化学化工学科与计算机技术的结合与发展
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1978年,我国政府的改革开放的发展总路线确 定下来了,它是我国科学发展的春风。中国科学院 化学部和当时有关的各工业部内,一些有远见的领 导同志,开始认真地考虑如何将计算机引入化学化 工的科研、设计、控制各领域。从组织到国外考察,
收稿日期:2008.06.2l:修回日期:2008聊-28 作者简介:许志宏(1930一),男.研究员.1986年一1991年任中国科学院化工冶金研究所所长.‘计算机与应用化学)期刊创始人之一,
现在很多生产过程都可以利用模拟系统软件来 设计和描述。同时还可以设定一些参数和条件,利 用程序来准确地控制生产过程的进行。同样,也可 以利用对分子间力的作用规律的了解,编制一定的 软件,帮助实现化合物的创新,帮助科学家进行探索 和开发新的药物。
一些发达国家,经常需要发展一些新流程,用来
万方数据
许志宏:化学化工学科与计算机技术的结合与发展
(2)为了解决某些带有创新性的问题,除了收 集数据外,还常需要自己认识科学数据的规律和发 展一些推算方法。为此,人们面对的是探索较深入 的关于物质结构的定量知识。这些数据和模型的推 导,需要专业很深的基础,必须使一些专家能够安心 下来,不断地深入进行工作。如何将这部分深入的 科学工作与迫急的实际任务结合起来,是学术领导 上的一个大难题。不认识数据规律的归纳和发展的 重要性,就不能建成高水平的科学数据库。
5 对软件产业发展的再认识
软件产业已经不是一个硬件产业的附属品,它 本身就是生产力的一部分。它与硬设备一起,构成 了实在的生产力。在社会发展的初期,我们可以靠 其它方面的积累,到国外去买来一个工厂、一架飞 机、一种特效药。但是我们不能创造出来一个技术 全新的工厂、一架技术全新的飞机、一种结构全新的 特效药。这其中的原因就是我们还未充分掌握其中 的规律,还缺少其中的关键技术和软实力。
同样的原理,在开发一个新的化学药物时,包括 人类疾病的药物和农用的药物,都可以利用计算机, 帮助进行药物的分子设计,寻找最具有活性的一些 构形,然后再进行合成,试验其实际的活性及毒性, 从而选出活性高、毒性小的药物。所以近年来药物 的分子设计,也得到了很大的发展。其中周家驹先 生及其小组出版的“中药原植物化学成分手册及数 据库”已在国内外分别出版一J,它对世界化学新药 物的开发,起到了结构探索的重要参考作用。
(1)需要解决生产关系与生产力之间的关系。 科学数据必定是根据科学任务需要的数据,由专业.
人员自己测定,或者到各个期刊、杂志、专著、网络上 去努力搜索。任务结束后,这些专业人员,至少有一 部分需要固定下来,作为专业的数据库人员。这是 因为科学数据库的性质,需要有连续性、重复利用 性。专业的数据库必须要有固定的经费的支持,不 能让他们承担的任务完成后就‘转业’。西方发达 国家主要是利用专业俱乐部的形式,由国家、行业和 会员三方面来支持它的存在和发展。它的生命力在 于不断为行业服务。我们在这方面比较薄弱,缺少 经验。任务有经费时,聚积一些专家,获取很多数 据,任务结束,无经费时就撤销,人员又去各谋出路。
