Об'єкт дослідження - теплофізичний процес дії лазерного променя на багатошаровий мікробіологічний матеріал. Мета дослідження - розробка математичних моделей, чисельних методів, алгоритмів і спеціалізованих моделюючих пристроїв для підвищення якості біотехнологічного процесу лазерної сегментації багатошарового мікробіологічного матеріалу за критерієм життєздатності його частин. Методи дослідження - методи математичного моделювання систем з розподіленими параметрами для формалізації задач оптимізації параметрів лазерної дії на біоматеріал, чисельні методи для розв'язання багатовимірних, нелінійних і нестаціонарних задач оптимізації, методи синтезу програмно-апаратних спеціалізованих моделюючих пристроїв для підвищення ефективності (швидкості та точності) розв'язання задач моделювання і оптимізації систем з розподіленими параметрами. Теоретичне значення отриманих результатів полягає в тому, що запропоновані математичні моделі, чисельні методи, алгоритми, а також спеціалізовані моделюючі пристрої для реалізації відповідних математичних моделей є подальшим розвитком методів математичного моделювання і програмно-апаратних засобів, що дозволяють автоматизувати процес міждисциплінарного дослідження математичних моделей теплового впливу сканованих джерел лазерного випромінювання на багатошарові мікробіологічні об'єкти. Крім того, це дає можливість здійснити ефективне розв'язання важливих прикладних задач, пов'язаних з оптимізацією теплофізичних процесів в мікробіологічних системах. Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що одержані результати можуть бути застосовані для: підвищення якості процесу ділення штучної і натуральної шкіри при лікуванні великих опіків; зварювання біоматеріалу; ділення ранніх елітних ембріонів, з метою подальшої трансплантації частин ембріонів; використання в практиці мікрохірургії, офтальмології, косметології і інших галузях. Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що удосконалена математична модель основної оптимізаційної задачі, що є багатовимірною, нестаціонарною, нелінійною і багатоекстремальною задачею оптимізації параметрів процесу лазерної локальної теплової дії на багатошаровий мікробіологічний матеріал з урахуванням обмежень на результуюче температурне поле біоматеріалу. Здійснена формалізація і систематизація прикладних задач оптимізації, які є частковими випадками основної оптимізаційної задачі. Досліджені характерні особливості їх математичних моделей, що дозволило обґрунтовано здійснити вибір методів їх чисельної та програмно-апаратної реалізації. Вперше досліджена багатоточкова крайова задача для багатошарового мікробіологічного середовища і доведена коректність такої задачі за малими збуреннями. Цей результат дозволяє гарантувати адекватність розрахункових та прикладних оптимізаційних математичних моделей, що описують процес дії променя лазера на багатошарові (N-шарові) мікробіологічні матеріали. Удосконалено пошуковий метод оптимізації основних параметрів дії лазерного променя в частині врахування специфіки параметрів сканованих лазерних джерел та математичних моделей, що заснований на композиції послідовно вживаних чисельних методів, які створюють обчислювальну структуру. Запропонована структурна схема базового алгоритму для реалізації обчислювальної структури. Це дозволяє при чисельній реалізації прикладних оптимізаційних моделей змінювати тільки композицію чисельних методів у відповідних обчислювальних структурах. Отримали подальший розвиток методи і засоби програмно-апаратної реалізації прикладних оптимізаційних математичних моделей пошуку раціональних значень технічних параметрів лазерного випромінювання для багатошарового мікробіологічного матеріалу. Запропоновані спосіб та два пристрої для реалізації математичних моделей, що дає можливість підвищити ефективність (за витратами часу і пам'яті) реалізації цих моделей та дозволяє за рахунок застосування функціонально-орієнтованих блоків для реалізації підзадач підвищити точність розв'язання прикладних задач. Дисертаційна робота виконана відповідно до науково-дослідної роботи та дослідно-конструкторської роботи Харківського національного технічного університету сільського господарства ім. Петра Василенка, де виконувалися науково-технічні роботи за темами: "Моделювання процесу теплового нагріву багатошарового біологічного об'єкта" (довідка впровадження від 21.12.2012 р., № 21-1-7/268); "Розробка методів лазерного ділення ембріонів великої рогатої худоби" (довідка впровадження від 12.04.2013 р., № 0206U000717); "Розробити і оптимізувати системи клонування, химеризації, гібридизації та біофізичної оцінки якості ооцитів, ембріонів і репродуктивної функції самців" (довідка впровадження від 12.03.2014 р., № 0111U003445); "Результати експериментальних досліджень по впливу ЕМП КВЧ діапазону на біологічні об'єкти" (акт впровадження від 4.06.2015 р., № 0104U003721).
