用于确定提供聚合物的目标生物降解能力的生境描述符值的方法与流程

本发明涉及用于确定提供预定聚合物的目标生物降解能力的生境描述符值的方法、设备和计算机程序产品。此外，本发明涉及一种用于训练数据驱动的生物降解模型的训练方法、训练设备和训练计算机程序，该数据驱动的生物降解模型能够由用于确定生境描述符值的方法、设备和计算机程序产品利用。此外，本发明涉及提供用于确定生境描述符值的接口的方法和设备。

背景技术：

1、一般来说，聚合物由于其广泛范围的应用特性而广泛用于工业和/或日常使用的产品中。聚合物的用途涵盖涂料、个人护理产品、洗涤剂、润滑剂、包装件和泡沫。然而，另一方面，这种广泛传播的应用导致了含有用过的聚合物的大量废物。虽然实际上在大多数情况下是聚合物的耐久性使得其在许多用途中受欢迎，但是正是这种耐久性导致了废物管理中的许多问题，具体地是因为聚合物在废物中也是耐久的。具体地，如果不可生物降解的聚合物没有被适当地收集在预期废物流中，这可导致微塑料污染和环境中的生物累积增加。因此，不仅需要会分解的聚合物，还需要在产品设计过程的早期阶段考虑到关于聚合物的生物降解能力的知识。此外，对于包含可生物降解的聚合物的产品的后续废物管理，还可能重要的是知道在哪些条件下聚合物将最佳地生物降解以及在哪些条件下聚合物可能不会生物降解。这允许考虑已经在设计过程中的聚合物的后续废物管理。因此，提供以计算成本低廉的方式准确预测聚合物将生物降解的条件的可能性将是有利的。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供允许准确确定聚合物将生物降解的条件的方法、设备和计算机程序产品，该方法、设备和计算机程序产品计算成本低廉，并且可以稳健地应用于新聚合物。此外，本发明的另外的目的是提供允许提供生物降解模型的训练方法、训练设备和计算机程序产品，该生物降解模型可用于该方法、设备和计算机程序产品中，并且可被训练以通过利用较少的计算资源来提供良好的确定准确度。

2、在本发明的第一方面，呈现了一种计算机实现的方法，该方法用于确定提供预定聚合物的目标生物降解能力的生境描述符值，其中该方法包括：a)提供目标生物降解能力，其中生物降解能力指示聚合物的生物降解特性；b)提供指示与聚合物的物理化学特性相关联的聚合物的数字表示；c)提供生物降解生境，其中生物降解生境指示影响聚合物在相应生境中的生物降解的生境描述符，其中生境描述符指示生境的环境特性；d)基于所提供的生物降解生境提供生物降解模型，其中生物降解模型适于确定允许在生物降解生境中满足目标生物降解能力的聚合物的生物降解的生境描述符值，其中生物降解模型是相对于生物降解生境而参数化的数据驱动模型，使得其基于目标生物降解能力和物理化学特性来确定生境描述符值；以及e)基于所选择的生物降解模型、目标生物降解能力和聚合物描述符确定聚合物的生境描述符值。

3、由于生物降解模型特别适于确定允许在相应生境中满足目标生物降解能力的聚合物的生物降解的生境描述符值，因此可以非常准确地确定相应生境的生境描述符值。此外，由于生物降解模型针对一种或多种特定生物降解生境进行了专门训练，因此训练所必需的训练数据变得更少，并且生物降解模型在确定不属于训练数据集的新聚合物的生物降解方面变得更加灵活。因此，该方法允许准确确定生境描述符值，这不仅计算成本低廉，而且也可以灵活地应用于新聚合物。

4、此外，由于利用了包含聚合物的物理化学信息的物理化学特性，例如聚合物的量子化学信息，如聚合物在水和辛醇中的溶解度或摩尔质量，因此可改进相应生物降解模型的训练。具体地，利用物理化学特性允许用较少的训练数据训练此类模型，因为需要学习的一些相关信息已经通过使用物理化学特性呈现给模型。这进一步允许节省提供训练数据集所需的测试和实验。

5、该方法是指一种计算机实现的方法，因此可以由适于例如通过运行相应计算机程序来实施该方法的通用或专用计算机加以执行。该方法适于确定，特别是预测预定聚合物的生境值，该生境值允许预定聚合物以预定目标生物降解能力进行生物降解。可生物降解的聚合物是指可通过生物过程降解的聚合物，具体地，可生物降解的聚合物可指可被细菌和/或真菌同化以生产环境友好产品的聚合物，即分解成无污染的残余物，例如通过生产矿化的碳和/或生物质。一般来说，所确定的生境描述符值可以是指生境的环境特性的一个或多个量化。例如，生境描述符值可以仅指一个值，例如相应生境中的盐浓度，或者可以指多于一个值，例如可以指值范围，例如盐浓度范围。

6、一般来说，生物降解能力指示聚合物的生物降解特性。具体地，生物降解能力是指降解的量度，即由生物过程引起的聚合物分解，即包括参与降解过程的生物材料，特别是微生物的过程。因此，生物降解能力不是指不包括微生物活性的纯化学降解过程。目标生物降解能力可指聚合物的生物降解能力的任何量化。生物降解能力是聚合物的固有特性。在此上下文中，聚合物的固有特性是指由聚合物的性质(即其结构、组成等)引起并因此反映聚合物性质的聚合物的特性，就具体上下文而言。具体地，当存在于具体的生物活性环境中时，生物降解能力反映了聚合物的性质。例如，目标生物降解能力可仅指一个值，例如，聚合物在相应生境中的半衰期，或可指多于一个的值，例如，可指聚合物在具体生境中随时间的降解函数。优选的是，聚合物的目标生物降解能力是指聚合物的矿化特性、生物转化特性和/或分解半衰期中的任何一者。优选地，生物降解能力是指在预定时间段之后的生物降解百分比值。此外，生物降解是聚合物的技术特性，即聚合物生物降解的知识强烈影响聚合物的技术适用性和利用。

