第一篇：計算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用學(xué)習(xí)心得

計算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用學(xué)習(xí)心得

這學(xué)期通過學(xué)習(xí)計算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用，在初步接觸高分子化學(xué)的同時與當(dāng)前日新月異的計算機(jī)領(lǐng)域相結(jié)合，從而對高分子化學(xué)，數(shù)據(jù)分析以及公式編輯等其他方面有了更深的認(rèn)識，同時也掌握了一種新的學(xué)學(xué)習(xí)方法，使得在今后的學(xué)習(xí)、工作、生活中更方便。

通過對ChemSketch的學(xué)習(xí)，對很多課本上見到的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)式有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，這在一定程度上也提高了學(xué)習(xí)興趣，與此同時ChemSketch的強(qiáng)大分析能力如對異構(gòu)體的全面準(zhǔn)確分析使得自學(xué)一定程度上變得簡單，對我們的學(xué)習(xí)很有幫助，同時在以后的畢業(yè)論文設(shè)計以及在更遠(yuǎn)的將來對論文的編輯工作中對ChemSketch的熟練應(yīng)用是必不可少的，如繪制結(jié)構(gòu)式，定性繪制一些相應(yīng)的曲線。而且ChemSketch使得原本抽象的事物變得清晰直觀，有助于對知識的理解，這是最重要的。

通過對公式編輯器的學(xué)習(xí)，現(xiàn)在可以編輯很多美觀的公式，突破了之前只能依靠有限的數(shù)學(xué)符號只能寫出不直觀的公式，在今后論文的編寫中非常重要。

通過對Origin的學(xué)習(xí)對數(shù)據(jù)分析有了更近一步的認(rèn)識，對復(fù)雜的實驗數(shù)據(jù)的處理再不是一件耗時又低效的事，用Origin對數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合求斜率和截距等參數(shù)都有能把誤差降到最低，從而對實驗的分析相對更容易一些。

在學(xué)習(xí)計算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用這門課的同時，不僅從這門課程本身學(xué)到了有用的知識，也明白了科技的飛速發(fā)展對我們的學(xué)習(xí)生活提供了很多的便捷之處，因此要善于利用這些更好的服務(wù)于我們的學(xué)習(xí)生活，不斷取得更好的成績。

最后真心感謝一學(xué)期以來老師的諄諄教誨，在教給我們高分子化學(xué)知識的同時不辭辛苦的傳授給我們其他課程對化學(xué)的促進(jìn)和應(yīng)用。

第二篇：計算機(jī)在化學(xué)化工中的應(yīng)用學(xué)習(xí)心得

《計算機(jī)在化學(xué)化工中的應(yīng)用》學(xué)習(xí)心得

計算機(jī)在當(dāng)今社會正逐漸占據(jù)越來越重要的位置，而理所當(dāng)然的，計算機(jī)在自然科學(xué)中對繪圖和計算量較大的工科的地位也可謂坐著火箭上升。同時計算機(jī)技術(shù)在化學(xué)化工的應(yīng)用也逐漸從傳統(tǒng)的圖像繪制，計算數(shù)據(jù)擴(kuò)展到了設(shè)備模擬，設(shè)備優(yōu)化，工藝嘗試以及教學(xué)輔助等不同方面。

在剛接觸到這門學(xué)科時，我就對其產(chǎn)生了濃厚的興趣。作為一個在大學(xué)呆了兩年的工科生，我已深深明白熟練應(yīng)用計算機(jī)的重要性。這種熟練掌握不僅僅是對于Office等辦公軟件的掌握，這些對于大學(xué)生來說應(yīng)是最基本的一項技能，除此之外，還應(yīng)加強(qiáng)對檢索文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)處理或設(shè)備設(shè)計等更多軟件的掌握。

開學(xué)以來，老師為我們介紹了Word，Origin，EndNote，ChemSketch等各種軟件。在Word中，我在原有的知識上更了解了一些小技巧，如如何不用插入符號而打出℃，如何移動更小距離來精確調(diào)整圖片位置等；在Origin中，我學(xué)會如何導(dǎo)入數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)制成曲線或直線，然后將圖形線性擬合或歸一化，得到所需函數(shù)；在EndNote中，我學(xué)習(xí)到了如何管理文獻(xiàn)建立本地數(shù)據(jù)庫，并通過這個軟件在Word中插入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)；在ChemSketch中，我學(xué)會了分子結(jié)構(gòu)的繪制及其他化學(xué)圖形的繪制，化學(xué)反應(yīng)式的繪制，預(yù)測化合物的宏觀性質(zhì)，同時也簡單了解了ChemDraw的操作。除這些軟件外，我對ACS等數(shù)據(jù)庫有了更深的認(rèn)識，并學(xué)會了如何利用主題、作者、刊名、ISSN等進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，還了解了論文的撰寫格式和投稿要求。

