Development of Strategic Data-Driven Approaches To Sustainable Bioprocess Modelling and Optimisation
开发可持续生物过程建模和优化的战略数据驱动方法
基本信息
- 批准号:2323695
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2019
- 资助国家:英国
- 起止时间:2019 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The development of sustainable bio-manufacturing routes for both platform and high-value chemicals (e.g. biofuels, food supplement, healthcare relevant materials) is a high priority area to establish a low carbon economy and achieve energy/food security. Bioprocesses (e.g. fermentation and photo-production) exploit the metabolic reaction pathways of different types of microorganisms, such as bacteria, yeast, and microalgae, to convert raw materials into target products. Due to the complex interaction between metabolic activities and culture fluid dynamics (industrial production systems), bioprocesses are highly sensitive to changes in operating conditions (e.g. pH, nutrient supply, culture mixing). Therefore, to maximise the process profitability and material/energy conversion efficiency, it is essential to maintain suitable operating conditions for microorganism growth and bioproduct synthesis. However, for generic large-scale bio-manufacturing systems, the amount of available information (e.g. measureable data) is often scarce and highly noisy due to the limitation on current online monitoring equipment, impeding the decision making for real-time process control and optimisation. This PhD project aims to develop state-of-the-art hybrid modelling tools to simulate and optimise complex biochemical processes. This will be achieved by coupling machine learning technologies and physically-driven methodologies to represent and recreate industrial bio-production scenarios. The models will then be combined with cutting-edge online optimisation strategies to construct real-time dynamic optimisation frameworks to predict and intensify the performance of existing bioprocesses at different scales. Particular attention of this project will be placed on the development of advanced data-driven tools through adoption and exploration of a variety of machine learning methodologies such as different types of neural networks, Gaussian Processes, ensemble learning, and reinforcement learning. The strategies will be tested for both bacterial fermentation processes and microalgal photo-production systems through extensive collaborations with research groups and industrial partners in the UK, China, and Mexico.
为平台和高价值化学品(例如生物燃料,食品补充,医疗保健相关材料)开发可持续生物制造路线是建立低碳经济并实现能源/粮食安全的高优先领域。生物过程(例如发酵和照相生产)利用了不同类型的微生物(例如细菌,酵母和微藻)的代谢反应途径,将原材料转化为靶产品。由于代谢活动与培养流体动力学(工业生产系统)之间的复杂相互作用,生物过程对工作条件的变化(例如pH,营养供应,培养混合)高度敏感。因此,为了最大程度地提高工艺盈利能力和材料/能量转化效率,必须维持微生物生长和生物产品合成的合适工作条件。但是,对于通用的大规模生物制造系统,由于当前在线监控设备的限制,可用信息的量(例如,可衡量的数据)通常很稀少,而且高度嘈杂,这阻碍了实时过程控制和优化的决策。该博士学位项目旨在开发最先进的混合建模工具,以模拟和优化复杂的生化过程。这将通过耦合机学习技术和物理驱动的方法来实现,以代表和重现工业生物生产的情况。然后,模型将与尖端的在线优化策略结合使用,以构建实时动态优化框架,以预测和增强不同尺度上现有生物过程的性能。通过采用和探索各种机器学习方法,例如不同类型的神经网络,高斯流程,集合学习和增强学习,将特别关注该项目对高级数据驱动工具的开发。这些策略将通过与英国,中国和墨西哥的研究小组和工业合作伙伴进行广泛的合作,对细菌发酵过程和微藻照相系统进行测试。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
Products Review
- DOI:
10.1177/216507996201000701 - 发表时间:
1962-07 - 期刊:
- 影响因子:2.6
- 作者:
- 通讯作者:
Farmers' adoption of digital technology and agricultural entrepreneurial willingness: Evidence from China
- DOI:
10.1016/j.techsoc.2023.102253 - 发表时间:
2023-04 - 期刊:
- 影响因子:9.2
- 作者:
- 通讯作者:
Digitization
- DOI:
10.1017/9781316987506.024 - 发表时间:
2019-07 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
References
- DOI:
10.1002/9781119681069.refs - 发表时间:
2019-12 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Putrescine Dihydrochloride
- DOI:
10.15227/orgsyn.036.0069 - 发表时间:
1956-01-01 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('', 18)}}的其他基金
An implantable biosensor microsystem for real-time measurement of circulating biomarkers
用于实时测量循环生物标志物的植入式生物传感器微系统
- 批准号:
2901954 - 财政年份:2028
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Exploiting the polysaccharide breakdown capacity of the human gut microbiome to develop environmentally sustainable dishwashing solutions
利用人类肠道微生物群的多糖分解能力来开发环境可持续的洗碗解决方案
- 批准号:
2896097 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
A Robot that Swims Through Granular Materials
可以在颗粒材料中游动的机器人
- 批准号:
2780268 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Likelihood and impact of severe space weather events on the resilience of nuclear power and safeguards monitoring.