7、一般来说，聚合物可为任何聚合物。优选地，目标聚合物是合成聚合物。在实施方案中，合成聚合物可以是由一种或多种起始材料(诸如单体)通过化学生产而产生的并且包含至少两个单体单元的化合物。单体单元可被视为聚合物的亚单元。聚合物可通过通常已知的聚合技术由单体制备。聚合物可由单一类型的单体或由不同的单体生产。该聚合物可通过单一聚合技术或通过不同聚合技术的组合来生产。单体单元可随机分布或可作为嵌段存在于聚合物中。聚合物可为线性聚合物。该聚合物可为支化聚合物。该聚合物可为交联聚合物。聚合物可在聚合后进行化学改性。

8、在第一步骤中，该方法包括提供指示聚合物的生物降解特性的目标生物降解能力。具体地，提供可指从用户使用例如相应的输入单元的输入接收目标生物降解能力。此外，提供还可指访问已经存储了目标生物降解能力的存储单元。此外，该提供还可包括例如经由网络连接从其他来源接收目标生物降解能力，并提供所接收的生物降解能力。一般来说，目标生物降解能力可指一个目标值，例如聚合物在具体生境中的目标半衰期，或可指聚合物在具体生境中应该满足的值范围。此外，目标生物降解能力也可指任何类型的目标函数，例如，生物降解的及时序列。例如，目标生物降解能力可指示聚合物在第一时间范围期间应具有第一生物降解能力值范围，并且然后在随后的时间范围期间应具有第二目标生物降解能力值范围。此类更复杂的目标生物降解能力在下述情况下可以是有利的，其中例如由于环境的适时变化(如白天/夜晚变化)或由于对生境描述符的控制(如在化学反应器中)，生境描述符值可以在生境中变化。

9、另外，该方法包括提供指示聚合物的物理化学特性的聚合物的数字表示。具体地，提供可指使用例如相应的输入单元从用户的输入接收数字表示。此外，提供还可指访问已经存储了数字表示的存储单元。此外，该提供还可包括例如经由网络连接从其他来源接收物理化学特性，并且将所接收的物理化学特性作为数字表示来提供。具体地，聚合物的物理化学特性可通过聚合物物理化学参数来量化。此外，指示聚合物的物理化学特性或与该聚合物的物理化学特性相关联被定义为允许访问物理化学特性的信息。例如，数字表示可直接包括物理化学特性，例如以相应量的值的形式。然而，数字表示也可为到相应物理化学特性的链接，经由该链接可访问物理化学特性，或数字表示可指与物理化学特性相关联的标识符，并且允许利用相应的查找存储装置来访问物理化学特性。此外，数字表示也可指允许使用一个或多个已知关系导出物理化学特性的信息。例如，聚合物的合成规格或结构式可被用作数字表示，允许使用已知的化学和物理定律和关系来导出相应的物理化学特性。

10、一般来说，在整个以下描述中，如果没有明确定义，提及参数或特性包括提及相应的量和该量的具体值两者。例如，作为温度的参数总是指作为温度的量，并且也指为该量设置的温度的具体值。因为在大多数情况下，对于不同的实施方案和应用情况，参数的显式值可不同，所以通常不提及该值。然而，提供参数或特性通常意指提供量，例如值是温度的信息，以及量或特性本身的值。

11、优选地，数字表示包括聚合物物理化学参数，优选地，涉及聚合物描述符，其中聚合物物理化学参数指示聚合物的物理化学特性。具体地，聚合物物理化学参数是量化聚合物物理化学特性的参数的指示。在此上下文中，术语“物理化学特性”是指聚合物的物理和/或化学特性。然而，数字表示也可以被提供为使得其允许导出聚合物物理化学参数，例如，通过提供聚合物的表示，其相应的聚合物物理化学参数已经被存储或者可以例如通过相应的聚合物描述符计算来确定。优选地，数字表示是指聚合物的配方、结构式、商标名称、iupac名称、化学标识符和cas号中的至少一者。

12、在优选实施方案中，聚合物物理化学参数指示量化聚合物的亚组的物理化学特性的参数。在该实施方案中，还可提供数字表示，使得其允许通过确定聚合物的亚组来导出聚合物物理化学参数，并且基于所确定的亚组的物理化学特性来确定聚合物物理化学参数。一般来说，亚组是指聚合物的一部分，其中聚合物的所有亚组一起形成聚合物。例如，亚组可指聚合物的一部分，其中亚组沿着链或网络连续链接在一起以形成聚合物。优选地，聚合物的亚组是指描述聚合物的一部分的重复单元，当重复时生产完整的聚合物链。然而，在一些情况下，亚组也可指聚合物中不重复的单个部分。此外，优选的是，亚组包含重复的部分，例如，聚合物的亚组可包括也存在于其他亚组中的重复核心和不存在于其他亚组中的另外的附加部分。优选地，亚组是指聚合单体或低聚物片段中的至少一者。更优选地，亚组是指聚合单体。在此上下文中，聚合单体是指其聚合后的单体，有时也称为“单体单元”或“单体”。具体地，聚合单体不是指在聚合之前存在于反应混合物中的单体，即原材料，而是指衍生自在聚合期间或之后已经改变的单体的重复单元。因此，针对聚合单体确定的亚组描述符不同于聚合前针对未反应单体确定的亚组描述符。发明人已经发现，特别是聚合单体允许从聚合单体的亚组描述符中确定聚合物描述符，这允许确定模型准确地确定聚合物的生境描述符值。在优选实施方案中，聚合物的数字表示包括作为分子模型提供的亚组，该分子模型指示其聚合后亚组的化学结构。甚至更优选地，以适合于量子化学计算的方式确定亚组的分子模型，该量子化学计算涉及表示聚合物内亚组的特性的多个原子及其连接性。此外，作为将亚组视为单体结构的亚组分子模型的替代方案，也可以利用涉及低聚物模型的分子模型，其考虑了该聚合物中亚组的相邻分子结构的影响。