在以上眾多軟件中，我對Origin和EndNote興趣最為濃厚。

對于Origin，在接觸到這門學(xué)科之前，我也僅僅是聽過這個軟件，卻一直疏于學(xué)習(xí)。因此在上學(xué)期的物化實驗中，對于數(shù)據(jù)的處理還只是限于手工計算和在坐標(biāo)紙上手畫圖形。然而本學(xué)期對Origin的學(xué)習(xí)使我在化工原理實驗中對數(shù)據(jù)的處理更加得心應(yīng)手，圖線的擬合，自動生成圖線函數(shù)，都能通過Origin一步到位，由此省下了很多時間和精力。

Origin具有兩大主要功能：數(shù)據(jù)分析和繪圖。Origin的數(shù)據(jù)分析主要包括統(tǒng)計、信號處理圖像處理、峰值分析和曲線擬合等各種完善的數(shù)學(xué)分析功能。準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時，只需選擇所要分析的數(shù)據(jù)，然后再選擇相應(yīng)的菜單命令即可。Origin的繪圖是基于模板的，Origin本身提供了幾十種二維和三維繪圖模板而且允許用戶自己定制模板。繪圖時,只要選擇所需要的模板就行。用戶可以自定義數(shù)學(xué)函數(shù)、圖形樣式和繪圖模板；可以和各種數(shù)據(jù)庫軟件、辦公軟件、圖像處理軟件等方便的連接。

另一方面經(jīng)過本學(xué)期的學(xué)習(xí)，我對如何進(jìn)行文獻(xiàn)的檢索和整理的認(rèn)識都上升了一個臺階，不僅以往經(jīng)常使用的搜索引擎百度與google中也學(xué)習(xí)到了一些過去不了解的搜索方法與技巧，同時對一些化學(xué)化工的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫也有所了解，如中國知網(wǎng)，工程索引EI，科學(xué)引文索引SCI等等，這些數(shù)據(jù)庫令我在未來查詢文件時不再茫無目標(biāo)，而能做到有的放矢。此外對于如專利檢索等對我們未來學(xué)習(xí)研究必不可少的技巧也做到初步了解，相信在未來這些技能一定可以發(fā)揮出無與倫比的作用。

最后，作為一名化工專業(yè)的學(xué)生，不但要掌握基本的計算機(jī)操作知識，更應(yīng)掌握化工領(lǐng)域常用的專業(yè)性計算機(jī)軟件。無論是在以后的學(xué)習(xí)或是工作中，這種掌握只會使自己越來越專業(yè)，提高自己的競爭力，為我們未來的學(xué)習(xí)與發(fā)展鋪墊出一塊堅定的基石。

第三篇：計算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用(原創(chuàng))

計算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用

計算機(jī)化學(xué)是將計算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)應(yīng)用于化學(xué)的一門新興的交叉學(xué)科,是化學(xué)領(lǐng)域的一個重要分支。

計算機(jī)化學(xué)的英文叫法有多種,如Computers&Chemistry、Computers in Chemistry及Computers on Chemistry。有時文獻(xiàn)中亦會出現(xiàn)Computer Chemistry,但應(yīng)用較少。計算化學(xué)(Computational Chemistry)通常指分子力學(xué)及量子化學(xué)計算等,與計算機(jī)化學(xué)有較大區(qū)別。

計算機(jī)與化學(xué)的聯(lián)姻始于60年代。其首先應(yīng)用領(lǐng)域是分析化學(xué)。因為分析化學(xué)的最本征特征是借助于諸種手段收集數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)處理。到了70年代,計算機(jī)化學(xué)得以突飛猛進(jìn)的發(fā)展,幾乎在化學(xué)的每一分支領(lǐng)域都結(jié)滿了豐碩的成果。當(dāng)今的化學(xué)幾乎無處不用計算機(jī)。計算機(jī)(包括數(shù)學(xué))已是化學(xué)的重要工具,同時計算機(jī)化學(xué)作為一個學(xué)科分支也在迅速發(fā)展。本文擬就如下幾個方面作一簡單介紹。

一、數(shù)據(jù)庫技術(shù)

