Auro教授阿施施萨哈检查机械工程师如何为生物学和医学科学的进步以及工程领域,生物学和医学有潜力改变人类健康
机械工程

各种工程学科在生物学和医学科学的进步做出了巨大贡献。本文检视机械工程师从事人造机器如何开发一个理解自然的机器的生命科学和工程领域,现代生物学和医学可以解锁自然世界的秘密。

学科的性质,机械工程设计和施工中发挥了先锋作用无生命的机器使用无生命的资源——人造的机器。另一方面,生物学和生命科学对我们理解动画世界做出了巨大贡献——自然的机器。

技术进步在不同学科的工程有生物学和医学领域受益匪浅。所有学科的工程师需要有基本的了解[1]的其他领域的学习和其他学科领域的研究中,从而使他们在团队中工作,理解语言和与其他学科和领域。

这是可以做到,只要灵活的学术课程可以在工程和医疗机构,实现鼓励工程师交叉学科界限[2],加强创新虽然跨学科和多学科研究[3]。

机械工程师与专业化生物学/生命科学可能想追求研究的医学科学家而不是做一个正式的本科课程在医学和练习作为一名医生。医学科学家和一个机械工程主要会做大量释放生物学和生命科学的奥秘。

的理解生物学和生命科学可以被明显增强即可形成如何通过传递现象的机理函数性质[4]的物种,动力,能源和费用发生在时间和空间多尺度环境[5]如表1所示。细胞是生命体的基本单位,严重依赖分子和量子传输过程的功能。

表1: 现象学方程管理运输现象

变化量 运输/力场变量 传输系数 Phenome-nological法律,一年 对法律Phenomeno-logical方程 从微观宏观参数交互 电阻(R),流和力场类比
质量

(JD)

浓度(c) 扩散系数(D) 菲克定律,1855 JD=,ddc / dx D = vλ/ 3 Δc / R质量
动力,,

(JV),,

达西

(JD)

速度(u) / (p)的压力,渗透 粘度系数(µ),渗透率(ξ),,

孔隙度(φ)

牛顿定律,,

达西定律,1856

Jv= -µdu / dy

JD= - dp / dx(ξ/µ)

JvJ =D

µ=ρNvλ/ 3

ρN=粒子密度

v =粒子速度

λ=平均自由程

Δp / R液压,,

Δp / R达西

能源

(J)

温度(T) 导热系数(k) 傅立叶定律,1822 J=我/ dx k =ρNcvλ/ 3

c=粒子比热

ΔT / R
负责

(J)

潜在(Φ) 电导率(σ) 欧姆定律,1827 J= -σdΦ/ dx σ=ρc2λ/ (mv)

m =粒子质量

q =收费

ρc=电荷密度

ΔΦ/ R

现代科技革命


生物学等不同领域的研究工程、科学和管理/财务寻求向四个主要贡献现代技术革命,即纳米技术,生物技术、能源技术和科学计算。一个常见的线程连接上面的主要科学革命是热力学中,如表2所示。

是不必要的复杂的热力学所起的作用在解开大自然的奥秘和总是掌舵的每一项技术革命见证了科学界。麦克斯韦的风景如玻耳兹曼,吉布斯,普朗克,爱因斯坦,薛定谔,狄拉克,Onsager费米,Prigogine,冯·诺依曼,费曼,玻色,萨哈,李普曼,德坚涅Bejan [6,7),变得尤其重要,而寻求统一的主线对自然世界的理解。

语言是学会从自己的母亲。数学是科学的语言。热力学是科学之母。

表2:热力学与现代技术革命

现代科技革命 热力学的链接
纳米技术 微纳尺度和量子传输
生物技术 吉布斯生物能量学,生物燃料
能源技术 在能源和环境中(火用),燃料电池
科学计算 可逆量子计算,信息,沟通

表3列出了热力学研究的类型和水平进行不同的领域和学科的工程和科学。中央主题连接所有不同类型的热力学研究熵。表4给出了不同配方的熵的细节类型和他们的支持者。

表3: 类型的热力学研究

类型的研究 特征188bet亚洲体育
平衡/经典热力学 宏观,连续体,过程之间的平衡态
统计热力学 微观,微粒
非平衡/不可逆过程热力学 耗散系统,附近的平衡,远离平衡状态,线性的,非线性
生物热力学 上下文的生物体,bio188betsportchemisry,生物工程,生物物理学
纳米热力学 小系统,纳米尺度
量子热力学[8] 不可逆量子力学和热力学[9]