13、一般来讲，如果聚合物的数字表示不直接包括聚合物的物理化学参数，则优选的是通过确定该聚合物的亚组来测定聚合物的物理化学参数。例如，可利用已知方法确定聚合物的相应亚组。然而，优选的是，聚合物的亚组的确定根据本发明稍后描述的实施方案执行。具体地，优选的是亚组被确定为使得在聚合物中不同亚组的原子之间，键尽可能最少地极化，并且优选地具有尽可能小的键序(例如，cc单键)。另外，优选的是表示聚合物的亚组然后包括与聚合物相同数量的活性非氢原子。除了活性原子之外，亚组还可包含另外的原子，在计算亚组的物理化学参数期间可忽略这些另外的原子。此外，优选的是以这样一种方式确定亚组，即包括用不同聚合技术构建的部分的聚合物被很好地覆盖并满足上述条件。示例是用作聚氨酯的成分的聚醚。一般来说，可生成具有聚合物部分之间的多个反应的数据库或档案，并且可从反应的相应结构中导出亚组。例如，可利用具体化学物质如smiles和smarts以容易地衍生出聚合物的亚组。例如，可生成反应smarts的数据库，然后基于相应聚合物的聚合，可选择对应的反应smarts。从所选择的反应smarts中，能够直接导出聚合物单体的smiles，例如，可使用rdkit从单体的smiles中确定smiles，即亚组的原子数量和连接性。

14、所确定的聚合物亚组与亚组物理化学参数相关联，这些物理化学参数指示量化聚合物中亚组的物理化学特性的参数。具体地，优选的是，如果聚合物物理化学参数不是由数字表示直接提供的，则通过确定亚组中的每个亚组的相应亚组物理化学参数来确定聚合物物理化学参数，并且基于亚组的亚组物理化学参数来确定聚合物物理化学参数，例如通过求平均。因此，该方法优选地包括首先从聚合物的数字表示中提供或确定聚合物的亚组，然后确定或提供这些亚组的亚组物理化学参数，即，量化物理化学特性的参数值，并且然后基于每种聚合物的亚组物理化学参数确定聚合物的物理化学参数。

15、优选地，聚合物物理化学参数是指组成描述符、计数描述符、结构片段列表、指纹、图形不变量、3d描述符和/或更高维描述符中的至少一者，其指示量化聚合物物理化学特性的参数。在优选实施方案中，聚合物物理化学参数是指3d描述符，特别是量子化学描述符。此外，发明人已经发现，具体地是摩尔质量非常准确地描述了聚合物的生物降解。因此，特别优选的是，物理化学参数包括聚合物的摩尔质量。一般来说，聚合物物理化学参数可从亚组物理化学参数中导出，因此，亚组物理化学参数也可指与如上所述相同的物理化学参数。然而，物理化学参数也可在不利用亚组的情况下导出，例如，通过整个聚合物的量子化学模拟。在下文中，更详细地定义了可能的物理化学参数。此外，在这些情况下，所定义的物理化学参数可直接指聚合物物理化学参数，或可选地指亚组物理化学参数。

16、组成描述符可指电势、平均分子量、多分散性、电荷、自旋、沸点、熔点、熔化焓、解离常数、汉森参数、质子、极性和分散贡献、亚伯拉罕参数、保留指数、tpsa、受体结合常数、米氏常数、抑制剂常数、诱变性、ld50、生物浓缩、毒性、生物降解简况和粘度中的任一者。

17、计数描述符可指原子电负性的总和、原子极化率的总和、成分的量、成分量的比率、原子和非h原子的数量、h、b、c、n、o、p、s、hal和重原子的数量、h-供体和h-受体原子的数量、键的数量、非h或多重键的数量、双键、三键和芳香键的数量、官能团的数量、官能团的比率、键序的总和、芳香比率、环或电路的数量、非配对电子的数量、可旋转键的数量、可旋转键级分和构象异构体的数量中的任一者。

18、涉及结构片段描述符列表的聚合物描述符可以指代分子分率列表、官能团列表、键列表和原子列表中的至少一者。指纹描述符优选地包括maccs密钥，优选地为比特格式或总量格式，morgan和其他圆形指纹，优选地为比特格式或总量格式，拓扑扭转，原子对，红外和相关光谱，指纹计数，pubchem指纹，子结构指纹，和klekota-roth指纹中的至少一者。图形不变量/拓扑指数描述符优选地包括拓扑结构指数和拓扑化学指数中的至少一者。

19、在优选实施方案中，聚合物物理化学参数是3d描述符，包括总原子总和体积、每原子平均体积、总原子总和面积、每原子平均面积、所有原子面积、每原子平均面积、溶剂可及表面、分散能量、介电能量、h-供体、h-受体、极性和非极性表面积、原子分辨的h-供体、h-受体、极性和非极性表面积、形状，球形度、偶极和更高的电矩、极化率、介电能量、质子、极性和非极性表面积、轨道能量和轨道间隙、电离能量、电子亲和力、硬度、电负性、亲电性、激发能量和强度、红外和紫外线吸收带、反应性测量、氧化还原电势、键临界点、部分电荷、电荷表面积、原子轨道贡献、键序、原子半径中的至少一者。具体地，优选的是，聚合物物理化学参数是指3d描述符，包括所有原子的体积总和、每原子的体积平均值、所有原子的面积总和、每原子的面积平均值、溶剂可及表面、分散能量、介电能量、h-供体、h-受体、极性和/或非极性表面积、原子分辨的h-供体、h-受体、极性和/或非极性表面积、形状、球形度、锥角、极化率、介电能量、质子、极性和/或非极性表面积、激发能量和强度、红外和/或紫外线吸收带、反应性测量、粒子电荷和/或电荷表面积中的至少一者。优选地使用的更高维描述符可包括构象分配函数、溶解度、蒸汽压、活性系数、扩散系数、分配系数、界面活性、旋转常数、惯性矩、回转半径、聚合物的组成漂移、密度、粘度、构象加权体积和面积、构象加权h-供体、h-受体、质子、极性和/或非极性表面积、电荷分布、构象偶极矩和分子折射中的至少一者。优选地使用更高维描述符，其包括溶解度、蒸汽压和活性系数、界面活性、构象加权的h-供体、h-受体、质子、极性和非极性表面积以及电荷分布中的至少一者。

