External biofluid modeling :
gravitactic bioconvection
Dòng chảy sinh học (Bio-fluids) gồm có 2 loại : Dòng máu và dòng chảy vi sinh vật.
Vi sinh vật gồm có 2 loài :
- Di chuyển bằng đuôi (Flagella)
- Di chuyển bằng vây (Cil)
Chúng có 4 trạng thái tương tác với môi trường :
- Các loài bơi ngược chiều gia tốc trọng trường (gravitaxis)
- Các loài bơi về hướng các chất hóa học (chemotaxis)
- Các loài di chuyển cùng chiều hoặc ngược chiều ánh sáng (phototaxis)
- Các loài chuyển động vòng tròn - tạo với trục ngang hoặc đứng một góc alpha (gyrotaxis)
Nếu như ta quan sát hiện tượng nước sôi, các bọt nước tập trung ở mặt thoáng, ta sẽ thấy chúng tạo thành những ô lục giác, đó là do sự đối lưu nhiệt trong lòng chất lỏng.
Còn đối với các vi sinh vật, chúng có khuynh hướng tập trung lên mặt thoáng và khi chúng tập trung dày đặc, chúng sẽ có khuynh hướng quay ngược lại mặt đáy, chúng sẽ tạo ra các ô tam giác, lục giác trên bề mặt chất lỏng.
Một môi trường hệ các vi sinh vật sẽ được mô hình hóa bởi 3 thông số :
- Tốc độ bơi trung bình của các vi sinh vật.
- Hệ số khuếch tán.
- Mật độ.
Chúng ta dùng hệ bốn phương trình vi phân để có thể dự đoán được trạng thái của hệ vi sinh vật mà chúng ta quan sát.
Đây là một hướng đi rất còn mới trên thế giới, đó là sự kết hợp giữa toán học và sinh học để quan sát một hệ sinh vật, có rất nhiều tiềm năng trong tương lai. Hiện nay người ta mô hình hóa sự đối lưu của dòng sinh học để trị chứng vô sinh, tuy nhiên chúng còn hạn chế là do số tinh trùng không thể sinh sản vô tính nên chúng ta không thể tìm được mật độ như chúng ta mong muốn.
Ngoài ra nếu áp dụng ở Việt Nam, chúng ta có thể khảo sát môi trường sinh thái trên sông Sài Gòn, tìm hiểu có bao nhiêu loài sinh vật trong đó, loài nào tiêu diệt loài nào. Chúng ta sẽ mô hình hóa chúng để làm cho môi trường nước sông Sài Gòn ngày một sạch hơn, cải thiện môi trường sống của con người.
Tóm tắt bài báo cáo của TS. Nguyễn Quang Trí (tri.nguyen-quang@polymtl.ca) báo cáo tại 301B10 trường ĐH Bách Khoa TP. HCM