Aineprogramm: KEMOMEETRIA

CHEMOMETRICS

Aste: DOKTORIÕPE
Loenguid: 20 x 1h = 20h
Suunatud: valik
Harjutusi, seminare: 5 x 4h = 20h
Ainepunkte: 4.0 AP
Praktilisi töid: -
Kontrolli vorm: eksam
Kontrolltöid: 1
Seminaritöid, referaate: 30 x 2 = 60h
 
Eeldusained:
kohustuslikud: Analüütiline keemia (kood FKKM.01.012)
soovitatavad: Struktuur-omadus sõltuvused (kood FKKM.04.008)
Keemia tarkvara (kood FKKM.04.002)
 

Programmi koostas: professor MATI KARELSON

Annotatsioon:

Kursus on suunatud kemomeetria põhiliste valdkondade süstemaatilisele tundmaõppimisele ning selle tähtsamate meetodite rakendamisele konkreetsete keemiliste, tehnoloogiliste või biomeditsiiniliste probleemide lahendamiseks.

Programm:

Sissejuhatus:

Paljudel juhtudel on keemias esinevad probleemid, sealhulgas eriti keemilise tehnoloogiaga ja biokeemiliste protsesside uurimisega seotud probleemid liiga keerukad selleks, et neid lahendada lähtudes eksaktsest füüsikalisest teooriast. Samuti on tihti probleemiks usaldusväärseid katseandmeid andva metoodika leidmine või saadud andmete ühene interpretatsioon. Vastavate ülesannete lahendamiseks on välja töötatud suur hulk mitmesuguseid matemaatilisi, statistilisi ning matemaatilisel loogikal põhinevaid meetodeid, mida tuntakse koondnimetuse kemomeetria (chemometrics) nime all. Käesolevas kursuses vaadeldakse süstemaatiliselt tähtsamaid kemomeetria meetodeid ning nende rakendusi erinevates keemia ja keemiaga seotud valdkondades. Tutvutakse vastava arvutite tarkvaraga.

1. STATISTILISED MEETODID KEEMIAS

 Statistilised meetodid eksperimendi ja keemilise analüüsi vigade hindamiseks. Tõenäosus ja jaotusfunktsioonid matemaatilises statistikas. Katseandmete silumine statistiliste testide abil. t-Test ja selle mitmedimensionaalne üldistus. Vigade analüüs. Robustsed statstilised meetodid. Detekteeritavuse piiride kindlaksmääramine. Laborite-vahelise võrdluse statistilised kriteeriumid. Statistika ja kvaliteedikontroll. Üldised statistikaprogrammid (STATGRAPHICS, ADAPT, DARC/PELCO).

2. OPTIMEERIMINE KEEMIAS

 Optimeerimisprobleemid uute tehnoloogiliste protsesside ning uute keemilise analüüsi meetodite väljatöötamisel. Optimeerimine spektroskoopias ja kromatograafias. Maksimaalse informatsiooni saamise tingimused eksperimendi planeerimisel. Optimeerimine ning maksimaalse informatsiooni printsiip. Lokaalsed ja globaalsed optimumtingimused. Simpleksoptimeerimine. Teised globaalse optimeerimise meetodid. Optimeerimiskriteeriumid ning nende valiku tähtsus. Koonduvuse parandamine. Informatsiooniteooria rakendamine analüütiliste optimeerimisülesannete lahendamisel. Mitmedimensionaalne optimeerimine.

 3. SIGNAALITÖÖTLUS

Signaalitöötlus kui analüütiliste tulemuste transformatsioon informatsioonihulga kättesaadavamaks muutmiseks. Müranivoo vähendamine. Digitaalfiltrid ja maksimaalse entroopia meetodid. Kalmani filtrid ja mitmesugused paralleelsed adaptiivsed filtrid. Digitaalfiltrite süntees põhikomponentide analüüsi meetodiga. Maksimaalse entroopia meetodite rakendamine kolmemõõtmelise tuuma-magnetresonantsi andmete töötlusel. Fourier' transformatsioonil põhinevad meetodid. Fourier' silumine. Dekonvolutsiooni meetodid eksperimentaalsete artefaktide eemaldamiseks. Mitme muutuja korrelatsioonil ja ristkorrelatsioonil põhinevad elimineerimismeetodid. Pildi- ja kujundianalüüsi põhi-alused.

 4. FAKTORANALÜÜS

Faktoranalüüsi ja põhikomponentide analüüsi meetodite põhialused. Siht-testimise meetodid. Faktoranalüüsi rakendamine spektroskoopias ja spektraalanalüüsis. Segude komponentide spektrite identifitseerimine ja faktorite sügavuti profileerimine. Eksperimentaalsete artefaktide eemaldamine 2D- ja 3D-tuumamagnetresonantsi spektritest põhikomponentide analüüsi meetodi abil. Faktoranalüüsi rakendamine kromatograafias ja elektokeemilises analüüsis. Põhikomponentide analüüsi ja ositi vähemruutude meetodi kasutamine katseandmete klassifitseerimiseks ning interpolatsiooniks.

5. REGRESSIOONIMEETODID.

 Lineaarne ja multilineaarne regressioon. Funktsionaalse sõltuvuse parameetrite leidmine regressiooni abil. Mittelineaarsed regressioonimeetodid. Regressioonimeetodite kasutamine struktuur/aktiivsus- ja struktuur/omadus sõltuvuste leidmiseks.

 6. MODELLEERIMINE.

 Lihtne modelleerimine keemilise analoogia põhjal (SIMCA). Tunnusanalüüs ja selle kasutamine keemiliste ühendite toksilisuse ja bimeditsiinilise aktiivsuse ennustamiseks, materjalide ja segude koostise määramiseks ning tööstus- ja loodusseirel. Lineaardiskriminant- ja ruutdiskriminantmeetodid.

 7. INFORMATSIOONIOTSINGUD JA -TÖÖTLUS.

 Informatsiooniotsingud arvutivõrkudes. Internet, World-Wide-Web, Mosaic ja nende analoogid. Chemical Abstracts'i ja Current Contents'i andmebaasid. Raamatukogu-otsingud Interneti teenuste abil. Patendiotsingud arvutivõrkude abil. Spektroskoopia, kristallograafia, ühendite keemiliste ja füüsikaliste omaduste ning toksilisuse spetsiaalsed andmebaasid.