20、该方法还包括提供生物降解生境，其中生物降解生境指示影响相应生境中聚合物生物降解的生境描述符。具体地，提供可指从用户使用例如相应的输入单元的输入接收生物降解生境。此外，提供还可以是指访问其上已经存储了生物降解生境的存储单元。此外，提供也可指生物降解能力生境的预设。例如，如果该方法被用在非常具体环境中，该环境仅对一个具体生物降解生境敏感，则相应的生物降解生境可被预设，并且因此不必作为具体输入来提供。另外，提供还可包括例如经由网络连接从其他来源直接接收生境描述符，并且提供所接收的生境描述符作为生物降解生境。所提供的生物降解生境可指一般生境，例如可指海洋生境，其中该生境的相应生境描述符已经存储在可访问的相应存储装置中。所提供的生境描述符确定对于哪些生境描述符应该确定生境描述符值。例如，所提供的生物降解生境可以指示盐浓度是可影响该生境中的生物降解能力的环境特性。在该示例中，盐浓度指的是生境描述符，并且盐浓度的值将被确定为生境描述符值。

21、一般来说，生境描述符指示生境的环境特性。具体地，生物降解生境的环境特性可影响相应生境中的生物活性，例如，可影响具体微生物组的存在、生长或不存在。因此，由生境描述符定义的环境特性也间接影响相应生境中聚合物的生物降解。例如，如果聚合物能够被需要具体盐浓度的具体细菌生物降解，则该聚合物将在提供此类盐浓度的生境中快速生物降解，如海洋生境，但在盐浓度不合适的生境中，如废水中，生物降解要慢得多。

22、优选地，生物降解生境是指海洋生境、废水生境、湖泊生境、堆肥生境或土壤生境中的任何一者。在优选实施方案中，生物降解生境是指海洋生境，其中该生境描述符是指盐浓度、沉降类型、氧气水平、位置、样品深度、水温、营养物浓度(例如，氮、磷酸盐、钾和/或溶解的有机碳浓度)、ph值、环境类型、氧气含量和微生物群落中的至少一者。在另外优选的实施方案中，该生物降解生境是指湖沼生境，并且其中该生境描述符是指盐浓度、沉降类型、氧气水平、位置、样品深度、水温、营养物浓度、ph值、环境类型和微生物群落中的至少一者。在另外优选的实施方案中，该生物降解生境指废水，其中该生境描述符是指水温、微生物群落、污泥浓度、营养物浓度、ph值、测试持续时间、固体含量和酶环境中的至少一者。此外，在此生境，污泥也可为单独的生境。因此，在实施方案中，生境也可为污泥生境，例如，作为废水处理厂的需氧部分，并且生境描述符是指固体含量、ph、营养物含量、重金属含量、微生物群落中的至少一者。在一个另外的优选实施方案中，生物降解生境是指土壤，并且生境描述符是指温度、组成(例如砂和/或粘土含量)、ph值、水分含量、营养物浓度、微生物群落、氮含量、持水能力和酶环境中的至少一者。在另外优选的实施方案中，生物降解生境是指堆肥，并且生境描述符是指温度、堆肥活性、ph值、含水量、湿度、堆肥腐熟度、堆肥组成、堆肥来源、营养物浓度、微生物群落、固体含量、持水能力和酶环境中的至少一者。

23、该方法还包括基于所提供的生物降解生境提供生物降解模型。具体地，优选的是，提供生物降解模型是指基于所提供的生物降解生境选择生物降解模型。例如，多个生物降解模型可以存储在生物降解存储装置上，其中每个生物降解模型已经针对一种或多种不同生物降解生境进行训练，特别是已经针对生物降解生境的生境描述符值的不同值或值范围进行训练。基于所提供的指示生境描述符的生物降解生境，可从多个生物降解模型中选择相应合适的生物降解模型。例如，如果可由生物降解模型确定的所指示的生境描述符是指由所提供的生境指示的生境描述符，则生物降解模型是合适的。例如，可提供相应的查找表，该查找表允许在所指示的生境描述符和存储在存储装置上的生物降解模型已经被训练的生境描述符之间进行容易的比较，使得可直接选择合适的生物降解模型。然而，在另一个实施方案中，基于所提供的生物降解生境提供生物降解模型也可指用户选择生物降解模型。例如，可向用户提供预选的生物降解模型，这些生物降解模型是指所提供的生物降解生境，然后允许用户选择应该使用的相应生物降解模型。一般来讲，可能存储的生物降解模型是指已经基于针对一种或多种生境的相应训练数据集参数化的生物降解模型。由于用于参数化生物降解模型的训练数据集是历史数据，如下文更详细描述的，生物降解模型可在确定特定聚合物的特定生境和目标生物降解能力之前的任何时间被训练并且因此生成，并且在训练之后被存储在相应数据库中。然而，训练并且因此生成的生物降解模型当然也可在确定需要具体生物降解模型时执行，例如对于具体生境。