严重空间天气事件对核电和保障监督的恢复力的可能性和影响。
- 批准号:
2908918 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Proton, alpha and gamma irradiation assisted stress corrosion cracking: understanding the fuel-stainless steel interface
质子、α 和 γ 辐照辅助应力腐蚀开裂:了解燃料-不锈钢界面
- 批准号:
2908693 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Field Assisted Sintering of Nuclear Fuel Simulants
核燃料模拟物的现场辅助烧结
- 批准号:
2908917 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Assessment of new fatigue capable titanium alloys for aerospace applications
评估用于航空航天应用的新型抗疲劳钛合金
- 批准号:
2879438 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Developing a 3D printed skin model using a Dextran - Collagen hydrogel to analyse the cellular and epigenetic effects of interleukin-17 inhibitors in
使用右旋糖酐-胶原蛋白水凝胶开发 3D 打印皮肤模型,以分析白细胞介素 17 抑制剂的细胞和表观遗传效应
- 批准号:
2890513 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
Understanding the interplay between the gut microbiome, behavior and urbanisation in wild birds
了解野生鸟类肠道微生物组、行为和城市化之间的相互作用
- 批准号:
2876993 - 财政年份:2027
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studentship
相似国自然基金
基于扎根范式、数据挖掘与fsQCA的虚拟企业供应链战略协同研究
- 批准号:72372062
- 批准年份:2023
- 资助金额:40 万元
- 项目类别:面上项目
数字经济下企业隐私数据治理:动机、战略行动和绩效
- 批准号:72302077
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
大数据驱动的管理与决策研究专家组战略研讨与交流
- 批准号:92146006
- 批准年份:2021
- 资助金额:160.0 万元
- 项目类别:重大研究计划
统计优化与学习天元数学交流项目
- 批准号:12126201
- 批准年份:2021
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:数学天元基金项目
共享航次计划数据质量控制最佳实践战略研究
- 批准号:42149102
- 批准年份:2021
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:专项基金项目
相似海外基金
Mental Health and Occupational Functioning in Nurses: An investigation of anxiety sensitivity and factors affecting future use of an mHealth intervention
护士的心理健康和职业功能:焦虑敏感性和影响未来使用移动健康干预措施的因素的调查
- 批准号:
10826673 - 财政年份:2024
- 资助金额:
-- - 项目类别:
University of Louisville Biomedical Integrative Opportunity for Mentored Experience Development -PREP (UL-BIOMED-PREP)
路易斯维尔大学生物医学综合指导经验开发机会 -PREP (UL-BIOMED-PREP)
- 批准号:
10557638 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Origins and Benefits of Biologically Active Components in Human Milk
母乳中生物活性成分的来源和益处
- 批准号:
10683486 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
2/2 IMPRroving Outcomes in Vascular DisEase - Aortic Dissection (IMPROVE-AD)
2/2 血管疾病的改善结果 - 主动脉夹层 (IMPROVE-AD)
- 批准号:
10663555 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别: