений. Поскольку реальные кривые имеют трапециевидную форму, они не

могут быть описаны обычным логистическим уравнением. Был выбран оригинальный способ усложнения логистического уравнения, учитывающий эффект изменения параметров К и N от времени. Показано, что даже заведомо упрощенная модель, в которой оба коэффициента линейно зависят от времени, способна объяснить все многообразие возможных сценариев развития хроматографии.

Из закона самопроизвольного возрастания энтропии (сложности) следует уменьшение внутреннего параметра (коэффициента К) со временем t. Измерения подтверждают этот факт: среднее число соавторов в статьях Nature по хроматографии и электрофорезу возросло с 2,0 в 50-е гг. до 6,8 в 1997 г. Если преобладают благоприятные внешние факторы, то ограничительный член N будет со временем возрастать, если неблагоприятные - то убывать. Измерение асимметрии реальных библиометрических кривых позволило определить направление внешнего процесса: в одном случае стадия спада будет проходить быстрее, чем стадия роста, в другом случае - медленнее. Наукометрический анализ Nature показывает, что в конце XX в. преобладают неблагоприятные внешние факторы. Таким образом, в первом приближении

K = k(l-at),N = n(l-bt), (3)

где a - скорость изменения коэффициента обратной связи k, b - скорость изменения ограничительного предела N. Параметр а определяется внутренними факторами, в первую очередь - старением; его можно определить как интервал внутреннего времени T—1/a, через который развитие метода достигает максимума. Параметр b определяется внешними факторами, не связанными с хроматографией, например, с конъюнктурой рынка аппаратуры. При b<a точка минимума наступит при 1 = 11 Ь. Исходное уравнение (1) перепишется в виде dy I dt = ky(l - at)(» - nbt - у). (4)

Решением уравнения будет функция y(t) определяемая как

У =

ехрЩг-(а - Ь)Г / 2 + аЫъ / з]|

(5)

Выражение (5) интересно тем, что при определенном значении I знаменатель обращается в нуль. Поведение функции определяется в основном отношением а/Ь. При Ь<3а числитель станет много меньше единицы раньше, чем знаменатель, тогда как при Ь>3а знаменатель станет равным нулю при числителе, существенно большем, чем единица. В случае а~ЗЬ выражение обладает ярко выраженной структурной неустойчивостью - после прохождения через максимум числитель и знаменатель будут стремиться к нулю практически с одинаковой скоростью, и все определяется, во-первых, точностью определения параметров а и Ь, во-вторых, малыми параметрами, которыми во всех остальных случаях следует пренебречь. Так, при Ь=0,01; кп=1; п=1000000 направление эволюции будет зависеть от шестой значащей цифры параметра а. При а=0,303]29 числитель обратится в нуль раньше знаменателя, но при а=0,303127 знаменатель станет равным нулю раньше числителя (рис.1). Это значит, что время жизни хроматографического метода (под которым понимали отрезок времени, в течение которого у >1) нужно определять с точностью до часа. Поскольку такая точность заведомо не достижима, принципиально невозможно определить, состоится ли второе рождение метода или он необратимо умрет. Такое поведение кривой говорит о наличии бифуркации. Это подтверждает рабочую гипотезу о подчинении эволюции хроматографии общим правилам эволюции структурно неустойчивых систем, описываемых нелинейными уравнениями.

При малом влиянии внешних факторов (Ь>=0) подынтегральное выражение (5) можно умножить на (1-Ы). Выражение намного упростится:

1000000 -I

800000 -

«3 к

сг «

| 600000

чэ &

Е 400000

200000 -

а=0.0303125

а=0.0303128

Рис.1. Число публикаций у, определяемое в соответствии с уравнением (5), при различных значениях параметра а

Функция (6) обладает свойством, позволяющим осуществлять прогнозирование. При фиксированных а, п и к все кривые, независимо от величины и знака параметра Ь, пересекаются в точке /=3/27*. Это свойство можно использовать для предсказания наиболее вероятного времени прохождения через точку бифуркации, после которой падение числа публикаций станет необратимым, либо стадия спала сменится стадией очень быстрого роста. При этом если ордината точки пересечения зависит от трех параметров, то абсцисса определяется лишь внутренним параметром а, тесно связанным с пригожинским внутренним временем.

При малом влиянии внешнего параметра Ь по сравнению с внутренним временем Т выражение (6) показывает причину, почему метод, казавшийся многообещающим, исчерпал себя задолго до приближения к ограничительному пределу. В диссертации показано, что для "первого рождения метода" необходимо, чтобы величина кпТ превысила критическое значение. Параметр ЫТ имеет тот же физический смысл, что и число Рейнолдса, используемое при описании ламинарного и турбулентного потоков. При заметном влиянии неблагоприятных внешних факторов отсутствие стадии быстрого роста объясняется конкуренцией.

Таким образом, в третьей главе предложена конкретная математическая модель, объясняющая отсутствие детерминизма в развитии хроматографи-ческих методов. Исследованы прогностические возможности модели. Показано, что необходимым для прогнозирования условием является слабое влияние внешних факторов (Ъ<а/4).

В четвертой главе сравниваются теоретические и библиометрически измеренные кривые развития хроматографии и ее отдельных видов.

Развитие инструментальной газовой и жидкостной хроматографии моделировалось выражением (5) со следующими значениями параметров: кп=0,55; а=1/30; Ь=1/1000; п=800 (ГХ); п=2000 (ЖХ). Расчетные кривые сравнивались с реальным количеством публикаций в 7 ведущих хроматогра-

фических журналах: Analytical Chemistry, Журнал аналитической химии; Journal of Chromatography (серии А и В); Journal of Chromatographic Sciences; Chromatographia и Journal of High Resolution Chromatography & Chromatographic Communications. Из рис.2 видно, что теоретические кривые вполне удовлетворительно совпали с экспериментом.

Анализ реальных наукометрических кривых позволяет измерить входящие в формулы (5 и 6) параметры. Если известно начальное условие (год основополагающей публикации), то внутренний параметр а можно измерить по времени достижения максимума. Как правило, отрезок времени от первой публикации до прохождения функции через максимум равен 30 годам -следовательно, а~1/30. Таким образом, наиболее вероятный момент времени прохождения через точку бифуркации равен 45 годам. Параметр п можно рассчитать по широте применения хроматографического метода, определяемую физикой прибора. Например, ГХ позволяет изучать лишь молекулы, которые можно перевести в газообразную фазу. Но нелетучих соединений больше, чем летучих - поэтому ограничительный предел метода ВЭЖХ больше. Параметры к и Ъ рассчитывались по критерию минимальной средней ошибки. При этом, чем меньше величина внешнего параметра Ь, тем точнее можно определить коэффициенты и наоборот.