24、所提供的生物降解模型然后适于基于目标生物降解能力和聚合物物理化学参数来确定生境描述符值。具体地，生物降解模型是相对于生物降解生境而参数化的数据驱动模型，使得其可基于聚合物物理化学参数和目标生物降解能力来确定聚合物的生境描述符值。术语“使得”在这里被解释为参数化适应并且因此使得生物降解模型能够在提供聚合物物理化学参数作为输入时提供关于生境的生物降解能力。例如，生物降解模型将合成规格的历史数字表示和生境的历史数字表示的聚合物物理化学参数与生物降解能力相关联。这允许基于目标生物降解能力，可确定合成规格的数字表示。这里使用术语“数据驱动”是为了强调该模型主要基于相应数据输入，并且不是基于例如直觉、个人经验或知识。优选地，生物降解模型是指基于机器学习的模型，其基于已知的机器学习算法，如神经网络、回归模型、分类算法等。已经发现，对于在此上下文中的大多数应用，特别是基于线性回归、随机森林、lasso、提升树、岭回归和mars算法的回归模型是合适的，而对于分类模型，特别是随机森林、逻辑回归和svm算法是合适的。优选地，生物降解模型基于神经网络算法。一般来讲，生物降解模型在训练过程期间被参数化，在训练过程中，从量化聚合物的物理化学特性的参数导出的聚合物物理化学参数与特定生物降解生境的对应生物降解能力以及这些特定生物降解生境的相应生境描述符值一起使用。基于特定于生物降解生境的此类训练数据集，并且对于特定生境描述符值，可利用已知的训练方法来确定数据驱动模型的相应参数，使得生物降解模型也能够确定不属于训练数据集的聚合物的生境描述符值。

25、然后，该方法包括基于所选择的生物降解模型、目标生物降解能力和聚合物物理化学参数确定相应聚合物的生境描述符值。具体地，如果聚合物的数字表示包括聚合物的物理化学参数，则与目标生物降解能力一起提供聚合物物理化学参数作为到生物降解模型的输入，其中该生物降解模型然后提供所确定的生境描述符值作为输出。如果该数字表示不直接包括聚合物物理化学参数，则确定生境描述符值还可以包括首先确定聚合物的物理化学参数，例如，如上所述。此类所确定的聚合物物理化学参数然后可作为输入提供给生物降解模型。然后可以将此类所确定的生境描述符值提供给例如输出单元或计算单元以用于进一步处理。优选地，提供生境描述符值导致利用该生境描述符值的进一步处理。在此类情况下，该提供作为单独步骤可以省略并且由处理生境描述符值替代。

26、在优选的实施方案中，该方法还包括提供用于控制适于生物降解聚合物的反应器系统的控制信号，其中控制信号是基于所确定的生境描述符值来提供的。具体地，可以生成或提供控制信号，使得反应器系统向反应器系统内的优选地包含聚合物的物质提供具有所确定的生境描述符值的生物降解生境。例如，如果所确定的生境描述符值指示聚合物将在具有特定温度、ph值和水分含量的堆肥环境中满足目标生物降解能力，则控制信号可以包括使反应器系统模拟相应环境，特别是设定相应温度、水分含量和ph值以使得聚合物将以相应目标生物降解能力生物降解的组分。

27、此外，生境描述符值的处理也可以指基于相应的生境描述符值选择一种或多种聚合物的步骤。例如，如果对于多种潜在的聚合物，已经确定了特定生境的相应生境描述符值，则选择可以包括将不同聚合物的所确定的生境描述符值与预定选择标准进行比较，并且选择所确定的生境描述符值满足这些标准的聚合物。具体地，在实施方案中，该方法包括接收目标生境描述符值或目标生境描述符值范围，该目标生境描述符值或目标生境描述符值范围例如可以由相应反应器系统满足。在这种情况下，该方法可以包括将所接收的目标生境描述符值与所确定的不同聚合物的生境描述符值进行比较，并且基于该比较选择聚合物。具体地，基于此类比较，可以提供控制信号。控制信号可以指代允许进一步控制技术系统的任何信号。例如，控制信号可以适于控制接口，此接口用于在其上提供该比较的结果。在优选的实施方案中，该比较是指目标生境描述符值的验证，其中如果所确定的生境描述符值落在目标生境描述符值周围的预定范围内，则验证是肯定的。在这种情况下，控制信号可以适于简单地控制用户接口以提供相应聚合物的肯定或否定验证结果的指示。然而，优选地，控制信号是指一种或多种满足指定的目标生境描述符值(即，被肯定地验证)的聚合物的配方，即合成规范。配方，即合成规范，通常被定义为可以如何合成聚合物的指导。具体地，配方包括起始物质，以及由起始物质进行聚合的相应参数。优选地，控制信号包括以直接允许自动控制用于生产聚合物的相应工业系统或劳动装备的形式存在的配方。具体地，优选的是，当比较结果是指所确定的生境描述符值在目标生境描述符值周围的预定范围内时，控制信号指示聚合物的机器可执行的合成规范。

28、在优选的实施方案中，该方法还包括提供合成规范作为聚合物的数字表示，并且从合成规范确定聚合物物理化学参数。具体地，合成规范(即，配方)包括关于聚合物合成的信息，例如，关于起始物质和方法的信息，相应的起始物质通过该方法共价键合以形成聚合物链或聚合物网络。该方法然后包括从合成规范确定聚合物物理化学参数。可选地，可以从合成规范确定亚组，并且然后可以基于亚组的亚组物理化学参数(例如，来自数据库)或利用已知的描述符确定算法来确定聚合物物理化学参数。在优选的实施方案中，进一步从合成规范确定利用的催化剂和/或非反应性工艺成分。在这种情况下，优选的是，该信息也与聚合物物理化学参数一起被生物降解模型用于确定生境描述符值。优选地，还确定催化剂和/或非反应性工艺成分的物理化学参数，而且还使用相应的物理化学参数来确定聚合物的物理化学参数。优选地，催化剂和/或非反应性工艺成分的物理化学参数是指相应成分的量，例如，摩尔质量、摩尔百分比等，被考虑用于确定聚合物的聚合物物理化学参数。

