论化学与计算机技术的创新型结合

论化学与计算机技术的创新型结合

夏峰

（安徽大学13级化学化工学院化学班）

摘要：文章首先介绍了大学计算机的发展与应用前景，分析了计算机在某些领域大显身手，以及人们对计算机的前景展望。然后论述了过去化学专业的蓬勃发展和所取得的成就，还指出过去化学研究中所遇到的种种困难。最后提出一种新型概念——计算机化学，论述计算机与化学的创新型结合下所取得成果和有着广阔应用前景一种新模式。

关键词：计算机应用；化学专业；计算机化学；创新

一、计算机的发展与应用前景

发展：

第一台计算机诞生于1945年，标志着人类自学会使用工具的漫长岁月中，终于拥有了可以替代人类脑力劳动的“工具”；到六、七十年代，对大多数人而言，网络是陌生的、神秘的甚至是虚无缥缈的东西。Internet（国际互联网）的蓬勃兴起毫无疑问地成为网络技术成长的催化剂。计算机网络所具有的高可靠性、高性能价格比和易扩充性等优点，使得它在各个领域、各个行业获得了越来越广泛的应用。网络已经渗透到我们工作和生活中的每个角落，Internet将遍布世界的大型和小型网络连接在一起，使它日益成为企事业单位和个人日常活动不可缺少的工具。（1）办公自动化（2）电子数据交换（3）远程交换（4）远程教育（5）电子银行（6）电子公告板系统（7）网络计算等等计算机网络继续朝着开放、集成、高性能、智能化、多元化方向的发展将是不可逆转的大趋势。

前景分析:

计算机网络的发展方向从计算机网络应用来看，网络应用系统将向更深和更宽的方向发展。首先，Internet信息服务将会得到更大发展。网上信息浏览、信息交换、资源共享等技术将进一步提高速度、容量及信息的安全性。其次，远程会议、远程教学、远程医疗、远程购物等应用将逐步从实验室走出，不再只是幻想。多种学科交叉的应用与推广与计算机的结合也将成为网络发展的热点话题

二、化学

化学对我们认识和利用物质具有重要的作用。宇宙是由物质组成的，化学则是人类认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科，与人类进步和社会发展的关系非常密切，它的成就是社会文明的重要标志。化学的发展大致有以下几个时期：萌芽时期丹药时期燃素时期发展期现代时期。犹现代时期取得成果最为丰硕 1. 糖化学和免疫化学。2. 氨基酸化学、多肽化学和固相合成。3. 蛋白质化学和酶化学以及模拟酶和模拟酶促反应。4. 核酸化学和生物化学，以及分子细胞生物化学。5. 理论上：量子化学、配位场/晶体场理论、化学平衡理论、软硬酸碱理论、和有机前线轨道理论以及周环反应理论。在化学的发展过程中，逐渐形成一批新的交叉学科，如化学与物理学的交叉形成了物理化学和化学物理学，化学与生物学的交叉形成了生物化学和化学生物学，物理学与生物学交叉形成了生物物理学等。这些交叉学科的不断发展大大地推动了科学进步。

