計算機(jī)化學(xué)（分支學(xué)科）

計算機(jī)化學(xué)（分支學(xué)科）分支學(xué)科01涉及領(lǐng)域發(fā)展前景路線設(shè)計應(yīng)用目錄030204基本信息計算機(jī)化學(xué)(ComputationalChemistry)是應(yīng)用計算機(jī)研究化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)變化的科學(xué)。以計算機(jī)為技術(shù)手段，建立化學(xué)化工信息資源化和智能化處理的理論和方法。涉及領(lǐng)域涉及領(lǐng)域計算機(jī)化學(xué)圍繞著“化學(xué)信息”這一核心，從計算機(jī)化學(xué)的基本概念、方法入手，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、量測信號、紅外光譜圖、分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)知識和Internet這一系列看似零散但卻有著內(nèi)在聯(lián)系的內(nèi)容串聯(lián)起來。展現(xiàn)了計算機(jī)化學(xué)在數(shù)據(jù)處理、信號分析、結(jié)構(gòu)解析、有機(jī)合成、分子設(shè)計等諸多方面的應(yīng)用。認(rèn)識物質(zhì)、改造物質(zhì)、創(chuàng)造新物質(zhì)和認(rèn)識反應(yīng)、控制反應(yīng)過程和創(chuàng)造新反應(yīng)、新過程是計算機(jī)化學(xué)研究的主體。它的興起與發(fā)展是與計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)的普及緊密聯(lián)系的。計算機(jī)化學(xué)覆蓋的領(lǐng)域主要有：(1)化學(xué)數(shù)據(jù)挖掘(Datamining)；(2)化學(xué)結(jié)構(gòu)與化學(xué)反應(yīng)的計算機(jī)處理技術(shù)；(3)計算機(jī)輔助分子設(shè)計；(4)計算機(jī)輔助合成路線設(shè)計；(5)計算機(jī)輔助化學(xué)過程綜合與開發(fā)；(6)化學(xué)中的人工智能方法等。路線設(shè)計路線設(shè)計以邏輯的方法而不是單憑經(jīng)驗(yàn)和直覺來尋找合成設(shè)計路線是化學(xué)家長期以來的一個理想。盡管已有大量數(shù)據(jù)可供參考，化學(xué)反應(yīng)體系的高度復(fù)雜性決定了難于用純理論方法來解決合成路線設(shè)計問題，還只能從已知知識中找出共同規(guī)律，或從類比推測中來近似地解決這些問題?；谇罢叩姆椒?，發(fā)展了檢索型的合成設(shè)計，反應(yīng)數(shù)據(jù)庫就是這種方法的典型?；诤笳叩姆椒ㄊ峭评硇偷挠嬎銠C(jī)輔助合成設(shè)計。在這一領(lǐng)域當(dāng)前的主要研究方向有：反應(yīng)數(shù)據(jù)挖掘和反應(yīng)知識發(fā)現(xiàn)、反應(yīng)知識模型的表述和反應(yīng)知識庫的建立、化合物反應(yīng)性能的預(yù)測、化學(xué)知識的類比推理等。發(fā)展前景發(fā)展前景計算機(jī)化學(xué)由于它的誕生迎合了時代發(fā)展的需要，在七十年代和八十年代得到了較大發(fā)展，至九十年代它已完全成為一門獨(dú)立的學(xué)科，受到了國際化學(xué)界的廣泛重視。它是與數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、物理學(xué)、藥物學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科高度交叉、相互滲透的新的生長點(diǎn)，是許多實(shí)用技術(shù)的基礎(chǔ)，并深受當(dāng)今計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)飛速發(fā)展的影響，而處在迅速發(fā)展和不斷演變之中。計算機(jī)化學(xué)的這個特點(diǎn)決定了它在化學(xué)中的地位，是要幫助化學(xué)家，促進(jìn)化學(xué)界的研究方法和工業(yè)界的生產(chǎn)方式不斷革新。同時它與迅速崛起的高科技關(guān)系密切，是綠色化學(xué)和綠色化工的基礎(chǔ)，是聯(lián)系化學(xué)化工為國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性發(fā)展服務(wù)的橋梁。