29、在优选的实施方案中，从合成规范确定聚合物物理化学参数包括基于合成规范鉴定亚组的类型和量，例如，作为亚组的物理化学参数，然后基于所鉴定的亚组的类型和量来确定聚合物的物理化学参数。一般来讲，亚组的类型可以是指与亚组的特定物理化学特性(例如，描述符)相关联，并且因此与包含这些亚组的聚合物的特定物理化学特性相关联的预定的类型或类别。然而，由于聚合物的一般物理化学特性以及因此该聚合物的物理化学参数也可以取决于该聚合物中存在的亚组的量，因此也可以将该量纳入考虑。在一个优选的实施方案中，确定亚组的类型和量考虑了由合成规范提供的指示聚合类型的信息。关于可以利用的聚合类型的信息可以涉及例如聚合是指缩聚、加聚、自由基聚合、阳离子聚合、阴离子聚合，还是配位链聚合。优选地，对于每种类型的聚合，预先确定可以用于确定聚合物亚组的规则。例如，可以预先确定规则，由此确定合成规范中单体的哪些官能团与合成聚合物的哪些官能团以何种优先次序反应。这些规则可以基于例如动力学方面的考虑。基于聚合官能团的数目和类型，可以确定亚组，然后可以计算亚组的数目和类型。

30、在一个实施方案中，测定亚组的量包括基于合成规范测定聚合物中以下至少一项的量：酰胺、酯、硫酯、碳酸酯、醚、胺、脲、氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、异氰脲酸酯、缩二脲、脲基甲酸酯、缩醛、迈克尔加成物、自由基聚合的双键、硅氧烷、硅烷、硅氮烷、磷腈基团以及残留的胺、醛、酮、环氧化物、氮丙啶、异氰酸酯、醇、硫醇、羧酸、酰基卤化物、α,β-不饱和羰基基团、α,β-不饱和羧基基团和双键基团。

31、在实施方案中，该方法还包括提供生物降解测试方法，其中所提供的生物降解测试方法指示用于通过实验确定聚合物的生物降解的标准化生物降解测试方法，其中基于所提供的生物降解测试方法进一步提供生物降解模型。一般来讲，存在多种标准化的生物降解测试方法用于测试聚合物的生物降解。例如，此类测试方法可以在din或iso标准中找到。进一步提供生物降解测试方法和提供已经基于所提供的生物降解测试方法训练的生物降解模型允许确定能够容易地与例如利用相应的测试方法分别测量的生物降解相比较的生物降解。具体地，对于该实施方案，优选的是，基于数据集来训练生物降解模型，在这些数据集中明确指定了已经基于其确定生物降解的测试方法，使得可以针对一种或多种测试方法来专门训练生物降解模型。

32、在一个实施方案中，进一步提供聚合物的目标应用涉及该聚合物的预期应用，其中基于该目标应用来提供生物降解生境。聚合物的目标应用可指例如聚合物的预期应用生境，例如，如果旨在将聚合物用作涂层，用于个人护理产品、用于洗涤剂或用于产品包装。此类目标应用指示具体生物降解生境。例如，对于产品的包装，如果聚合物在堆肥中生物降解，这可能是有趣的。在另一个示例中，如果目标应用是指在个人护理产品中使用该聚合物，很可能该聚合物迟早会在水环境中被发现。因此，相应的目标应用指示了相应的生物降解生境。在此上下文中，可在存储装置上提供预定的列表，在该存储装置上存储相应的目标应用和对应的生物降解生境。然后可提供聚合物的目标应用，例如，通过向用户提供目标应用的列表并允许用户选择相应的目标应用，其中相应的目标应用连接到一种或多种生物降解生境。然后可以确定目标应用与其有联系的每个生物降解生境的生物降解能力，或者用户可以再次选择与目标应用有联系的相应生物降解生境。另外或另选地，可提供指示聚合物的预期寿命终止处理的信息。例如，寿命终止处理可指示聚合物是否旨在具体环境中生物降解，或是否应该经受具体处理，例如在生物反应器中。因此，如上所述，也可利用预期寿命终止处理的信息来确定聚合物的生物降解生境。

33、在实施方案中，生物降解模型可进一步被训练以提供除生境描述符值之外的信息，该信息指示包含允许满足产品的目标生物降解能力的聚合物的产品的可及表面积。例如，该信息可以是指产品是否应当以固体、粉状、泡沫状、颗粒状或任何其他形式提供以满足相应生境中的目标生物降解能力。优选地，该信息指示产品的每质量的可及表面积或产品的最小独立部分的几何形状。一般来说，尽管聚合物的生物降解能力是该聚合物的固有特性，但是包含该聚合物的产品的生物降解能力的确切定时也取决于例如负责生物降解的生境中的微生物组分能够接触到的表面积。因此，进一步确定包含允许满足目标生物降解能力的聚合物的产品的可及表面积允许进一步精确地生物降解相应产品。例如，基于关于可及表面积的信息，可以生成控制数据，即控制信号，以用于控制研磨机或碾磨机，以便切碎或粉碎待生物降解的产品。

34、在实施方案中，生境和/或生境描述符与相应地理位置相关联地存储，其中该提供生物降解生境是指提供该生境的地理位置，并从存储装置中检索该地理位置的生境和/或生境描述符。例如，地理位置可指坐标或其他区域标识。例如，地理位置可以指代城市、国家、国家地区、海域、地理特征等的名称。基于此类地理位置，可以确定相应的生境描述符，例如，典型环境特性。因此，通过提供地理位置，可提供该地理位置的相应生境描述符。这具有以下优点：用户不必知道区域的确切生境或确切生境描述符。因此，用户可简单地提供预期聚合物可能在该区域生物降解的位置。

35、在实施方案中，由聚合物的数字表示所指示的聚合物物理化学参数是指来自聚合物合成的配方参数、组成描述符、计数描述符、结构片段列表、指纹、图形不变性、3d描述符和/或指示聚合物化学性质的更高维描述符中的至少一者。数字表示与例如先前计算的聚合物物理化学参数或关于聚合物的另外的信息的相应连接可已经存储并与相应的数字表示连接。例如，如果数字表示是指品牌名称，则对应于该品牌名称的相应结构式、亚组和/或亚组物理化学参数或聚合物物理化学参数可已经存储在例如品牌名称所有者的存储装置上。