wk.baidu.com
1055
改进节能、降耗和环保。它们大都是先用计算机软 件系统进行模拟,当系统通过模拟,证实它比老的流 程确有很大改进时,然后才会开始中间试验以及原 型试验。有时甚至直接进行原型试验。我国陈念贻 先生开发的化学模式识别系统一1;许禄先生开发的 应用化学图论系统一1;韩方煜先生开发的工程化学 模拟系统。101等著作,都是国内化学化工方面软件产 业的重要成果和基础。
实践证明化学化工行业中的计算机应用软件, 并非完全来自计算机行业的软件专家,它是计算机 软件专家与化学化工行业专家相结合的产物。在其 它大学科领域,情况大体也是如此。各个大学科领 域之间,在计算机方法上还能互相渗透和借鉴,这也 是近年来E.science新学科产生的一个重要的背 景‘2_4】。
3化学化工科学数据库的发生和发展
现代化的计算机模拟和数据库的广泛应用,使 其信息的数量,逐步趋进于无穷,网络化的发展已成 为大势所趋。所以人们必须掌握网络化软件资源搜 索的工具。李晓霞等人为此编写了我国第一部专辑 “Intemet上的化学化工资源”【6 J,第一版出版后,很 快又出了第二版,受到了广泛的欢迎。
综上所述,过程的不断创新、数据库的广泛应 用,加上多尺度的概念,就为多尺度的过程的模拟、 开发,扩大了领域。计算机帮助了人脑,打开了更为 宽阔的领域。小到分子原子,大到工厂、社会乃至于 太空。利用计算机模拟,可以帮助我们去探索各种 条件下的物质能量变化的规律。人们思想的解放, 带来了e-science的进一步的发展。
年,全国部分化工设计院实现联合,开始了计算机系 统模拟软件的会战,并希望在设计中予以应用。这 是我国计算机在化学化工中应用的第一次集体的拼 搏。它为以后的大发展,实现了思想上的启蒙。其 后,韩方煜教授继续将它开发成为工程化学系统模 拟(ECss)软件,已在国内公开发行。
2 计算机在化学化工中应用大发展的30年
1 计算机应用的启蒙时代
在上世纪60年代,国内计算机硬件的水平很 低,对软件知识也很缺乏,当时我国老一代的科学 家,产业部门的领导人,就有人认识到计算机在我国 应用和大发展的方向。他们从感性上已经意识到这 条道路的光辉前景。60年代初,中国科学院化工冶 金研究所所长叶渚沛先生就提出计算机在化工冶金 中应用的设想。在化工设计中,最早的提倡者是化 工设计院陈冠荣总工程师和卢焕章总工程师,70年 代初,后者甚至自己用机器代码编程,进行化工计 算。在全国十二年规划(1956一1968年)中,在各个 行业中应用计算机已经有了一些设想。到了1975
由此看来,我们也需要下大力气去发展我国自 己的软实力。我们必需认真吸取这方面的经验和教 训,努力贯彻科学发展观。
如何来开发我国的软实力?可能要从下面几个
层面上进行努力: (1)首先要促进现有的科研、大学、设计、生产
的三结合。掌握一些已经成熟的商业软件,学会使 用它。争取在实际工作中,能够熟练地运用已有的 商业软件,并且能够加以补充和部分开发。
国际c0DArrA委员会中国代表.