В диссертации приводятся примеры, когда через 45-50 лет после возникновения метода происходит его второе рождение. Так, в конце 90-х гг. произошло "второе рождение" времяпролетных масс-анализаторов для хромато-масс-спектрометрии. Другим примером является неинструментальная ЖХ, возродившаяся во второй половине 80-х гг. под названием "твердофазная экстракция". Этот метод, имеющий мало общего с жидкость-жидкостной экстракцией, фактически является фронтальной хроматографией. Можно привести и множество примеров необратимого исчезновения метода. Так, изобретенная в 1943 г. бумажная хроматография могла бы пережить в конце 80-х гг. второе рождение, но этого не произошло.

1600

1400-

« 1200" <и

а 1000-

О 800 ■

к о

к 600400-

200-

1950

1960 1970 1980 ГОД

—I-

1990

2000

Рис.2. Сравнение экспериментальных ( кривые 1 и 3) и теоретических (кривые 2 и 4) зависимостей числа публикаций по ГХ (кривые 1 и 2) и инструментальной ЖХ (кривые 3 и 4)

Вычисление среднего возраста <ТР> аппаратуры является дополнительным алгоритмом анализа, позволяющим надежно отличить второе рождение метода от флуктуации. При втором рождении <Тр> скачкообразно падает до значений, намного меньших критического. Обычно речь идет о приборах нового поколения. Так, в развитие хромато-масс-спектрометрии ключевым событием стало изобретение в 90-е гг. быстрой ГХ на капиллярных колонках с внутренним диаметром порядка 50 мкм. Из-за повышенных требований к скорости детектирования ранее широко используемые квадрупольные и магнитные секторные масс-анализаторы не подходили по техническим характеристикам. О втором рождении бумажной хроматографиии следовало бы говорить лишь в случае изобретения хроматографической бумаги нового поколения. Анализ <ТР> показал, что в 1999 г. средний возраст "быстрых" хромато-масс-спектрометров составлял меньше 2 лет, а хроматографической бумаги - свыше 30 лег.

Итак, в четвертой главе показано, что реальные библиометрические кривые положительно коррелируют с кривыми, вычисленными по формуле (5), и доказывается, что необходимым условием устойчивого роста числа публикаций является малый возраст хроматографической аппаратуры.

В пятой главе приводится алгоритм прогнозирования развития отдельных видов хроматографии, основанный на анализе формулы (5). Проверка тенденций развития на устойчивость осуществлялась анализом среднего возраста хроматографов и их блоков.

В первой части пятой главы показана эволюция развития ГХ. На протяжении всей своей истории средний возраст хромато-масс-спектрометров был стабильно меньше, чем ГХ с ионизационными детекторами. Вместе с тем в 90-е гг. возраст хромассов составлял 6-7 лет, что выше критического значения для устойчивого положительного развития. Было доказано, что устойчиво развивается не вся хромато-масс-спектрометрия, а лишь ее отдельные направления, в первую очередь - ионные ловушки, что можно объяснить их малыми размерами

и умеренной стоимостью. Это позволяет собрать из ионных ловушек такие высокоинформативные детекторы, как МС-МС и даже МС-МС-МС. Энтропия рынка аппаратуры для ГХ имеет устойчивую тенденцию к уменьшению, что свидетельствует о самоорганизации (S-теорема Климонтовича). Причиной является неуклонное возрастание доли хроматографов фирмы Hewlett-Packard. Согласно математической модели, 1997 г. был наиболее вероятным периодом прохождения развития ГХ через точку бифуркации. В конце 90-х гг. действительно появился новый вариант ГХ, а именно - "быстрая ГХ". На Питгсбургской конференции 1999 г. каждый четвертый доклад по ГХ был посвящен быстрой ГХ, но о втором рождении этого метода говорить пока рано.

Во второй части главы описана эволюция аппаратуры для ВЭЖХ. Математическая модель показывает, что наиболее вероятным временем прохождения инструментальной ЖХ через точку бифуркации является 2003 год. Пока нет оснований считать, что внутри ВЭЖХ появилось совершенно новое направление. Наиболее устойчивой тенденцией является совершенствование высокоинформативных детекторов, таких как быстросканирующие спектрофотометры с фотодиодной гребенкой и МС с мягкой ионизацией. Прогнозируется, что число методических публикаций по использованию быстросканирующих спектрофотометров достигнет максимума в 2006 г., по МС с мягкой ионизацией - в 2008 г. Ключевым направлением физики высокоинформативных детекторов является поиск технических решений, увеличивающих чувствительность определения. Так, переход от термоспрея к электроспрею дал выигрыш в чувствительности в 50 раз. Наибольшее число публикаций по высокоинформативным детекторам приходится на анализ биологических жидкостей. Чем выше чувствительность высокоинфорМативного детектора, тем на более ранней стадии можно диагностировать патологию. В 1999 г. средний возраст МС для ВЭЖХ был равен 3,6 годам, а быстросканирующих спектрофотометров - 5,2 годам.

В третьей части пятой главы описана эволюция аппаратуры для электрофореза. Первое поколение коммерческих электрофоретических анализаторов появилось еще в 60-е гг., однако средний возраст аппаратуры для электрофореза даже в 1998 г. не превышал 3 лет. Главной причиной революции было изобретение ВЭКЭ, в результате чего средний возраст аппаратуры упал в конце 80-х гг. с десяти до двух лет и с тех пор заметно не вырос. Прогнозируется рост числа публикаций по ВЭКЭ вплоть до 2011 г. Успехи ВЭКЭ связаны не только с более высокой по сравнению с ВЭЖХ эффективностью разделения, но и легкостью сочетания с МС с электрораспылением, что объясняется низкой скоростью потока и отсутствием зависимости сигнала детектора от диаметра капиллярной колонки. Это особенно касается наноэлектроспрея.

