计算机化学（分支学科）

计算机化学（分支学科）分支学科01涉及领域发展前景路线设计应用目录030204基本信息计算机化学(ComputationalChemistry)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。涉及领域涉及领域计算机化学围绕着“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、红外光谱图、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。计算机化学覆盖的领域主要有：(1)化学数据挖掘(Datamining)；(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。路线设计路线设计以逻辑的方法而不是单凭经验和直觉来寻找合成设计路线是化学家长期以来的一个理想。尽管已有大量数据可供参考，化学反应体系的高度复杂性决定了难于用纯理论方法来解决合成路线设计问题，还只能从已知知识中找出共同规律，或从类比推测中来近似地解决这些问题。基于前者的方法，发展了检索型的合成设计，反应数据库就是这种方法的典型。基于后者的方法是推理型的计算机辅助合成设计。在这一领域当前的主要研究方向有：反应数据挖掘和反应知识发现、反应知识模型的表述和反应知识库的建立、化合物反应性能的预测、化学知识的类比推理等。发展前景发展前景计算机化学由于它的诞生迎合了时代发展的需要，在七十年代和八十年代得到了较大发展，至九十年代它已完全成为一门独立的学科，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。因此，计算机化学对化学学科发展的促进作用不可低估，没有它的发展就没有现代化学。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-ModelChemistry(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)。应用应用计算机辅助分子设计和模拟工程方面的计算机辅助设计已是大家所熟悉的了，化学由于它的特殊性使得计算机辅助化学设计相对来说发展相对较晚，但化学家已在分子设计和有机合成设计两个主要领域取得较大进展并日益发展。分子设计和模拟的目标是预测具有指定性质（或性能）的可能分子的结构。它们主要应用于医药（药物设计）和农用化学品（除草剂设计、农药设计、杀虫剂设计等）领域，在实验室内分子设计主要应用蛋白质、酶、核酸等大分子的设计。以前发现一个有应用价值的新化合物主要是凭化学家的经验和灵感，最常用和最有效的方法就是采用费钱费时的筛选法，已开始采用对分子结构进行系统的有规律的变化，寻找性质与结构变化之间的相关关系，从而建立结构-性质关系模型以用于分子设计。围绕计算机辅助分子设计，要开展一系列的基础研究工作，主要有结构-性质关系研究、三维动态分子模型化方法、分子形状和活性关系、构象分析、生物大分子的结构-功能关系，以及分子设计方法在药物、材料设计中的应用研究等。化学结构与化学反应的计算机处理技术长期以来化学家在应用计算机解决化学问题中遇到的