因此，計算機(jī)化學(xué)對化學(xué)學(xué)科發(fā)展的促進(jìn)作用不可低估，沒有它的發(fā)展就沒有現(xiàn)代化學(xué)。今天，以計算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)深入到社會的各個層面為標(biāo)志的數(shù)字化新世紀(jì)已經(jīng)到來，也將使傳統(tǒng)化學(xué)發(fā)生深刻的變化?；瘜W(xué)已由只實(shí)驗(yàn)不計算，演變?yōu)橄葘?shí)驗(yàn)再計算，也必將逐步演變?yōu)橄扔嬎阍賹?shí)驗(yàn)；計算機(jī)化學(xué)和計算化學(xué)的結(jié)合已開始孕育一個新的更帶數(shù)字化色彩的學(xué)科方向-ModelChemistry(模型化學(xué)，Pople語)；基于web技術(shù)的化學(xué)應(yīng)用軟件已經(jīng)出現(xiàn)。這些都表明數(shù)字化化學(xué)將與數(shù)字化社會一起到來。面對化學(xué)的數(shù)字化進(jìn)程，首先撲面而來的是集成多種關(guān)鍵軟件的虛擬現(xiàn)實(shí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室概念。不失時機(jī)地在計算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)解析、分子設(shè)計和合成路線設(shè)計等研究成果的基礎(chǔ)上，盡快建立數(shù)字化虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室就顯得十分重要和更為現(xiàn)實(shí)。因?yàn)槲ㄓ型ㄟ^計算機(jī)才有可能對浩如煙海的化學(xué)知識進(jìn)行有效地處理，對結(jié)構(gòu)變化引起的屬性變化進(jìn)行系統(tǒng)地搜索，并用智能程序來模仿化學(xué)家的思維活動進(jìn)行高速的推理(分子正確結(jié)構(gòu)的確定、具備某種性質(zhì)的化合物分子結(jié)構(gòu)的預(yù)測和合成路線的確定等)。應(yīng)用應(yīng)用計算機(jī)輔助分子設(shè)計和模擬工程方面的計算機(jī)輔助設(shè)計已是大家所熟悉的了，化學(xué)由于它的特殊性使得計算機(jī)輔助化學(xué)設(shè)計相對來說發(fā)展相對較晚，但化學(xué)家已在分子設(shè)計和有機(jī)合成設(shè)計兩個主要領(lǐng)域取得較大進(jìn)展并日益發(fā)展。分子設(shè)計和模擬的目標(biāo)是預(yù)測具有指定性質(zhì)（或性能）的可能分子的結(jié)構(gòu)。它們主要應(yīng)用于醫(yī)藥（藥物設(shè)計）和農(nóng)用化學(xué)品（除草劑設(shè)計、農(nóng)藥設(shè)計、殺蟲劑設(shè)計等）領(lǐng)域，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分子設(shè)計主要應(yīng)用蛋白質(zhì)、酶、核酸等大分子的設(shè)計。以前發(fā)現(xiàn)一個有應(yīng)用價值的新化合物主要是憑化學(xué)家的經(jīng)驗(yàn)和靈感，最常用和最有效的方法就是采用費(fèi)錢費(fèi)時的篩選法，已開始采用對分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)的有規(guī)律的變化，尋找性質(zhì)與結(jié)構(gòu)變化之間的相關(guān)關(guān)系，從而建立結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系模型以用于分子設(shè)計。圍繞計算機(jī)輔助分子設(shè)計，要開展一系列的基礎(chǔ)研究工作，主要有結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系研究、三維動態(tài)分子模型化方法、分子形狀和活性關(guān)系、構(gòu)象分析、生物大分子的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系，以及分子設(shè)計方法在藥物、材料設(shè)計中的應(yīng)用研究等?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)與化學(xué)反應(yīng)的計算機(jī)處理技術(shù)長期以來化學(xué)家在應(yīng)用計算機(jī)解決化學(xué)問題中遇到的