ВЭКЭ имеет широкую область применения, тогда как классический электрофорез используют в основном для изучения биополимеров. Изучение ДНК основано на явлении растягивания фрагментов в полиакриламидном геле, модифицированном додецилсульфатом натрия. Анализ среднего возраста показывает, что успехи гель электрофореза связаны не с синтезом новых гелей, а с изобретением многоканальных детекторов, таких как двухлазерные конфокальные флуоресцентные микроскопы. Подобные детекторы известны с 80-х гг., но в 1997-1998 гт. средний возраст сканеров для гель электрофореза

составлял всего 2,5 года. Еще меньший возраст имеют микрофлюидные чипы, *

но этот вариант электрофореза появился лишь в середине 90-х гг.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы, а также перспективы развития предложенной модели.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Обоснован библиометрический метод анализа развития хроматографии. Базой метода является изучение хроматографических журналов за период с

1946 до 1999 г., а также журнала Nature и материалов конференций, доступных по сети ИНТЕРНЕТ.

2. Специальная хроматографическая терминология была адаптирована к языку понятий, используемых для описания развития временных диссипативных структур, что позволило применить аппарат неравновесной статистической теории к моделированию эволюции хроматографии.

3. Впервые показано, что моделирование развития хроматографии логистическим уравнением с параметрами, зависящими от времени, способно объяснить самые различные варианты развития этого метода.

4. Была проведена идентификация параметров модели как для описания динамики хроматографии в целом, так и для отдельных методик, приборных узлов и т.п. Установлена малость параметра Ь, что говорит об относительно слабом влиянии внешних факторов. Определены характерные времена развития хроматографических методов: от первой публикациии до прохождения через максимум (30 лет) и от первой публикации до прохождения через точку бифуркации (45 лет).

5. Проанализированы прогностические возможности модели, основанной на логистическом уравнении с параметрами, зависящими от времени. Установлено, что при t=3/2a имеет место бифуркация. В рамках указанной модели невозможно получение характеристик послебифуркационного режима.

6. Пригожинское понятие среднего возраста <ГР> абстрактной нелинейной системы было адаптировано к хроматографической аппаратуре. Впервые, на основе библиометрического метода, проведена оценка среднего возраста хроматографической аппаратуры. Показано, что критический возраст <Т>кр=5 лет. Полностью подтвержден вывод Пригожина об устойчивости развития метода в случае, если средний возраст меньше <Г>кр.

7. Комбинация логистического уравнения с зависящими от времени коэффициентами и оценка среднего возраста позволяет спрогнозировать после-бифуркационную динамику числа публикаций - отличить второе рождение

метода от флуктуации. Эффективность указанной методики была подтверждена примерами: времяпролетные масс-анализаторы в качестве хроматографических. детекторов; бумажная хроматография, полуинструментальная ЖХ и т.д.

8. Разработанная методика позволяет решать подобные задачи анализа и прогноза применительно к другим процессам типа роста численности популяций, в частности, другим классам аналитических приборов и методов (например, хемо- и биосенсоры). Для адаптации методики требуется только предварительный перевод базовых понятий с целью лучшей классификации приборов и наиболее четкой дискриминации классов.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Belenkii B.G., Arkhipov D.B. Development of World-Wide Market for Liquid Chromatography Instrumentation According to Scientific Publications in "Journal of Chromatography" and "Analytical Chemistry" for 1958-1990. П 8-th Danube Chromatography Conference Abstracts. 1991. Warsaw, P.184-185.

2. Arkhipov D.B., Belenkii B.G. Analysis of the Development Trends of WorldWide Market of Liquid Chromatography Instrumentation // Proc. 1991 9-th Annual Membrane Technology Conference & 2-nd High-Tech Separations Symposium. 1991. Newton-Boston (MA), P.l01-107.

3. Архипов Д.Б., Беленький Б.Г. Тенденции развития приборостроения для жидкостной хроматографии // Ж.аналит.химии. 1993. Т.48, № 12. С. 1894-1905.

4. Arkhipov D.B., Belenkii B.G. Trends in the Development of Liquid Chromatography based on Citations in Two Scientific Journals IILC-GC Inter. 1993. V.6, № 6. P.370-376.

5. Архипов Д.Б., Беленький Б.Г. Анализ тенденций развития инструментальных методов разделения за 1952-1993 гг. // Ж.аналит.химии. 1995. Т.50, № 8. С.806-817.

6. Архипов Д.Б., Кучеренко JI.A., Птицына И.Б. Тенденции развития аналитического приборостроения У/Научное приборостроение. 1998.Т.8, № 1-2.С.60-64.

7. Архипов Д.Б. Развитие научно-технической революции подчиняется законам нелинейной статистической физики // Научное приборостроение. 1998. Т. 8, № 1-2. С.71-73.

8. Архипов Д.Б., Гапль JI.H. Современное состояние методологии молекулярной масс-спекгрометрии Н Ж.аналит.химии. 1999. Т.54, № 6. С.585-592.

9. Архипов Д.Б. Наукометрический анализ журнала Nature за 1869-1997 гг. // Тез. 2-й Всероссийской конференции по истории и методологии аналитической химии. 1999. М. С.5-7.

10. Архипов Д.Б. Наукометрический анализ докладов Питтсбургских конференций за 1975-1999 гг. // Научное приборостроение. 1999. Т.9. № 3. С. 130-132.

11. Arkhipov D.B. Scientometric Analysis of Nature, the Journal // Scientometrics. 1999. V.46, № 1. P.51-72.

12. Архипов Д.Б. Наукометрический анализ Питтсбургской конференции 2000-го года // Научное приборостроение. 2000. Т. 10, № 1. С.89-93.

Отпечатано ООО «МоДус+rf, закаЗ i24

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Архипов, Дмитрий Борисович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

1.1. Аналитический обзор существующих работ по описанию и прогнозированию развития хроматографии

1.2. Использование усложненного логистического уравнения для моделирования абстрактных популяций

1.3. Модель внутреннего времени

1.4. Модель Климонтовича

1.5. Выводы

ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ БИБЛИОМЕТРИЧЕСКОЙ МЕТОДИКИ ОБРАБОТКИ ХРОМАТОГРДФИЧЕСК ИХ ПУБЛИКАЦИЙ

2.1. Разработка методики изучения специализированных хроматографических журналов

2.1.1. Использование закона Брэдфорда для определения достоверности выборки хроматографической информации

2.1.2. Правила и примеры вычисления энтропии для задач, связанных с развитием хроматографии

2.1.3. Методика отделения короткопериодических флуктуаций от устойчивого развития

2.1.4. Определение среднего возраста использованной аппаратуры

2.1.5. Составление хроматографического тезауруса

2.2. Правила реферирования нехроматографических журналов ^

2.3. Использование электронных средств информации

2.4. Выводы

OJIABA 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ РАЗДЕЛЕНИЯ

1.1. Случай замкнутой системы (нулевое приближение)

1.2. Простейшие открытые системы (первое и второе приближения) 91!

