Решение бинарных задач потребовалось также при развитии сверхчувствительных методов анализа, позволивших, в отличие от классического инструментария, определять присутствие в полном смысле слова считанных молекул вещества.
В результате любой сигнал приобретал дискретный характер, а каждая «ступенька» отвечала единственной молекуле, которая могла быть («да») или не быть («нет») в рассматриваемом образце. Такие проблемы достаточно характерны для областей наук, в настоящее время объединяемых термином «нанотехнологии».
В них вместо обычных континуальных величин (концентрация - время - пространство) приходят a priori дискретные переменные, определяемые масштабом молекулы (атома).
Помимо дискретности переменных, нанотехнологии требуют отказа от привычных методов статистики, оперирующих огромными выборками данных, в частности, априорного нормального распределения значений экспериментально измеряемых функций состава объекта.
Примером временного разрешения бинарных задач может служить также развитие экспресс-методов анализа, когда изменение состава объекта (например, в ходе химической реакции) сопоставимо со временем, необходимым для регистрации сигнала. В этом случае вводится понятие «постоянной прибора», своего рода неделимой единицы времени, в рамках которой делается вывод об изменении состава объекта.
Задачи интегрализации результатов измерения и развития бинарных подходов имеют общим то, что в них получаемая в результате химического анализа информация выходит за рамки возможностей прямого восприятия человеческого мозга, опирающегося на жизненный опыт.
Потребитель информации вместо наглядной картины получает либо огромный массив данных, либо условный продукт его обобщения («образ»), которые формально не соответствуют его представлению об объекте. Например, человек, пробующий вино, составляет впечатление о его аромате, вкусе, послевкусии, он может даже использовать специальные термины, такие как телесность. Но если он получит таблицы чисел, характеризующих содержание сахаров, органических кислот, этанола, либо гистограммы соответствия указан-ных величин неким эталонным значениям, он не сможет соотнести их со своими ощущениями, не пройдя определенного «обучения», принимаемого на веру и не имеющего опоры в индивидуальном чувственном опыте. Все это повышает значение не методов получения информации, а скорее ее обработки и интерпретации, которая все больше смещается от области экспертизы в область машинного анализа.
Уместно отметить, что существует подход, в котором выделяют область аналитической химии, основанной на активном применении компьютеров (СOBAC). В рамках него и происходит формирование обобщенной картины мира в соответствии с критериями, направленными на решение отдельных частных задач - оценки качества продукта питания, раннего оповещения о поступлении токсичного вещества, антропогенной катастрофе, дистанционной диагностике заболевания и так далее.
Эти же особенности находят отражение в специфических терминах, фиксирующих не столько задачу анализа, сколько его пространственно-временное разрешение: on line - в режиме реального времени по месту отбора пробы, at line - по месту отбора пробы, но вне реального времени, off line - вне зависимости от указанных параметров.
Те же принципы заложены и в биохимических терминах, все больше вторгающихся в химических анализ (in vivo, ex vivo, in vitro).
Альтернативной является система передачи информации от сенсоров - field conditions (мобильные лаборатории на автомашинах, включая решение задач МЧС), remote sensing control (системы автоматических измерительных устройств с радиосвязью), в медицине - лабораторный клинический анализ и point-of-care testing (носимые диагностические устройства или простейшие тесты для применения в быту).
Можно отметить уже из приведенного перечисления, что в ряде случаев отечественная наука еще не сформировала адекватный понятийный аппарат, что способствует проникновению прямых англицизмов в научную литературу. Для ее реализации разрабатываются соответствующие средства тестирования, в том числе и для домашних условий, а это, как всегда, анализ on site.
Наконец, отметим роль пространства и времени при создании и оценке тех систем, в которых «не работают» химические законы, например, сильно разбавленных растворов, со-держащих сверхмалые дозы биологически активных соединений. Имеется в виду уровень их концентраций порядка фемто - атто - зепто - ёкто (femto - atto - zeptо - yocto) молей вещества.
Проблема достаточно актуальна, особенно для недоказательной медицины. Получаемые путем последовательного разбавления растворы в итоге теряют линейные характеристики по составу по разным причинам, этот процесс описывается стохастически, а итоговая картина приобретает характер хаоса.
Результаты измерений параметров системы соответствуют этому хаосу: можно на графиках получить практически любые зависимости, отражающие неравномерное распре-деление вещества в объеме, то есть в пространстве.
Можно сожалеть, что проблема сверхмалых концентраций часто становится объектом спекуляций, в частности, с этим связаны проблемы «памяти воды» и гомеопатии, слишком часто обсуждаемые неподготовленным социумом. Однако проблема сверхмалых концентра-ций реально существует и еще ждет своего осмысления, в том числе, в концептуальном плане, связывающем ее с нанотехнологиями.
Литература
химический анализ медицинский диагностика
[1] Золотов Ю.А., Вершинин В.И. История и методология аналитической химии. М.: Издательский центр «Академия». 2007. 461с.
[2] Избранные труды кафедры аналитической химии Санкт-Петербургского государственного университета 1983-2008. Сборник статей. СПб.: «Соло». 2008. 378с.
[3] Химический анализ в медицинской диагностике. В серии «Проблемы аналитической химии», том 11, под ред. Г.К. Будникова. М.: «Наука». 2010. 502с.
[4] Химические сенсоры. В серии «Проблемы аналитической химии», том 14, под. ред. Ю.Г. Власова. М.: «Наука». 2011. 399с.