万方数据
l∞洱
计算机与应用化学
2∞8,215(9)
以及具体批准购买设备,组织技术队伍,开始探索开 发自己的化学化工方面软件的可行途径。
当时化学界一些专家,如陈念贻、张懋森、韩世 钧等人,联名建议中国化学会成立计算机化学二级 分会;在化工学会方面由吴锡钧、杨友麟、麻德贤、许 志宏等人,向化工学会建议,建立计算机化工学会二 级分会。在计算机化学和化工个二级分会的组织 下,先后有数十位化学化工方面的专家,投入了软件 开发的攻坚战。有的查找提供数学模型,有的用原 始代码或初级语言编程。在1984年,“计算机与应 用化学”刊物的发刊词中,张懋森同志写文章,对早 几年的工作做了很好的综述和回顾…,列举了1984 年以前几年国内发表的184篇计算机化学化工方面 的文章(当然只是其中的一部分)。
(4)建立化学化工数据库还需要照顾到广大科 研、设计、生产技术人员的需要。他们不仅需要科学 数据,还需要大量技术方面的信息,如:材料、设备、 仪器等信息以及技术经济方面的数据。这方面的数 据库都需要具备可以方便检索的程序,以帮助广大 用户,使“技术人员不出门,便知天下事”。
4 多尺度过程模拟的发展和存在的问题
在计算机化学方面的学术活动,可以从http:∥ chin.csdl.ac.cn的网页上了解到。它的被访问人次 已经超过2亿人次。在计算机化工方面的学术活
动,可以从hnp://Ⅵ删.cheninfo.gov.cn上了解到。
它目前也广泛地在被化工界人士访问。 进入21世纪,我国的计算机在化学化工方面的
应用,已经经历了多次技术更新,引进了许多商业软 件,具有相当的规模。大量的化学化工专业出身的 硕士、博士,开始走入国内外许多科研、大学、公司, 从事计算机在众多领域的开发和应用的工作。事实 上,这就是近年来所谓的E.science的萌芽。
tlIe∞tu“s洲ng Absm童ct:In 60’s of l鹊t century,computer beg蚰to be co衄ected诵th chemisq鲫d chemical engin∞rirIg,but
Point is orIly 30 yea玛ago,i.e.1978.At tIIat tiIne,two secondary co删frIittee of computer印plication have b∞n approved under tlIe na. tional Comrnjttee of Chemishy舳d National Committee of ChelTIical En舀neering r∞pec“vely. 血d then,the c伽puter 8imulation卸d datab∞e works in China have been staned. In the me帅while,∞me proble眦exj8ted had been point out,舳d s伽e suggestio璐had
(3)互连网络时代的来临,将为这些难题的解 决,创造了条件。需要有一个专业俱乐部的形式的 组织来完成。也有人称之为虚拟实验室。目前国际 上已经有了一些开始,在天文学上,虚拟实验室的工 作最有成效。我国也需要努力地推进这种社会化的 工具,它是解决高水平学术领域的科学数据库发展 的一个有效途径。这些是需要学术领导部门研究和 考虑的问题。从根本上来讲,它是科学上的学术民 主和群总路线的一种有效手段。
第25卷第9期 2008年9月28口
计算机与应用化学
Computers and Applied CherIlistry
V01.25.No.9 September,2008
化学化工学科与计算机技术的结合与发展
许志宏
(中国科学院过程工程研究所,北京,100190)
摘要:计算机在化学化工中应用的启蒙阶段是在上世纪60年代。但是真正起步是在1978年。当时在中国的大地上出现了 科学的春天。在中国化学会和中国化工学会2个学会下面,分别成立了计算机化学和计算机化工2个二级分会。出现了计算 机专业与化学化工专业相结合的新事物,形成了中国的计算机模拟与化学化T数据库工作的高潮。它造就了很大一批人才, 现已活跃在国内外的许多软件岗位上。同时作者也提出目前存在的问题,并提出改进的建议。 关键词:计算机化学;计算机化工;数据库;系统模拟 中图分类号:TQ018;TP 393 文献标识码:A 文章编号:lool_4160(2008)09-1053.1056
been made also.
Key words:computer chemistry,computer cheIIlical en舀nee—ng,d壬血d)蛳,Bimulation,e·science
Xu ZH. ChemistIy and cheIIlical en百nee—ng combined埘th computer technology and its development. Compute瑙 and Applied Chemistry,2008,25(9):1053一1056.