1.2.1. Случай преобладания благоприятных внешних факторов

1.2.2. Случай преобладания неблагоприятных внешних факторов

1.2.3. Малое влияние внешних факторов (первое приближение)

1.2.4. Умеренное влияние внешних факторов (второе приближение)

1.3. Модель, учитывающая нелинейный характер влияния внутренних и 114 внешних факторов (третье и последующие приближения)

1.4. Выводы 118 "ЛАВА 4. СРАВНЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ НАУКОМЕТРИЧЕСКИХ КРИВЫХ 120 kl. Жесткая математическая модель 120 к2. Мягкая математическая модель 123 кЗ. Выводы 132 "ЛАВА 5. АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ ХРОМАТОГРАФИИ И ЭЛЕКТРОФОРЕЗА, ОСНОВАННЫЙ НА МОДЕЛИ ПРИГОЖИНА

5.1. Газовая хроматография

5.2. Жидкостная хроматография

5.3. Электрофорез Ig

5.4. Выводы 17 6 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 177 1ИТЕРАТУРА

Введение диссертация по физике, на тему "Анализ и прогноз развития инструментальных хроматографических методов на основе эволюционной модели Пригожина"

Актуальность темы

Хроматография и электрофорез занимают ведущее место среди методов 1нализа сложных смесей. Как показывает индекс научных статей Гарфилда, в 4ире ежегодно выходит сотни тысяч работ по хроматографии и смежным методам разделения. Общее число хроматографов превышает 200 тысяч. Основными задачами, стоящими перед хроматографией, являются увеличение гувствительности, избирательности и скорости анализа. Их можно решить олько путем внедрения новых технических решений и новаторских методик. Тоскольку в статьях обычно присутствует раздел "Экспериментальная часть", шблиометрический анализ публикаций, основанный на наличии бесспорной :вязи между степенью развития метода или устройства и числом публикаций, юзволяет выявить устойчивые тенденции развития техники и методики :роматографического эксперимента, а также сделать прогноз.

Спецификой объекта (числа публикаций) является невозможность техни-сеской интерпретации, как выявление полезного сигнала на фоне шумов. 1оэтому для преодоления проблемы библиографического хаоса необходимо юпользовать более специальные или, наоборот, более общие модели. Таковой южет быть эволюционная модель Пригожина, ранее успешно примененная в юпуляционной биологии. Пригожинский подход, основанный на существо-¡ании внутреннего и внешнего времени, позволяет различить устойчивую енденцию развития нелинейной системы от флуктуаций. При этом приго-кинская модель имеет смысл лишь для систем, имеющих структурно неустой-[ивые решения.

Диссертация посвящена моделированию развития хроматографии, что юзволит осуществить кратко- и долгосрочный прогноз и, как следствие, более ффективно применять инструментальные методы разделения в неорганичес-:ой и органической химии, геохимии и особенно в биологии и медицине. Для гспользования методики в исследовании развития других научных приборов юстаточно составить соответствующий информационно-поисковый тезаурус.

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований проект 97-06-80163а).

Цель работы:

Создание модели, описывающей развитие хроматографических методов, 1риборов и их отдельных узлов и позволяющей осуществить прогнозирование.

Указанная цель достигается решением следующих задач: . Обоснование применимости библиометрического метода к изучению •волюции хроматографии.

Выбор базовой модели (эволюционной модели Пригожина) и доказательство :е адекватности применительно к анализу развития хроматографии. 1. Составление тезауруса, что позволит использовать модель для описания >азвития как хроматографии, так и других областей инструментальной иалитической химии. к Разработка и создание практических методик и алгоритмов, позволяющих »ценивать информативные параметры модели и проводить прогнозирование. !. Проверка эффективности использования среднего возраста аппаратуры в :ачестве критерия выбора конфигураций и принципиальных схем :роматографов.

Научная новизна Доказана обоснованность библиометрического подхода к изучению и [рогнозированию развития инструментальной хроматографии. 1. Впервые показано, что развитие хроматографии описывается уравнениями селинейной статистической физики. Разработаны достоверные оценки временных характеристик развития :роматографии, необходимые для прогнозирования. Наиболее вероятное время т возникновения хроматографического метода до прохождения через максимум и первую бифуркацию составляет 30 и 45 лет, соответственно. I. Определен критический для устойчивого поступательного развития средний юзраст аппаратуры - 5 лет. Подтвержден вывод Пригожина об устойчивости >азвития при условии, что средний возраст нелинейной системы меньше сритического.

Практическая ценность работы

I. Составлен тезаурус по переводу специфических хроматографических :ерминов на абстрактный физико-математический язык.

I. Разработана методика, позволяющая прогнозировать развитие фоматографических приборов и методов, равно как и отдельных узлов фоматографической техники.

Определен достоверный критерий (средний возраст), позволяющий выбрать гаиболее перспективные элементы хроматографической техники.

Положения, выносимые на защиту

Библиометрический метод для исследования эволюции аналитического фиборостроения.

I. Формулировка закона развития хроматографии в форме логистического фавнения с коэффициентами, зависящими от времени. Прогностические критерии развития, базирующиеся на анализе выше-1азванного уравнения. к Методика расчета и оценки, основанная на анализе нового параметра -феднего возраста хроматографической аппаратуры. >. Методика составления тезауруса, пригодного для описания развития фоматографии.

Апробация результатов работы

Основные результаты работы докладывались автором и обсуждались на 5-м Дунайском симпозиуме по хроматографии (Варшава, 1-5 сентября 1991 г.), !-й конференции по высокоэффективным методам разделения (Бостон, [-6 ноября 1991 г.), семинаре Научного совета Института аналитического гриборостроения РАН (5 ноября 1997 г.) и 2-й Всероссийской конференции по гстории и методологии аналитической химии (Москва, 26-29 января 1999 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 работ [1-12]. Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка [итературы. Работа содержит 110' страниц машинописного текста, 10 таблиц и »8 рисунков. Список литературы включает 150 наименований. Общий объем [иссертации — страниц.

Заключение диссертации по теме "Приборы и методы экспериментальной физики"

5.4. Выводы.

