由于操作参数和工艺指标之间有着错综复杂的非线性关系，生物过程模拟并非易事，通常涉及到对传质、传热、传能和生化反应的模拟。图1列举了发酵过程主要操作条件对传质速率、底物浓度等中间参数以及细胞生长，产物形成等发酵指标参数的影响。  
以溶氧过程的计算机模拟为例，其计算分为至少两部分，一是氧传质速率的计算（OTR），二是微生物摄氧速率的计算（OUR），这一过程可以用如下公式描述：
    基于以上基本原理，我们搭建了溶氧过程的动态模型。模型后台运行在我们的服务器上，前端以可交互网页应用的形式展示。该网页应用包括三个分页面，其中Equilibrium分页展示的是图2所示的传质与生化反应的之间的平衡关系。通过拖动相应的进度条，可以考察搅拌转速，通气量，以及菌体浓度等参数对拟稳态下溶氧浓度的影响。Dynamics页面展示的是在一组给定的操作条件下，溶氧浓度从0达到平衡的动态过程曲线。
 
模拟器网址：http://dm.parallel-bioreactor.com/do?t=2
Simulation分页更直观的展示改变操作条件后溶氧重新达到拟稳态的过程。用户既可以直接设定kLa的值，也通过勾选Model框后，设定搅拌转速rpm和通气量（通风比）vvm，程序根据经验公式计算kLa；还可以通过调节氧气浓度yO2和操作压力Pressure，考察这两个参数对溶氧过程的影响。针对含微生物或者细胞的反应体系，用户可以调节qO2和X滑动条，设置比耗氧速率和细胞量，勾选M-M eq.选框后程序将根据米氏方程计算摄氧速率。Simulation Speed滑动条可以允许用户设定时间流逝速度，默认数值1即为模拟速度与现实速度相同。点击run/pause按钮可以控制模拟的开始与结束，点击reset按钮可以重置模拟过程。
模拟器网址：http://dm.parallel-bioreactor.com/do?t=3
结语
本应用以溶氧过程的模拟为例，帮助用户更好地理解溶氧过程以及生物过程计算机模拟的魅力。这些是生物过程数字孪生的基本组成要素。生物过程模拟是一个复杂的问题。在实际应用中，需要根据不同型号的反应器设置相应的模型参数，模拟准确度与参数的设置高度相关。接下来，我们将会陆续开放包含有更多细节的数字孪生模拟器，请持续关注！

在模拟器网页中，随了溶氧过程的模拟，还有PID、放大计算等应用，如遇问题需进一步交流可通过下方微信与我们进行交流。  
迪必尔智能科技（深圳）有限公司，TJX，是迪必尔生物（上海）有限公司为推进生物反应器基础技术开发而成立的全资子公司。迪必尔生物成立于2012年，是国内首家将微小型平行生物反应器商业化并整合到实验室自动化工作流程中制造商。TJX由公司三位创始人名字首字母组成，同时也代表了技术(Technology), 征途(Journey) 和对未知(X) 的探索(eXploration) ，这也是迪必尔智能科技的使命和自我定位。

TJX致力于提升生物制造数字化水平，通过机器学习、智能生物传感器以及基于云技术的数据监测和分析搭建数据驱动的智能制造平台，在协助科学家开展研究的同时提升生物制造的效率。

生命科学依然在挑战中前行，生物反应器技术是这条产业链上不可或缺的重要一环。面向未来场景的科研和生产，对新技术充满想象，但这更需要通过扎实的基础，包括跨学科的技术集成去实现、去满足，这是TJX所希望做的！
 
参考文献
【1】《新一代发酵工程技术》周景文、陈坚，等。科学出版社，ISBN：9787030684059