提到计算机应用,一个重要的前提是有没有可 以在线应用的数据库,可以方便地提供给用户使用? 目前我国已经有不少化学化工单位,通过不同方式, 可以使用一些专业的科学数据库。例如:晶体结构 数据库、化学性质的各种谱图(如红外、核磁、质谱、 x.光能谱、色谱)数据库、稀土数据库、各种化工材 料数据库等几十种数据库。但是我们似乎还需要解 决化学化工数据库的深化和发展中的许多问题。
Chemistry and chemical en酉neering combined with computer technolo斟and its
development
XU ZhihOna (Instnute of Pn)cess Engineering,Chinese Academy of Sciences,BeUing,100190,China)
收稿日期:2008.06.2l:修回日期:2008聊-28 作者简介:许志宏(1930一),男.研究员.1986年一1991年任中国科学院化工冶金研究所所长.‘计算机与应用化学)期刊创始人之一,
现在很多生产过程都可以利用模拟系统软件来 设计和描述。同时还可以设定一些参数和条件,利 用程序来准确地控制生产过程的进行。同样,也可 以利用对分子间力的作用规律的了解,编制一定的 软件,帮助实现化合物的创新,帮助科学家进行探索 和开发新的药物。
一些发达国家,经常需要发展一些新流程,用来
万方数据
许志宏:化学化工学科与计算机技术的结合与发展
(2)为了解决某些带有创新性的问题,除了收 集数据外,还常需要自己认识科学数据的规律和发 展一些推算方法。为此,人们面对的是探索较深入 的关于物质结构的定量知识。这些数据和模型的推 导,需要专业很深的基础,必须使一些专家能够安心 下来,不断地深入进行工作。如何将这部分深入的 科学工作与迫急的实际任务结合起来,是学术领导 上的一个大难题。不认识数据规律的归纳和发展的 重要性,就不能建成高水平的科学数据库。
5 对软件产业发展的再认识
软件产业已经不是一个硬件产业的附属品,它 本身就是生产力的一部分。它与硬设备一起,构成 了实在的生产力。在社会发展的初期,我们可以靠 其它方面的积累,到国外去买来一个工厂、一架飞 机、一种特效药。但是我们不能创造出来一个技术 全新的工厂、一架技术全新的飞机、一种结构全新的 特效药。这其中的原因就是我们还未充分掌握其中 的规律,还缺少其中的关键技术和软实力。
同样的原理,在开发一个新的化学药物时,包括 人类疾病的药物和农用的药物,都可以利用计算机, 帮助进行药物的分子设计,寻找最具有活性的一些 构形,然后再进行合成,试验其实际的活性及毒性, 从而选出活性高、毒性小的药物。所以近年来药物 的分子设计,也得到了很大的发展。其中周家驹先 生及其小组出版的“中药原植物化学成分手册及数 据库”已在国内外分别出版一J,它对世界化学新药 物的开发,起到了结构探索的重要参考作用。
(1)需要解决生产关系与生产力之间的关系。 科学数据必定是根据科学任务需要的数据,由专业.
人员自己测定,或者到各个期刊、杂志、专著、网络上 去努力搜索。任务结束后,这些专业人员,至少有一 部分需要固定下来,作为专业的数据库人员。这是 因为科学数据库的性质,需要有连续性、重复利用 性。专业的数据库必须要有固定的经费的支持,不 能让他们承担的任务完成后就‘转业’。西方发达 国家主要是利用专业俱乐部的形式,由国家、行业和 会员三方面来支持它的存在和发展。它的生命力在 于不断为行业服务。我们在这方面比较薄弱,缺少 经验。任务有经费时,聚积一些专家,获取很多数 据,任务结束,无经费时就撤销,人员又去各谋出路。
wk.baidu.com
1055
改进节能、降耗和环保。它们大都是先用计算机软 件系统进行模拟,当系统通过模拟,证实它比老的流 程确有很大改进时,然后才会开始中间试验以及原 型试验。有时甚至直接进行原型试验。我国陈念贻 先生开发的化学模式识别系统一1;许禄先生开发的 应用化学图论系统一1;韩方煜先生开发的工程化学 模拟系统。101等著作,都是国内化学化工方面软件产 业的重要成果和基础。