1) Анализ уравнения (19) с библиометрически определенными параметрами показывает, что 1997 г. был наиболее вероятным временем прохождения ГХ через точку бифуркации. Если "второе рождение" ГХ наступит, то это будет связано с быстрой ГХ, которая "подает надежды", но еще не сформировалась, как общепризнанный аналитический метод.

2) 8-теорема Климонтовича показывает, что на рынке газовых хроматографов происходит самоорганизация, тогда как степень организованности рынка жидкостных хроматографов находится на одном уровне.

3) Показано, что в приборостроении для ГХ и ВЭЖХ устойчиво развивается оптимизация МСД и других высокоинформативных детекторов в сторону повышения чувствительности и уменьшения цены. Средний возраст современных высокоинформативных детекторов меньше критического, тогда как средний возраст хроматографов превышает 10 лет.

4) Показано, что с точки зрения среднего возраста использованной аппаратуры наиболее устойчиво развивается совершенствование микрофлюидных чип-анализаторов в сторону увеличения эффективности разделения в единицу времени. Прогнозируется, что число публикаций по чип-анализаторам достигнет максимума в 20-е гг. XXI века.

5) Показано, что модель Пригожина хорошо описывает простые случаи развития хроматографии, но для описания и прогнозирования сложных вариантов развития методов разделения необходимо решить проблему влияния флуктуаций на внутренние и внешние параметры, что должно стать предметом специального исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные результаты и выводы:

1. Обоснован библиометрический метод анализа развития хроматографии. Базой метода является изучение хроматографических журналов за период с 1946 до 1999 г., а также журнала Nature и материалов конференций, доступных по сети ИНТЕРНЕТ.

6. Пригожинское понятие среднего возраста <Т> абстрактной нелинейной системы было адаптировано к хроматографической аппаратуре. Впервые, на основе библиометрического метода, проведена оценка среднего возраста хроматографической аппаратуры. Показано, что критический возраст <Т>кр =5 лет.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Архипов, Дмитрий Борисович, Санкт-Петербург

1. Arkhipov D.B., Belenkii B.G. Trends in the Development of Liquid Chromatography Based on Citations in Two Scientific Journals // LC-GC International. 1993. V.6, No 6. P. 370-376.

2. Архипов Д.Б., Кучеренко Л.А., Птицына И.Б. Тенденции развития аналитического приборостроения // Научное приборостроение. 1998. Т.8, No 1/2. С. 60-64.

3. Архипов Д.Б. Развитие научно-технической революции подчиняется законам нелинейной статистической физики // Научное приборостроение. 1998. Т.8, No 1/2. С.129-132.

4. Архипов Д.Б., Галль Л.Н. Современное состояние методологии молекулярной масс-спектрометрии//Ж.аналит.химии. 1999. Т.54, No 6. С. 585-592.

5. Архипов Д.Б. Наукометрический анализ докладов Питтсбургских конференций за 1975-1999 гг. //Научное приборостроение. 1999. Т.9, No 3. С. 129-132.-leer

6. Arkhipov D.B. Scientometric Analysis of Nature, the Journal // Scientometrics. 1999. V. 46, No l.P. 51-72.

7. Архипов Д Б. Наукометрический анализ журнала Nature за 1869-1997 гг. // Тез. 2-й Всероссийской конференции по истории и методологии аналитической химии. 1999. М., С. 5-7.

8. Архипов Д Б. Наукометрический анализ Питтсбургской конференции 2000-го года// Научное приборостроение. 2000. Т. 10, No 1. С.89-93.

9. Шамин А Н. История биологической химии: формирование биохимии. М., Наука. 1993.

10. Lesney M S. A History of Analytical Instrumentation // Anal.Chem. Supplement. 1999. V. 71, March. P.40-96.

11. Zweig G., Shenna J. Paper Chromatography Past, Present and Future // J.Chromatogr.Sci. 1973. V.ll, No 6. P.279-283.

12. Ettre L.S. American Instrument Companies and the Early Development of Gas Chromatography // J.Chromatogr.Sci. 1977. V.15, No 3/4. P. 90-110.

13. Ettre L.S. Seventy Five Years of Chromatography: a Glimpse behind the Scene // HRC&CC. 1979. V.2, No 8. P.500-506.

14. Ettre L S., Horvath C. Foundation of Modern Liquid Chromatography // Anal.Chem. 1975. V.47, No 4. P.422A-426A.

15. Ettre L.S. Key Moments in the Evolution of Liquid Chromatography // J.Chromatogr. 1992. V.535. P.3-12.

16. Ettre L.S. Open-Tubular Columns Past, Present and Future // Chromatographia. 1992. V.34, No 9/10. P.513-528.

17. Majors RE. Recent Advances in HPLC: Packings and Columns // J.Chromatogr.Sci. 1980. V.18, No 10. P.488-511.

18. Majors R.E. A Comparative Study of European and U.S. HPLC Column Trends // LC-GC Mag. 1989. V.7, No 6. P.1468-1475.

19. Majors R.E. A Comparative Study of European and American Trends in HPLC Column Usage // LC-GC Inter. 1992. V.5, No 2. P. 12-20.

20. Majors R.E. Techniques for Liquid Chromatography Columns Packed with Small Porous Particles: Octadesylsilane Bonded to 10 um Lichrosorb // Anal.Chem. 1973. V.45, No 4. P.755-762.

21. Vermuyten R.H. Business Opportunity Report: Chromatography Markets, Systems, Applications // Norwalk, CT, USA. 1990.

22. Moshinskaya M.B., Vigdergauz M.S. The Evolution of the Construction and Manufacturing of Gas Chromatographs in the Soviet Union // J.Chromatogr.Sci. 1978.1. V.16, No 8. P.351-357.

23. Vigdergauz M.S. The Early Period of the Development of GC in the USSR // J.Chromatogr.Sci. 1978. V.16, No 11. P.627-633.

24. Налимов В В., Мульченко З.М. Наукометрия: Изучение развития науки как информационного процесса. М., 1969.

25. Хайтун С.Д. Наукометрия: Состояние и перспективы. М., 1983.

26. Braun Т., Bujdoso Е., Lyon W. An Analytical Look at Chemical Publications // Anal.Chem. 1980. V.52,No 6. P.617A-629A.

27. Braun Т., Bujdoso E., Schubert A. Literature of Analytical Chemistry: A Scientometric Evolution. Boca Raton, FL, USA. 1987.

28. Березкин В.Г., Королев А.А., Смирнов А.Г. Описание опубликованных газохроматографических методик путем распределения по параметрам // Завод.лаборат. 1972. Т. 38, No 5. С. 543-545.

