计算机与化学的联系

计算机与化学的联系

计算机的发展离不开化学的发展，同样，化学的发展也需要计算机方面的人才。两者一直是相辅相成，互相促进。近几年计算机更新换代如此迅速，着是与化学材料的发展离不开的；同时化学的发展也依赖于计算机的发展，现在做实验的大量数据如过不是靠计算机的处理我们空怕要处理医生数据都处理不完，而如果借助于计算机只用几分钟就可以了。二者相互促进的关系给整个人类社会带来了巨大的财富。

首先，没有高分子材料的发展就没有现代计算机的发展。现代计算机是本世纪也是人类历史上最伟大的发明之一。半个世纪以来，电子计算机以人们事先难以想象的速度迅速发展。经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路和人工智能5次重大的革新，使计算机越来越小，而计算机速度越来越快。超大规模集成电路的发展是以聚合物电子材料的发展为依托的。与之有关的电子化工材料有感光性树脂和塑性电子封装材料。超大规模继承电路的线宽不足1μm，要达到这样的精度是任何一位高级的微雕师所不能及的，必须通过现代光刻技术，并借助与光刻胶来实现。光刻技术是一种材料表面的精细加工技术其原理类似于照相的暴光过程，只不过所用的感光材料不是溴化银，而是一种光敏性聚合物，它们在光的作用下会发生聚合反应，使树脂的溶解性能发生突变。

同样，计算机对化学的发展与进步做出了不可磨灭的贡献。计算机是一种多功能的设备,可用于计算、拟合模拟、制表、绘图、选择、判别、存贮、检索、统计、管理、自动控制、人工智能、专家系统等方面。计算机在化学中的应用可从不同角度分类：按化学体系，可从解决化学各分支学科的问题分类；按应用方法，则是从计算机的功能应用来分类。比如按化学体系分类。

计算机在分析化学中的应用，简称计算分析。其内容有：数据处理与利用一元统计，可对同一项目的若干次测量数据进行统计处理，计算置信区间、标准误差、变动系数等。利用二元统计，可以计算含量与滴定体积或浓度与吸光度之间的直线方程（线性回归法）。用程序型计算器也能迅速完成这些计算。

现在还有一门学科叫做计算机化学。计算机化学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。

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！

化学的主要作用之一是为满足人类生存与发展的各种需要而发现或创造具

备各种可用性质的化合物；要解决的问题可分为三类：未知化合物结构的测定，具备某种特定性质的化合物分子结构的预测和化合物的制备方法。这三个问题对整个化学来说是永久性的。由于化学体系的高度复杂性，面对计算机辅助结构解析、计算机辅助分子设计和计算机辅助合成路线设计这三个问题往往仍难提出一个系统化的解决办法，还只能从已知知识（数据）中找出一些共同规律，或从类比推测中来近似地解决这些问题。因此，计算机辅助结构解析、分子设计和合成路线设计的研究就显得十分重要。因为只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）。因此，可以说在今后的一段时期内，计算机辅助结构解析、分子设计和合成路线设计将是计算机化学的主题。

所以说，计算机和化学的发展是相互促进的。这样的促进有利于整个人类文明的发展。