实践证明化学化工行业中的计算机应用软件, 并非完全来自计算机行业的软件专家,它是计算机 软件专家与化学化工行业专家相结合的产物。在其 它大学科领域,情况大体也是如此。各个大学科领 域之间,在计算机方法上还能互相渗透和借鉴,这也 是近年来E.science新学科产生的一个重要的背 景‘2_4】。
3化学化工科学数据库的发生和发展
现代化的计算机模拟和数据库的广泛应用,使 其信息的数量,逐步趋进于无穷,网络化的发展已成 为大势所趋。所以人们必须掌握网络化软件资源搜 索的工具。李晓霞等人为此编写了我国第一部专辑 “Intemet上的化学化工资源”【6 J,第一版出版后,很 快又出了第二版,受到了广泛的欢迎。
综上所述,过程的不断创新、数据库的广泛应 用,加上多尺度的概念,就为多尺度的过程的模拟、 开发,扩大了领域。计算机帮助了人脑,打开了更为 宽阔的领域。小到分子原子,大到工厂、社会乃至于 太空。利用计算机模拟,可以帮助我们去探索各种 条件下的物质能量变化的规律。人们思想的解放, 带来了e-science的进一步的发展。
年,全国部分化工设计院实现联合,开始了计算机系 统模拟软件的会战,并希望在设计中予以应用。这 是我国计算机在化学化工中应用的第一次集体的拼 搏。它为以后的大发展,实现了思想上的启蒙。其 后,韩方煜教授继续将它开发成为工程化学系统模 拟(ECss)软件,已在国内公开发行。
2 计算机在化学化工中应用大发展的30年
1 计算机应用的启蒙时代
在上世纪60年代,国内计算机硬件的水平很 低,对软件知识也很缺乏,当时我国老一代的科学 家,产业部门的领导人,就有人认识到计算机在我国 应用和大发展的方向。他们从感性上已经意识到这 条道路的光辉前景。60年代初,中国科学院化工冶 金研究所所长叶渚沛先生就提出计算机在化工冶金 中应用的设想。在化工设计中,最早的提倡者是化 工设计院陈冠荣总工程师和卢焕章总工程师,70年 代初,后者甚至自己用机器代码编程,进行化工计 算。在全国十二年规划(1956一1968年)中,在各个 行业中应用计算机已经有了一些设想。到了1975
由此看来,我们也需要下大力气去发展我国自 己的软实力。我们必需认真吸取这方面的经验和教 训,努力贯彻科学发展观。
如何来开发我国的软实力?可能要从下面几个
层面上进行努力: (1)首先要促进现有的科研、大学、设计、生产
的三结合。掌握一些已经成熟的商业软件,学会使 用它。争取在实际工作中,能够熟练地运用已有的 商业软件,并且能够加以补充和部分开发。
国际c0DArrA委员会中国代表.
万方数据
l∞洱
计算机与应用化学
2∞8,215(9)
以及具体批准购买设备,组织技术队伍,开始探索开 发自己的化学化工方面软件的可行途径。
当时化学界一些专家,如陈念贻、张懋森、韩世 钧等人,联名建议中国化学会成立计算机化学二级 分会;在化工学会方面由吴锡钧、杨友麟、麻德贤、许 志宏等人,向化工学会建议,建立计算机化工学会二 级分会。在计算机化学和化工个二级分会的组织 下,先后有数十位化学化工方面的专家,投入了软件 开发的攻坚战。有的查找提供数学模型,有的用原 始代码或初级语言编程。在1984年,“计算机与应 用化学”刊物的发刊词中,张懋森同志写文章,对早 几年的工作做了很好的综述和回顾…,列举了1984 年以前几年国内发表的184篇计算机化学化工方面 的文章(当然只是其中的一部分)。
(4)建立化学化工数据库还需要照顾到广大科 研、设计、生产技术人员的需要。他们不仅需要科学 数据,还需要大量技术方面的信息,如:材料、设备、 仪器等信息以及技术经济方面的数据。这方面的数 据库都需要具备可以方便检索的程序,以帮助广大 用户,使“技术人员不出门,便知天下事”。
4 多尺度过程模拟的发展和存在的问题
在计算机化学方面的学术活动,可以从http:∥ chin.csdl.ac.cn的网页上了解到。它的被访问人次 已经超过2亿人次。在计算机化工方面的学术活
动,可以从hnp://Ⅵ删.cheninfo.gov.cn上了解到。
它目前也广泛地在被化工界人士访问。 进入21世纪,我国的计算机在化学化工方面的
应用,已经经历了多次技术更新,引进了许多商业软 件,具有相当的规模。大量的化学化工专业出身的 硕士、博士,开始走入国内外许多科研、大学、公司, 从事计算机在众多领域的开发和应用的工作。事实 上,这就是近年来所谓的E.science的萌芽。