29. Апенова С.Э. Тенденции развития аналитической химии: некоторые наукометрические индикаторы // Ж.Всесоюз.хим.общ.им. Д.И.Менделеева. 1990. Т.35, No 2. С.241-251.

30. Стромберг А.Г., Ориент И.М., Свищенко Н.М. Развитие аналитической химии в 1955-1981 годы: наукометрическое исследование // Ж.аналит.химии.1984. Т.39, No 9. С.1704-1707.

31. Delaney M.F. Chemometrics // Anal.Chem. 1984. V.56, No 5, P. 261R-277R.

32. Шаевич А.Б. Аналитика метрология - хемометрика - информатика -системный подход: их связи, общее и особенное // Ж.аналит.химии. 1992. Т.47, No 1.С.65-73.

33. Hirsch R.F. Analysis of Variance in Analytical Chemistry // Anal.Chem. 1977. V.49, No 8. P.691A-700A.

34. Леонов В.П. О методах автоматического реферирования: США // Науч,-техн. информиация ВИНИТИ. 1975. Сер.2, No 6. С.16-21.

35. Леонов В.П. Реферирование научно-технической литературы. Л., 1982.

36. Соколов А.В. Автоматизация библиографического поиска. М.,1981.

37. Шаевич А.Б. О классификации методов анализа //Ж.аналитдимии. 1992. Т.47, No 1. С.46-55.

38. Proceedings of the International Conference on General Principles of Thesauri Building. Warsaw, March 1970. Warsaw, 1970.

39. Тезаурус информационно-поисковый: Общие положения; Форма представления; ГОСТ 18383-73.

40. Яшин Я.И. Наукометрическое исследование состояния и тенденций развития хроматографических методов и аппаратуры //Ж.аналит.химии. 1989.1. Т.44, No 11. С.1941-1950.

41. Яшин Я.И. Наукометрическое исследование состояния и тенденций развития хроматографических методов и аппаратуры //Ж.аналит.химии. 1993. Т.48, No 4. С.415-426.

42. Яшин Я.И., Яшин А.Я. Наукометрические исследования и тенденции развития методов жидкостной хроматографии и аппаратуры // Ж.аналит.химии. 1999. Т.54, No 6. С. 593-602. .

43. Березкин В.Г., Викторова Е.Н. Развитие капиллярной газовой хроматографии (анализ наукометрических данных) П Ж.аналит.химии. 1988. Т.43, No 11. С.2099-2102.

44. Березкин В.Г., Ретунский В.Н. Состояние и тенденции развития аналитической хроматографии // Ж.аналит.химии. 1988. Т.43, No 1. С.166-171.

45. Березкин В.Г., Кошевник М.А. Наукометрический анализ современного состояния хроматографии//Ж.аналит.химии. 1993. Т.47, No 1. С.80-89.

46. Березкин В.Г., Малюкова И.В. Основные параметры методик в капиллярной хроматографии по данным наукометрического исследования // Ж.аналит.химии. 1997. Т. 52, No 8. €.798-799.

47. Буляница A.J1., Быстрова Е.Ю., Курочкин В.Е., Панина JI.K. Формирование пространственно распределенных структур при стационарном культивировании меланинсодержащих грибов // Тезисы II съезда биофизиков России. М. 1999. С.396-397.

48. Богомолова Е.В., Панина JI.K. Процессы самоорганизации уц диморфных грибов // Тезисы II съезда биофизиков России. М. 1999. С.392-393.

49. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. М-, 1990.

50. Арнольд В.И. Теория катастроф. М., 1990.

51. Арнольд В.И. Жесткие и мягкие математические модели // Природа. 1998. No 4. С. 3-14.

52. Misra В., Prigogine I. Time, Probability and Dynamics // Long Time Prediction in Dynamics. Eds. Horton C.W., Reichel L., Szebehely. New York, 1983.

53. Пригожин И. От существующего к возникающему. М., 1985.

54. Купи Ф.М. Статистическая физика и термодинамика. М., 1982.

55. Климонтович Ю.Л. Статистическая физика. М., 1982.

56. Климонтович Ю.Л. Уменьшение энтропии в процессе самоорганизации: S-теорема // Письма в ЖТФ. 1983. Т.9, No 23. С.1412-1416.

57. Климонтович Ю.Л. Определение сравнительной степени степени упорядоченности состояний открытых систем на основе S-теоремы по экспериментальным данным // Письма в ЖТФ. 1988. Т.14. No 7. С.631

58. Лесин Я.Б. Характеристические показатели Ляпунова и гладкая эргодическая теория // УМН. 1977. Т.32. С.39.

59. Шустер П. Детерминистский хаос. М., 1988.

60. Климонтович Ю.Л. Турбулентное движение и структура хаоса: новый подход к статистической теории открытых систем. М., 1990.

61. Van Heeringen, Dijkwel P.A. The Relation between Age, Mobility and Scientific Productivity// Scientometncs. 1987. V.ll. P. 267-293.

62. Romanov A.K., Terekhov A.I. The Mathematical Modelling of the Scientific Personnel Movement Taking into Account the Productivity Factor // Scientometrics. 1995. V.33, No 2. P.221-231.

63. Liang L.M., Zhao H.Z., Wang Y., Wu Y.S. Distribution of Major Scientific and Technological Achievements in Terms of Age Group Weibull Distribution // Scientometrics. 1996. V.33, No 1. P.2-18.

64. Romanov A.K., Terekhov A.I. The Mathematical Model of Productivity- and Age-Structured Scientific Community Evolution II Scientometrics. 1997. V.39, No 1. P.3-17.

65. Bradford S.C. Documentation. London, 1953.

66. Garfield E. Impact Factor Analysis as a Tool in Journal Evolution // Science. 1972. V.178, No 4060. P.471-479.

67. Garfield E. Bradford's Law and Related Statistical Patterns // Current Contents. 1980. V.19. May 12. P.5-12.

68. Климонтович Ю.Л. Энтропия и информация открытых систем // УФН. 1999. Т.169, No 4. С.443-452.

69. Dandeneau R.D., Zerenner Е.Н. An Investigation of Glass for Capillary Chromatography // HRC&CC. 1979. V.2, No 6. P.351-356.

70. Александров И.В., Алишоев B.P., Березкин В.Г., Буденцева М.Н., Жаботинский М.Е., Королев А.А., Шушланова О.Е. Гибкая колонка дляхроматографа // Бюлл. изобр. 1994. No 9. Авт.свид. No 1097060. Приоритет от 17.02.1983.