數(shù)據(jù)庫是計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中70年代出現(xiàn)的新技術(shù)?；瘜W(xué)中的許多數(shù)據(jù)庫正是在70年代

歷經(jīng)了由起步、發(fā)展,直至成熟的過程。其中,最具代表性的是用于化合物結(jié)構(gòu)解析的譜圖數(shù)據(jù)庫。目前,幾乎所有的大型分析測試儀器均帶有數(shù)據(jù)庫及其檢索系統(tǒng)。

各種譜學(xué)手段的廣泛應(yīng)用對當(dāng)代有機(jī)化學(xué)的發(fā)展起到了很大促進(jìn)作用,因為這些物理方法和手段使人們能較精確地了解化合物的結(jié)構(gòu)。但是,譜圖的解釋是一較為繁瑣,極為費時的工作。然而,隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展極大地推進(jìn)了這一領(lǐng)域的革新。

計算機(jī)輔助譜圖解析方法可粗略地分為兩大類:直接譜圖庫手段,即譜圖檢索，間接譜圖庫手段,包括波譜模擬、模式識別和人工智能。目前,應(yīng)用最廣泛的是譜圖庫檢索。此處順便提及:數(shù)據(jù)庫,英文一般用database或databank表示,而數(shù)據(jù)庫檢索卻常用librarysearching一詞。所謂譜圖庫,目前用于結(jié)構(gòu)解析的主要是指質(zhì)譜、核磁譜和紅外光譜。

二、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)自動解析

該類研究屬于人工智能的范疇。人工智能包括的范圍很廣,如定理證明、語音識別、對奕及專家系統(tǒng)等。對于化學(xué)領(lǐng)域,尤以專家系統(tǒng)研究的為最多。所謂專家系統(tǒng)即在規(guī)則(常稱為知識庫)的基礎(chǔ)上,模擬專家演繹推理的過程,以得到專家水平的應(yīng)答。在化學(xué)中,除結(jié)構(gòu)解析以外,其它專家系統(tǒng)如分離科學(xué)、實驗方案的最優(yōu)設(shè)計、工業(yè)生產(chǎn)的流程控制及計算機(jī)輔助合成(見后)等。

世界上第一個專家系統(tǒng)誕生于化學(xué)領(lǐng)域,即美國斯坦福大學(xué)建造的DENDRAL系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用低分辨質(zhì)譜和核磁共振波譜來進(jìn)行有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)解析。這一系統(tǒng)的建造成功對整個人工智能領(lǐng)域產(chǎn)生了重要影響。

早年,專家系統(tǒng)主要建造在中、小型機(jī)以上的計算機(jī)上。后來出現(xiàn)工作站,但由于價格的昂貴使其應(yīng)用受到限制。到了80年代中期,微機(jī)發(fā)展極為迅速。目前,世界上至少有60%的專家系統(tǒng)建立在微型計算機(jī)上。

作為軟件,原則上任何一種計算機(jī)語言均可作為專家系統(tǒng)設(shè)計工具。但是,由于一般的高級語言字符處理能力較差,所以在選用上應(yīng)首先選用人工智能語言,如LISP和PROLOG。

幾十年來,在結(jié)構(gòu)解析領(lǐng)域中涌現(xiàn)出一大批專家系統(tǒng),除DENDRAL外,目前比較有影響的系統(tǒng)為CHEMICS(日本)、CASE(美國)、PAIRS(美國)等。在國內(nèi),從80年代初在作者的實驗室中就開始了計算機(jī)自動結(jié)構(gòu)解析的研究工作。并先后建造了含碳、氫、氧有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)闡明專家系統(tǒng)及含多種雜原子的結(jié)構(gòu)闡明專家系統(tǒng)。

結(jié)構(gòu)解析專家系統(tǒng)工作的邏輯過程為:

(1)由實驗數(shù)據(jù)(如質(zhì)譜、紅外光譜和核磁共振譜等)或者化學(xué)信息(如分子式)出發(fā),在知識庫如子結(jié)構(gòu)子光譜相關(guān)規(guī)則)作用下獲得化合物中可能含有的結(jié)構(gòu)片斷集。

(2)在結(jié)構(gòu)片斷集的基礎(chǔ)上,利用知識庫(如諸多約束條件),經(jīng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生器(進(jìn)行結(jié)構(gòu)異構(gòu)體窮舉生成的程序部分)來作整體結(jié)構(gòu)的對接,所生成的異構(gòu)體常稱為候選化合物。

