Тема 1. Основные этапы решения задач фармации с использованием компьютерных технологий

ФАРМАЦИ́Я (от греч. pharmakeia - лекарство, применение лекарства) - совокупность научно-практических дисциплин, в задачи которых входит изучение, добывание, хранение, исследование, изготовление и отпуск лекарственных средств. Вместе с фармакологией составляют науку о лекарствах. Основные задачи фармации реализуются на базе научно-исследовательских институтов, фармацевтических предприятий, контрольно-аналитических лабораторий и аптек.

Решение задачи с помощью компьютерных технологий включает в себя следующие основные этапы, часть из которых осуществляется без участия компьютера.

1. Постановка задачи:

- фоpмулиpовка условия задачи;

- опpеделение конечных целей pешения задачи;

- описание исходных данных (их типов, диапазонов величин, структуры и т.п.) - формализация данных;

- определение формы выдачи результатов;

Важнейшим признаком грамотного специалиста является умение поставить задачу, то есть сформулировать ее таким образом и на таком языке, чтобы ее однозначно понял любой, кто будет участвовать в ее решении.

Постановка задачи, как правило, начинается с ее описания (фоpмулиpовки). Делается это на обычном языке, самыми общими фразами. При этом подробно описывается исходный объект, условия, в которых он находится, и желаемый результат, иначе говоря, отправной и конечный пункты моделирования.

По характеру постановки все задачи можно разделить на две основные группы.

К первой группе можно отнести задачи, в которых требуется исследовать, как изменятся характеристики объекта при некотором воздействии на него. Такую постановку задачи принято называть «что будет, если?..».

Вторая группа задач имеет такую обобщенную формулировку: какое надо произвести воздействие на объект, чтобы его параметры удовлетворяли некоторому заданному условию? Такая постановка задачи часто называется «как сделать, чтобы?..».

Исходя из формулировки поставленной задачи, вытекают конечные цели решения задачи.

Цель решения задач типа «что будет, если...» — определение последствий воздействия на объект и принятие правильного решения.

Цель решения задачи «как сделать, чтобы...» — создание объектов с заданными свойствами.

Примером задачи, решаемой при изготовлении лекарственных средств, может служить решение задачи о получении химического раствора заданной концентрации.

Постановка задачи: «Химический раствор объемом 5 частей имеет начальную концентрацию 70 %. Сколько частей воды надо добавить, чтобы получить раствор заданной концентрации?»

2. Анализ задачи и построение модели:

- анализ существующих аналогов моделей;

- разработка структур данных;

- pазpаботка математической модели;

Моделирование — решение задачи путем построения и изучения модели.

Наибольшее количество задач моделирования, как правило, являются комплексными. Решение таких задач начинается с построения модели для одного набора исходных данных. Иначе говоря, прежде всего, решается задача «что будет, если?..». В редких случаях, но все же бывает, что конечная цель достигается после первого же эксперимента. Чаще этого не случается, и тогда проводится исследование объекта при изменении параметров в некотором диапазоне. И наконец, по результатам исследования производится подбор параметров с тем, чтобы модель удовлетворяла некоторым проектируемым свойствам.

В нашем примере, на основе известных математических формул для расчета концентраций веществ, с учетом типов исходных данных, диапазоном их величин и структуры (этап формализации данных п.1) строится формула для расчета концентрации заданного химического раствора (разработка математической модели).

3. Разработка алгоритма:

- выбор метода проектирования алгоритма;

- выбор формы записи алгоритма (блок-схемы, псевдокод и др.);

- выбоp тестов и метода тестиpования;

- проектирование алгоритма.

В нашем примере, на основе разработанной математической модели (формулы для расчета концентрации заданного химического раствора) описывается последовательность действий для расчета – проектируется алгоритм.

4. Реализация модели с использованием компьютерной технологии:

- выбор языка программирования;

- уточнение способов организации данных;

- запись алгоpитма на выбpанном языке пpогpаммиpования.

С использованием компьютерной технологии (того или иного языка программирования) алгоритм записывается в виде программы, которая позволяет рассчитать концентрацию химического раствора для разных исходных данных.

5. Тестиpование и отладка:

- синтаксическая отладка;

- отладка семантики и логической стpуктуpы;

- тестовые pасчеты и анализ pезультатов тестиpования;

- совершенствование пpогpаммы.

Для тестирования выполняют вышеописанные действия и проверяют правильность работы программы. Для нашего примера: сначала проводится расчет концентрации при добавлении 1 части воды. Затем модель пересчитывается с разными исходными данными и строится таблица концентраций при добавлении 2, 3, 4... частей воды.