36、在一个优选的实施方案中，该聚合物属于以下至少一种聚合物类型：聚烷氧基化物、缩聚物、加成聚合物、乙烯类聚合物、天然聚合物、聚合物分散体、聚合物箔、生物聚合物、有机硅聚合物、树脂、橡胶和聚酮，其中针对该聚合物所属的相应聚合物类型专门训练生物降解模型。具体地，用于参数化生物降解模型的训练数据包括相应聚合物类型的聚合物。然而，生物降解模型也可用来自多于一种的聚合物类型的聚合物的训练数据来参数化。

37、在一个优选的实施方案中，聚合物属于聚烷氧基化物，并且生境是废水生境，特别是污泥生境。此外，在该实施方案中优选的是，物理化学特性包括摩尔质量、成分、化学部分、水中溶解度和分配系数中的至少一者，更优选地，物理化学特性包括摩尔质量，甚至更优选地，包括摩尔质量、成分，甚至更优选地，包括摩尔质量、成分和分配系数。

38、在一个优选的实施方案中，聚合物属于缩聚物，优选地为聚酯、聚酰胺和酚醛塑料，并且生境是废水生境，特别是污泥生境或土壤生境。此外，在该实施方案中，优选的是，物理化学特性包括摩尔质量、成分、化学部分、在水中的溶解度、分配系数、对水解的稳定性的量度和结晶度中的至少一者，更优选地，物理化学特性包括摩尔质量和成分，甚至更优选地，包括摩尔质量、成分和化学部分，甚至更优选地，包括摩尔质量、成分、化学部分和结晶度。

39、在一个优选的实施方案中，聚合物属于加成聚合物，优选地为聚氨酯和聚脲，并且生境是土壤生境或海洋生境。此外，在该实施方案中，优选的是，物理化学特性包括成分、化学部分、化学部分的比率、成分的比率和结晶度中的至少一者，更优选地，物理化学特性包括成分，甚至更优选地，包括成分和化学部分的比率，甚至更优选地，包括成分、化学部分的比率、成分的比率。

40、在一个优选的实施方案中，聚合物属于乙烯类聚合物，优选地为聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯醚和聚乙烯醇，并且生境是废水生境，特别是污泥生境或土壤生境。此外，在该实施方案中，优选的是物理化学特性包括摩尔质量、成分、化学部分、在水中的溶解度、分配系数中的至少一者，更优选地，物理化学特性包括摩尔质量，甚至更优选地，包括摩尔质量和成分，甚至更优选地，包括摩尔质量、成分和化学部分。

41、在一个优选的实施方案中，聚合物属于天然聚合物，优选地为多糖、多核苷酸、木质素、软木脂、角质素、胶膜、黑色素、天然橡胶和多肽，并且生境是废水生境，特别是污泥生境或土壤生境。此外，在该实施方案中，优选的是物理化学特性包括摩尔质量、化学部分、在水中的溶解度和分配系数中的至少一者，更优选地物理化学特性包括化学部分，甚至更优选地包括化学部分和摩尔质量。

42、在一个优选的实施方案中，聚合物属于聚合物分散体，并且生境是海洋生境或土壤生境。此外，在该实施方案中，优选的是，物理化学特性包括成分、化学部分、在水中的溶解度和粒度中的至少一者，更优选的是，物理化学特性包括成分和粒度，甚至更优选地，包括成分、化学部分和粒度。

43、在一个优选的实施方案中，聚合物属于聚合物箔，并且生境是土壤生境或海洋生境。此外，在该实施方案中，优选的是物理化学特性包括成分、摩尔质量、化学部分、在水中的溶解度、结晶度和表面/体积比率中的至少一者，更优选地，物理化学特性包括成分和表面/体积比率，甚至更优选地，包括成分、化学部分和表面/体积比率，甚至更优选地，包括成分、化学部分、结晶度和表面/体积比率。

44、在一个优选的实施方案中，聚合物属于有机硅聚合物，并且生境是土壤生境、废水生境，特别是污泥生境或海洋生境。此外，在该实施方案中，优选的是物理化学特性包括成分、摩尔质量、化学部分、在水中的溶解度、分配系数和表面/体积比率中的至少一者，更优选地，物理化学特性包括摩尔质量，甚至更优选地，包括摩尔质量和成分，甚至更优选地，包括摩尔质量、成分和分配系数。

45、在一个优选的实施方案中，聚合物属于树脂，并且生境是土壤生境或海洋生境。此外，在该实施方案中，优选的是物理化学特性包括成分、摩尔质量、化学部分、在水中的溶解度、结晶度和表面/体积比率中的至少一者，更优选地，物理化学特性包括摩尔质量，甚至更优选地，包括摩尔质量和成分，甚至更优选地，包括摩尔质量、成分和表面/体积比率。

46、在一个优选的实施方案中，聚合物属于橡胶，并且生境是土壤生境或海洋生境。此外，在该实施方案中，优选的是理化学特性包括成分、化学部分、在水中的溶解度、结晶度和表面/体积比率中的至少一者，更优选地，物理化学特性包括成分，甚至更优选地，包括成分和表面/体积比率，甚至更优选地，包括成分、化学部分、结晶度和表面/体积比率。

47、在优选实施方案中，物理化学特性包括摩尔质量、化学部分、在水和/或辛醇中的溶解度、结晶度和表面积/体积比率中的至少一者。更优选地，物理化学特性包括化学部分，甚至更优选地，包括摩尔质量、化学部分和在水中的溶解度。对于属于聚烷氧基化物、缩聚物、乙烯类聚合物或有机硅聚合物的聚合物，优选的是，物理化学特性还包括分配系数和成分中的至少一者。对于属于缩聚物、加成聚合物、聚合物箔、树脂、橡胶或聚酮的聚合物，优选的是，物理化学特性还包括结晶度和抗水解稳定性量度中的至少一者。对于属于树脂、橡胶、加成聚合物或有机硅聚合物的聚合物，优选的是，物理化学特性还包括表面/体积比。