71. McNair Н.М., Chandler C.D. HPLC Equipment // J.Chromatogr.Sci. 1973. V.9, No 11. P.468-475.

72. Klenk H P. et al The Complete Genome Sequence of the Hyperthermophilic, Sulfate-Reducing Archaeon Archaeoglobus fulgidus // Nature. 1997. V. 390, No 6658. P.364-370.

73. Deining T.J. Facile Synthesis of Block Copolypeptides of Defined Architecture // Nature. 1997. V. 390, No 6658. P.386-389.

74. Elena S.F., Lenski R.E. Test of Synergistic Interactions among Deleterious Mutations in Bacteria //Nature. 1997. V. 390, No 6658. P.395-398.

75. Boehm T. et al Antiangiogenic Therapy of Experimental Cancer Does Not Induce Acquired Drug Resistance // Nature. 1997. V. 390, No 6658. P.404-407.

76. Fichera M.E.,Roos D.S. A Plastid Organelle as a Drug Target in Apicomplexan Parasites// Nature. 1997. V. 390, No 6658. P.407-409.

77. Slusarski D.C., Corces V.G., Moon R.T. Interaction of Wnt and a Frizzled Homologue Triggers G-Protein-Linked Phosphatidyl-inositol Signalling // Nature. 1997. V. 390, No 6658. P.410-413.

78. Iwahashi I I. et al Synergistic Anti-Apoptotic Activity between Bcl-2 and SMN Implicated in Spinal Muscular Atrophy // Nature. 1997. V. 390, No 6658. P.413-417.

79. Duan D. et al Molecular Identification of a Volume-Regulated Chloride Channek // Nature. 1997. V. 390, No 6658. P.417-421.

80. Золотов Ю.А. Аналитическая химия: логика развития в 50-90-е годы // Ж.аналит.химии. 1993. T.48,No7. С.1116-1126.

81. Рамендик Г.И. 45-я Питтсбургская конференция и выставка по аналитической химии и прикладной спектроскопии // Ж.аналит.химии. 1994. Т.49, No 11. С.1244-1246.

82. Кузьмин Н.М., Золотов Ю.А. Аналитическая химия в "Журнале аналитической химии" //Ж.аналит.химии, 1996. Т.51, No 1, С.6-24.

83. James А. Г., Martin A.J.P. Gas-Liquid Partition Chromatography the Separation and Micro-Estimation of Volatile Fatty Acids from Formic Acid to Dodecanoic Acid // Biochem.J. 1952. V.50, No 5. P.679-690.

84. James А.Т., Martin A.J.P. Gas-Liquid Partition Chromatography a Technique for the Analysis of Volatile Materials // Analyst. 1952. V.77, No 9, P.915-921.

85. Spackman D.H., Stein W.H., Moore S. Automatic Recording Apparatus for Use in the Chromatography of Amino Acids // Anal.Chem. 1958. V.30, No 7. P.11901206.

86. Gohlke R.S. Time-of-Flight Mass Spectrometry and Gas-Liquid Partition Chromatography// Anal.Chem. 1959, V.31, No 4. P.535-541.

87. Березкин В.Г. Капиллярная хроматография // Химическая энциклопедия. М., 1990. Т.2., С.308-310.

88. Клемент Р. Введение в хромато-масс-спектрометрию. М., 1993.

89. Guilhaus М., Mlynski V. Orthogonal Acceleration Time-of-Flight Mass Spectrometry and Its Advantages for Miniaturization // Pittcon' 2000. Report No 1177.

90. Cotter R.J. et al New Reflectrons and Pulsed Extraction Methods for Miniaturized Time-of-Flight Mass Spectrometers // Pittcon' 2000. Report No 1178.

91. Zubritsky E. Analysis at Home //Anal.Chem. 1999. V.71. No 11. P. 395A-398A.

92. Tsvett M. Sur la Chlorophylline Blue //Comptes Rendus. 1900. T. CXXIX. P. 842-844.

93. Rogers L B. Analytical Chemistry: The Journal and the Science, the 1950's // Anal.Chem. 1978. V.50. P.1298A-1301A.

94. Lovelock J.E. Vapour Detector for Gas chromatography // Nature. 1957. V.180,1. No 4575. P.22-23.

95. Harley J., Nel W., Pretorius V. Flame Ionization Detector for Gas Chromatography II Nature. 1958. V.181, No 4603. P.177-178.-197100. McWilliam LG., Dewar P.A. Flame Ionization Detector for Gas Chromatography // Nature. 1958. V.181. No 4611. P.760.

96. Lovelock J.E., Lipsky S.R. Electron Affinity Spectroscopy a New Method for the Identification of Functional Groups in Chemical Compounds Separated by Gas Chromatography // J.Am.Chem.Soc. 1960. V.82, No 2. P.431-433.

97. Kannen A., Ginffrida L.E. Enhancement of the Response of the H-FID to Compound Containing Halogens and Phosphorus // Nature. 1964. V.201, No 4925. P.1204-1205.

98. Березкин В.Г., Татаринский B.C. Газо-хроматографические методы анализа примесей. М., 1970.

99. Condon R.D. Design Consideration of a GC System Employing High Efficiency Golay Column//Anal.Chem. 1959. V.31,No 11. P.1717-1722.

100. Martin R.L., Waters J.C., Williams J.A. Distributions of n-paraffins in Crude Oil and their Implication to Origin of Petroleum // Nature. 1963. V.199, No 4889. P.110113.

101. Robinson R. Duplex Origin of Petroleum // Nature. 1963. V.199, No 4889.1. P. 1 13-114.

102. Bartie ER., Meckstroth E.A. A High Sensitivity, Low Cost Integrator for Gas Chromatography // Anal.Chem. 1967. V.39, No 2. P.273-274.

103. Dogani R., Borman S., Zurer P.S.,Stinson S.C. Instrumentation 1996 // Chem. & Eng. News. 1996, March 18. P.38-47.

104. Коган Ю.Д. Современное отечественное оборудование для тонкослойной хроматографии (ТСХ)// Ж.аналит.химии. 1999. T.54,No 10. С.1102-1106.

105. Gusev A.I. et at Imaging of Thin-Layer Chromatograms Using Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry // Anal.Chem. 1995. V.67, No 23. P.4565-4570.