表4:类型的熵[10]

熵值类型 熵规定,一年 熵的表达式,年代
平衡 克劳修斯,1850 ∫δQ / T

Q =热量转移,,

T =温度

构型 玻耳兹曼,1872 kBlnW

kB=玻耳兹曼常数

W =热力学概率

统计 吉布斯,1878 - kB∑p现况

p=微观状态的概率

量子 冯·诺依曼,1927 - kBTr(∑ρlnρ)

Tr =跟踪

ρ=量子力学系统的密度矩阵

信息 香农,1948 ∑p日志(1 / p)

p=事件的概率

非相加 Tsallis,1988 kB/ (q1) (1 -∑p)

p=概率

q =熵的指数

量子热力学领域的研究[11]将来还打算解开秘密的细胞和分子生物学。识别的起源,模式和途径不同的运输事业所需要的原料见证的完整过程发生在细胞水平上的生物物种。

机械工程与生物/医学的协同作用


机械工程研究与现代生物学和医学的许多领域如表5中给出。

表5:机械工程与现代生物学和医学的关系

现代生物学和医学 机械工程 把课程
BioFluid流 现代先进的流体力学 1)生物热力学、2)量子热力学,

3)力学和热力学的生物系统,,

4)高级应用计算流体力学/动力学

5)Python编程语言接口来平衡,非平衡,统计,纳米,生物和量子热力学模拟

生物能疗法,分子机器 非平衡热力学和量子[5],现代/高级工程热力学
生物力学 现代力学
生物纳米技术和生物运输 微机电系统和微纳流体[5]
生物系统的建模与仿真 计算流体动力学[5]

今天,仿真驱动医疗诊断和治疗,已成为生物学和医学科学的一个组成部分[12]异构计算硬件的可用性。医学科学家需要开发的理解造成的潜在物理治疗通过他们的研究人类健康相关的问题。最小化的区别实际表现v / s预测性能,重要的是要知道所有涉及的运输机制及其现象已经表1所示。

与把课程、教学/学习教育学如表5所示,可以提高机械工程毕业生倾向于追求事业的理解医学科学家和那些寻求替代的职业机会。

结论


跨学科的理解自然的机器可以同样受益的领域工程,现代生物学和医学可能导致释放自然世界的运作背后的秘密。

作者:
Auro阿施施萨哈
机械工程教授,
机械工程系
建设工程学院
本地治里- 605 014
印度
电子邮件:asaha@pec.edu

参考文献
1.韦特,G.N.韦特,l2007.分子和细胞生物学申请工程师,麦格劳-希尔,纽约。
2.Gautam Biswaset al。2010.在印度的工程教育:现状,问题和建议,Narosa出版社Pvt。有限公司,新德里。
3.Ekwkwe,N。和伊斯兰教,N。2012.颠覆性技术,创新和全球设计:新兴的影响,信息科学参考,好时。
4.罗德里戈·索托,2015.分子运动论和运输现象,牛津大学出版社,纽约。
5.Auro阿施施萨哈,2017年,机械工程明天必须futureproof最大化的技术,,//www.bjgzb.com/2017/06/06/mechanical-engineering-futureproof-tomorrows-technology/
6.Adrian Bejan2016.生命的物理学,圣。马丁的出版社,纽约。
7.Adrian Bejan2017年,在热力学进化,应用物理评论,4,011305.
8.W。Muschik,2007.为什么有那么多“学校”热力学的吗?大幅减退im Ingenieurwesen,71年,页。149 - 161。
9.大卫。Castelvecchi,2017.量子和热力学定律升温,自然,543年,597 - 598。
10.Auro阿施施萨哈,2017年,非平衡热力学和量子模拟、梅伊- 86。M.Tech。(ET)第二学期,课堂讲稿,本地治里工程学院,本地治里
11.Auro阿施施萨哈,现代量子热力学的——从创新见解和发现,手稿在准备。
12.萨哈,一个。一个,et al。2013.先进的CFD建模使用GeForce gpu,国际期刊的机械工程和计算机应用,1,页。61 - 69。

//www.bjgzb.com/wp-content/uploads/2018/01/biomedical-1024x580.jpg//www.bjgzb.com/wp-content/uploads/2018/01/biomedical-300x300.jpg大卫baillie gifford机械工程错过了生物医学,医疗保健、机械、医学技术
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