48、在另外的方面，呈现了一种用于提供接口的接口方法，其中该接口方法包括：a)经由用户接口接收目标生物降解能力、数字表示和生境作为输入，并且将所接收的目标生物降解能力、数字表示和该生境提供给执行如上所述的方法的处理器；以及b)提供聚合物的所确定的生境描述符值作为结果，其中该结果是从执行如上所述的方法的处理器接收的。

49、在另外的方面，呈现了一种计算机实现的训练方法，该训练方法用于训练基于数据驱动的生物降解模型以用于参数化该生物降解模型，其中该训练方法包括：a)提供与预定生物降解生境相关联的训练数据，其中该训练数据包括i)指示训练聚合物中的每种训练聚合物的物理化学特性的多个训练聚合物的数字表示，ii)生物降解生境的相应生境描述符的生境描述符值，以及iii)与每种训练聚合物相关联的相应生物降解生境描述符值的生物降解能力；b)提供基于数据驱动的可训练生物降解模型；c)基于所提供的训练数据来训练所提供的基于数据驱动的生物降解模型，使得所训练的生物降解模型适于基于生物降解能力和物理化学特性来确定生境描述符值；以及d)提供所训练的生物降解模型。

50、在另外的方面，呈现了一种设备，该设备用于确定提供预定聚合物的目标生物降解能力的生境描述符值，其中该设备包括：a)目标生物降解能力提供单元，该目标生物降解能力提供单元用于提供目标生物降解能力，其中生物降解能力指示聚合物的生物降解特性；b)数字表示提供单元，该数字表示提供单元用于提供指示聚合物的物理化学特性或与聚合物的物理化学特性相关联的聚合物的数字表示；c)生境提供单元，该生境提供单元用于提供生物降解生境，其中生物降解生境指示影响聚合物在相应生境中的生物降解的生境描述符，其中生境描述符指示生境的环境特性；d)模型提供单元，该模型提供单元用于基于所提供的生物降解生境提供生物降解模型，其中生物降解模型适于确定允许在生物降解生境中满足目标生物降解能力的聚合物的生物降解的生境描述符值，其中生物降解模型是相对于生物降解生境而参数化的数据驱动模型，使得其基于目标生物降解能力和物理化学特性来确定生境描述符值；以及e)确定单元，该确定单元用于基于所选择的生物降解模型、目标生物降解能力和聚合物描述确定聚合物的生境描述符值。

51、在另外的方面，呈现了一种用于提供接口的接口设备，其中该接口设备包括：a)输入接口单元，该输入接口单元用于经由用户接口接收目标生物降解能力、数字表示和生境作为输入，并用于将所接收的目标生物降解能力、数字表示和该生境提供给如上所述的设备；以及b)结果接口，该结果接口用于提供聚合物的生境描述符值作为结果，其中该结果是从如上所述的设备接收的。

52、在另外的方面，呈现了一种训练设备，该训练设备用于训练基于数据驱动的生物降解模型以用于参数化该生物降解模型，其中该训练设备包括：a)训练数据提供单元，该训练数据提供单元用于提供与预定生物降解生境相关联的训练数据，其中该训练数据包括i)指示训练聚合物中的每种训练聚合物的物理化学特性的多个训练聚合物的数字表示，ii)生物降解生境的相应生境描述符的生境描述符值，以及iii)与每种训练聚合物相关联的相应生物降解生境描述符值的生物降解能力；b)可训练模型提供单元，该可训练模型提供单元用于提供基于数据驱动的可训练生物降解模型；c)训练单元，该训练单元用于基于所提供的训练数据来训练所提供的基于数据驱动的生物降解模型，使得所训练的生物降解模型适于基于生物降解能力和物理化学特性来确定生境描述符值；以及d)经训练模型提供单元，该经训练模型提供单元用于提供所训练的生物降解模型。

53、在本发明的另外方面，呈现了如上所述方法的用途，其中该方法用于确定以下中任一者的生境描述符值：i)涉及聚酯的聚合物，具体地，用于覆盖膜和包装应用的聚合物，例如芳族脂族共聚酯，ii)涉及聚烷氧基化物的聚合物，具体地，用于家庭应用和个人护理应用的聚合物，iii)涉及聚氨酯分散体的聚合物，iv)用于芳香应用的聚合物，v)基于多层共混物，用于包装应用的纸张涂料的聚合物，以及vi)涉及聚氨酯，用于粘合剂的聚合物。

54、在本发明的另外一个方面，呈现了一种系统，其中该系统包括i)控制信号，该控制信号包括指示用于生产聚合物的一种或多种成分的聚合物的合成规格，其中该控制信号是根据上述方法生成的，和ii)由控制信号中的合成规格指示的一种或多种成分。

55、在本发明的另外的方面，呈现了根据上述方法生成的控制信号用于控制生产过程，特别是包括聚合物生产的生产过程，或者用于控制反应器，特别是废物降解反应器的用途。

56、在本发明的另外一个方面，呈现了一种控制信号，其中该控制信号是根据上述方法生成的。优选地，控制信号i)包括用于生产聚合物的机器可执行合成规范或ii)是指控制反应器的信号。

57、在另外的方面，呈现了一种计算机程序产品，该计算机程序产品用于确定提供预定聚合物的目标生物降解能力的生境描述符值，其中该计算机程序产品包括用于使如上所述设备执行如上所述方法的程序代码构件。

58、在另外一个方面，呈现了一种用于训练生物降解模型的计算机程序产品，其中该计算机程序产品包括用于使如上所述的设备执行如上所述的方法的程序代码构件。

59、应当理解，如上所述的方法、如上所述的设备和如上所述的计算机程序产品具有类似和/或相同的优选实施方案，特别是如在从属权利要求中定义的优选实施方案。此外，如上所述的训练方法、如上所述的训练设备和如上所述的训练计算机程序产品也具有类似和/或相同的优选实施方案，特别是如在从属权利要求中定义的优选实施方案。

60、应当理解，本发明的优选实施方案也可以是从属权利要求或具有相应从属权利要求的上述实施方案的任何组合。

61、参考下文中描述的实施方案，本发明的这些和其他方面将为显而易见的并得到阐述。