106. Беленький Б.Г.,Виленчик JI.3. Хроматография полимеров. М.,1978

107. Barroughes J.H., Jones S.A., Friend R.H. New Semiconductor Device Physics in Polymer diodes and Transistors // Nature. 1988. V.335, No 6186. P.137-141.

108. Sailor M.J. et al Electronic Properties of Junctions between Silicon and Organic Conducting Polymers // Nature. 1990. V.346, No 6280. P.155-157.

109. Greenham N.C. et al Efficient Light-Emitting Diodes Based on Polymers with High Electron Affinities // Nature. 1993. V.365, No 6446. P.628-630.

110. Horvath C.G., Lipsky S.R. Use of Liquid Ion-Exchange Chromatography for the Separation of Organic Compounds // Nature. 1966. V.211, No 5050. P.748-749.

111. Huber J.F.K. High Efficiency, High Speed LC in Columns // J.Chromatogr.Sci. 1969. V.7, No 2. P.85-90.

112. Snyder L.R. Column Efficiencies in Liquid Adsorption Chromatography // J.Chromatogr.Sci. 1969. V.7, No 6. P.352-360.

113. Kirkland J.J. High Speed Liquid Partition Chromatography with Chemically Bonded Organic Stationary Phases // J.Chromatogr.Sci. J971. V.9, No 4. P.206-214.

114. Kirkland J.J. High Performance Liquid Chromatography with Porous Silica Microspheres // J.Chromatogr.Sci. 1972. V.10, No 10. P.593-599.

115. Horgan D.F.,Jr., Little J.N. A Comparison of Conventionally-Coated and Chemically-Bonded Stationary Phases in LC // J.Chromatogr.Sci. 1972. V.10, No 2. P.76-79.

116. Benson J.R., Woo D.J. Polymeric Columns for Liquid Chromatography // J.Chromatogr.Sci. 1984. V.22, No 8. P.386-399.

117. Kissinger P.T. et al Electrochemical Detection of Selected Organic Components of Eluate from HPLC // Clin.Chem. 1974. V.20, No 8. P.992-997.

118. Johnson D.C., La Course W.R. Liquid Chromatography with Pulsed Electrochemical Detectors at Gold and Platinum Electrodes // Anal.Chem. 1990. V.62, No 10. P.589A-597A.

119. Тальрозе В.Л. и др. Стеклянные и кварцевые натекатели для капиллярной системы напуска жидкости в масс-спектрометр // Ж.физ.химии. 1972. Т.746, No 3. С.788-791.

120. Александров М.Л., Галль Л.Н. и др. Экстракция ионов из растворов при атмосферном давлении -метод масс-спектрометрического анализа // ДАН СССР. 1984. Т. 277, No 2. С.379-383.

121. Whitehouse С М., Dreyer R.N., Yamashita М., Fenn J.B. Electrospray Interface for Liquid Chromatographs and Mass Spectrometers // Anal.Chem. 1984. V.57, No 3.1. P.675-679.

122. Rouhi A.M. Chromatography, Mass Spectrometry // Chemical & Engineering News. 1998. http://pubs.acs.org/hotartcl/cenear/ 980316/clir.htm.

123. Borman S. Peering into the Analytical Crystall Ball // Chemical & Engineering News. 1997. http://pubs.acs.org/hotartcl/ cenear/970331/peer.html.

124. Jorgenson J.W., Lukacz K.D. Zone Electrophoresis in Open-Tubular Glass Capillaries//Anal.Chem.1981. V.53,No 8.P.1298-1301.

125. Прусак B.M., Лонский Ю.А. Приборы и оборудование для капиллярного изотахофореза. М., 1990.

126. Olefirowicz Т.М., Ewing A.G. Capillary Electrophoresis in Two and Five Micrometer Diameter Capillaries: Application to Cytoplasmic Analysis // Anal.Chem. 1990. V.62, No 17. P.1872-1876.

127. Yeung E.S. et al Laser Fluorescence Detector for Capillary Electrophoresis // J.Chromatogr. 1992. V.608. P.73-77.

128. Петраш Г Г. Газоразрядные лазеры // Физическая энциклопедия. 1988. Т.1.1. С.383-386.

129. Беленький Б.Г., Комяк Н.И. Сепарационный анализ развитие, перспективы: ВЭЖХ - ВЭКЭ - микрочипы // Тез. 2-й Всероссийской конференции по истории и методологии аналитической химии. 1999. М., С. 119-120.

130. Lee Т.Т., Yeung E.S. Quantitative Determination of Native Proteins in Individual Human Erythrocytes by CZE with Laser-Induced Fluorescence Detection // Anal.Chem. 1992. V.64, No 23. P.3045-3051.

131. Xue D., Yeung E.S. Differences in the Chemical Reactivity of Individual Molecules of an Enzyme // Nature. 1995. V.373, No 6516. P.681-683.

132. Patoney G., Zen J., Liponska M. Bioanalytical Applications for Near-IR LaserDiode Fluorescence Spectroscopy // Anal.Chem. 1992. V.64, No 3. P.130A.

133. Shealy D.B. et al Use of Near-IR Fluorescence Dyes in DNA Sequence Analysis // Anal.Chem. 1993. V.65, No 3. P.138A.

134. Cohen AS., Karger B.L. High-Performance Sodium Dodecyl Sulphate Polyacrylamide Gel Capillary Electrophoresis of Peptides and Proteins // J.Chromatogr. 1987. V.397. P.409-417.

135. Guttman A., Cohen A.S., Heiger D.N., Karger B.L. Analytical and Micropreparative Ultrahigh Resolution of Oligonucleotides by Polyacrylamide Gel HPCE//Anal.Chem. 1990. V.62, No 2. P.137-141.

136. Drossman H. et al High-Speed Separation of DNA Sequencing Reactions by Capilary Electrophoresis // Anal.Chem. 1990. V. 62, No 9. P.900-907.

137. Huang X.C., Quesada M.A., Mathies R.A. DNA Sequencing Using Capillary Electrophoresis // Anal.Chem. 1992. V.64, No 18. P.2149-2154.

138. Беленький Б.Г., Зимина Т.М. От классического жидкостного хроматографа к высокопроизводительным микрофлюидным аналитическим системам (МАС-Ф)//Научное приборостроение. 1999. Т.9,No З.С.77-92

139. Andreev V.P. et al Electroinjection Analysis. Concept, Mathematical Model and Applications // J.Chromatogr. A. 1997. V.772. P. 115-127.