tlIe∞tu“s洲ng Absm童ct:In 60’s of l鹊t century,computer beg蚰to be co衄ected诵th chemisq鲫d chemical engin∞rirIg,but
Point is orIly 30 yea玛ago,i.e.1978.At tIIat tiIne,two secondary co删frIittee of computer印plication have b∞n approved under tlIe na. tional Comrnjttee of Chemishy舳d National Committee of ChelTIical En舀neering r∞pec“vely. 血d then,the c伽puter 8imulation卸d datab∞e works in China have been staned. In the me帅while,∞me proble眦exj8ted had been point out,舳d s伽e suggestio璐had
(3)互连网络时代的来临,将为这些难题的解 决,创造了条件。需要有一个专业俱乐部的形式的 组织来完成。也有人称之为虚拟实验室。目前国际 上已经有了一些开始,在天文学上,虚拟实验室的工 作最有成效。我国也需要努力地推进这种社会化的 工具,它是解决高水平学术领域的科学数据库发展 的一个有效途径。这些是需要学术领导部门研究和 考虑的问题。从根本上来讲,它是科学上的学术民 主和群总路线的一种有效手段。
第25卷第9期 2008年9月28口
计算机与应用化学
Computers and Applied CherIlistry
V01.25.No.9 September,2008
化学化工学科与计算机技术的结合与发展
许志宏
(中国科学院过程工程研究所,北京,100190)
摘要:计算机在化学化工中应用的启蒙阶段是在上世纪60年代。但是真正起步是在1978年。当时在中国的大地上出现了 科学的春天。在中国化学会和中国化工学会2个学会下面,分别成立了计算机化学和计算机化工2个二级分会。出现了计算 机专业与化学化工专业相结合的新事物,形成了中国的计算机模拟与化学化T数据库工作的高潮。它造就了很大一批人才, 现已活跃在国内外的许多软件岗位上。同时作者也提出目前存在的问题,并提出改进的建议。 关键词:计算机化学;计算机化工;数据库;系统模拟 中图分类号:TQ018;TP 393 文献标识码:A 文章编号:lool_4160(2008)09-1053.1056
been made also.
Key words:computer chemistry,computer cheIIlical en舀nee—ng,d壬血d)蛳,Bimulation,e·science
Xu ZH. ChemistIy and cheIIlical en百nee—ng combined埘th computer technology and its development. Compute瑙 and Applied Chemistry,2008,25(9):1053一1056.
提到计算机应用,一个重要的前提是有没有可 以在线应用的数据库,可以方便地提供给用户使用? 目前我国已经有不少化学化工单位,通过不同方式, 可以使用一些专业的科学数据库。例如:晶体结构 数据库、化学性质的各种谱图(如红外、核磁、质谱、 x.光能谱、色谱)数据库、稀土数据库、各种化工材 料数据库等几十种数据库。但是我们似乎还需要解 决化学化工数据库的深化和发展中的许多问题。
Chemistry and chemical en酉neering combined with computer technolo斟and its
development
XU ZhihOna (Instnute of Pn)cess Engineering,Chinese Academy of Sciences,BeUing,100190,China)