但是，化学在数据处理、信号分析、结构解析、有机合成、分子设计等诸多方任然存在不足，难以适应当今的时代要求和生产需要，这就亟需一种新学科的诞生来弥补缺憾

三计算机化学

应承着时代潮流，计算机化学应运而生。计算机化学(Computer chemistry)是应用计算机研究化学反应和物质变化的科学。以计算机为技术手段，建立化学化工信息资源化和智能化处理的理论和方法。计算机化学围绕着“化学信息”这一核心，从计算机化学的基本概念、方法入手，将实验数据、量测信号、谱图、分子结构、化学知识和Internet这一系列看似零散但却有着内在联系的内容串联起来。展现了计算机化学在数据处理、信号分析、结构解析、有机合成、分子设计等诸多方面的应用。认识物质、改造物质、创造新物质和认识反应、控制反应过程和创造新反应、新过程是计算机化学研究的主体。它的兴起与发展是与计算机技术的发展和计算机的普及紧密联系的。目前计算机化学覆盖的领域主要有：(1)化学数据挖掘(Data mining)；(2)化学结构与化学反应的计算机处理技术；(3)计算机辅助分子设计；(4)计算机辅助合成路线设计；(5)计算机辅助化学过程综合与开发；(6)化学中的人工智能方法等。相较于传统的各自学科所取得的成就，计算机化学的发展无疑是一剂高效催化剂。计算机化学由于它的诞生迎合了时代发展的需要，受到了国际化学界的广泛重视。它是与数学、计算机科学、物理学、药物学、材料科学等学科高度交叉、相互渗透的新的生长点，是许多实用技术的基础，并深受当今计算机与网络通讯技术飞速发展的影响，而处在迅速发展和不断演变之中。计算机化学的这个特点决定了它在化学中的地位，是要帮助化学家，促进化学界的研究方法和工业界的生产方式不断革新。同时它与迅速崛起的高科技关系密切，是绿色化学和绿色化工的基础，是联系化学化工为国民经济可持续性发展服

务的桥梁。.计算机化学的现状：

今天，以计算机及其网络深入到社会的各个层面为标志的数字化新世纪已经到来，也将使传统化学发生深刻的变化。化学已由只实验不计算，演变为先实验再计算，也必将逐步演变为先计算再实验；计算机化学和计算化学的结合已开始孕育一个新的更带数字化色彩的学科方向-Model Chemistry(模型化学，Pople语)；基于web技术的化学应用软件已经出现。这些都表明数字化化学将与数字化社会一起到来。面对化学的数字化进程，首先扑面而来的是集成多种关键软件的虚拟现实化学实验室概念。不失时机地在计算机辅助结构解析、分子设计和合成路线设计等研究成果的基础上，尽快建立数字化虚拟化学实验室就显得十分重要和更为现实。因为唯有通过计算机才有可能对浩如烟海的化学知识进行有效地处理，对结构变化引起的属性变化进行系统地搜索，并用智能程序来模仿化学家的思维活动进行高速的推理(分子正确结构的确定、具备某种性质的化合物分子结构的预测和合成路线的确定等)。建立数字化虚拟化学实验室就是要融合计算机技术、数学、化学及其相关学科的最新理论成就，通过对某些传统概念的重新评估、更新和非经验化，开发一系列综合性的数字化工具，来实现由未知化合物的光谱性质确定其分子结构；通过对分子结构进行系统化的规律性变化，研究并找出性质与结构之间的相互关系模型，用于结构修饰和分子设计，高效地预测具有某种关健性质的分子结构，使得合成更有明确的目的性；将理论化学方法、数据库技术与合成设计紧密结合，建立高效的反应知识检索系统，寻找预测反应性能的可靠方法，最终建成实用的计算机辅助合成设计系统。数字化新世纪的化学不仅要靠“湿”实验室来发展，同时也要依赖于“干”实验室。所谓“干”化学实验室就是指数字化虚拟化学实验室。“干”、“湿”相结合才能更高效地孕育出新的化学实体，才能促进化学由实验科学向严密科学转化，才能大大提高化学非凡的创造力！

四、创新

在这个知识大爆炸的时代，如果不积极的获取知识，就会被时代所抛弃。我们作为新一代的大学生应在前任铺好的路上仔细的观摩和学习，取其精华去其糟粕。而我们化学专业的，更应在前人的指导下带着满腹的创新精神去继续探索计算机与化学的有机结合，更好的为人类活动作出应有贡献。创新是一个国家经济不断发展的源源动力，近代以来人类文明进步所取得的丰硕成果，主要得益于科学发现、技术创新和工程技术的不断进步，得益于科学技术应用于生产实践中形成的先进生产力，得益于近代启蒙运动所带来的人们思想观念的巨大解放。可以这样说，人类社会从低级到高级、从简单到复杂、从原始到现代的进化历程，就是一个不断创新的过程。不同民族发展的速度有快有慢，发展的阶段有先有后，发展的水平有高有低，究其原因，民族创新能力的大小是一个主要因素。因此，时代需要我们，我们需