(3)在波譜模擬、碳13譜峰信息、分子張力能計算、模式識別及人機(jī)交換信息作用下,進(jìn)行候選化合物的驗證。

三、計算機(jī)輔助化合物合成有機(jī)化合物的合成最早開始于1895年,距今已非常久遠(yuǎn)。但是,計算機(jī)輔助合成還是近幾十年的事。

計算機(jī)輔助合成系統(tǒng)在解決問題中,要用到人工智能技術(shù)及專家系統(tǒng)的知識,即計算機(jī)輔助合成系統(tǒng)為一專家系統(tǒng)。

1969年,美國哈佛大學(xué)的Corey和Wipke首先報道了他們的系統(tǒng)。之后,其他系統(tǒng)相繼問世?，F(xiàn)在,國際上該類系統(tǒng)已用于工業(yè)之中,特別是藥物工業(yè)其應(yīng)用尤為普遍。

四、分子設(shè)計

計算機(jī)輔助分子設(shè)計是計算機(jī)化學(xué)的前沿,目前已用于藥物分子設(shè)計,蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子設(shè)計及材料科學(xué),如高分子材料、無機(jī)材料和催化劑設(shè)計等。下邊將側(cè)重以藥物分子設(shè)計為例進(jìn)行介紹。

為分子設(shè)計近年來發(fā)展了很多種方法,其中,開展得尤為廣泛的是定量結(jié)構(gòu)活性/性質(zhì)相關(guān)性(QSAR/QSPR)研究。這種方法的要點是由分子式結(jié)構(gòu)出發(fā)來構(gòu)造某種數(shù)學(xué)模型,然后運用這種模型去預(yù)測未知化合物的活性/性質(zhì),從而為新分子的設(shè)計提供理論依據(jù)。

五、化學(xué)計量學(xué)方法的研究及應(yīng)用

化學(xué)計量學(xué)(Chemometrics)是將數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)應(yīng)用于化學(xué)的邊緣學(xué)科。它是數(shù)學(xué)與化學(xué)之間的一座橋梁。

數(shù)學(xué)是自然科學(xué)的語言,它在化學(xué)中的地位和作用日益突出和重要。自70年代以來,隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速普及,數(shù)學(xué)和計算機(jī)科學(xué)在化學(xué)中應(yīng)用日益廣泛,于是化學(xué)計量學(xué)的方法和內(nèi)容得到充實和發(fā)展,使化學(xué)計量學(xué)成為化學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)化學(xué)、環(huán)境化學(xué)及藥物化學(xué)中信息處理的強(qiáng)有力手段。1974年,由美國的Kowalski和瑞典的Wold等發(fā)起,在美國華盛頓大學(xué)成立了國際化學(xué)計量學(xué)學(xué)會,開展了一系列學(xué)術(shù)交流活動,推動了化學(xué)計量學(xué)的迅速發(fā)展。從1982年起,在美國分析化學(xué)雜志(Anal.Chem.)兩年一度的評論中開辟了Chemomet-rics專題。一些年來,國內(nèi)國外都不斷有化學(xué)計量學(xué)方面的專著問世。

化學(xué)計量學(xué)是建立在多學(xué)科基礎(chǔ)上的橫向?qū)W科。反過來,它在多種學(xué)科中的應(yīng)用也在逐年迅速增加。1994年的Anal.Chem.中化學(xué)計量學(xué)專題評論,僅計算機(jī)檢索(事實證明漏檢很多),有關(guān)文章已多達(dá)20000篇,而1996又增至25000

篇?；瘜W(xué)計量學(xué)在化學(xué)學(xué)科的發(fā)展中起著越來越大的作用?；瘜W(xué)計量學(xué)主要包括:

(1)統(tǒng)計學(xué)(statistics)

(2)最優(yōu)化(optimization)

(3)信號處理(signalprocessing)

(4)分解(resolution)

(5)校正(calibration)

(6)參數(shù)測定(parameterestimation)

(7)模式識別(patternrecognition)

在化學(xué)中,主要用于化合物的分類。經(jīng)典的方法如聚類分析、PCA、KNN、SIMCA及逐步判別分析(SDA)等。目前,人工神經(jīng)網(wǎng)作為模式識別器在諸多應(yīng)用中均獲良好結(jié)果。

七、計算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的應(yīng)用

教學(xué)思想上要有意識地培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，只有思想上有這種意識。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維才會貫穿于教學(xué)中，也才能真正的、最大程度的達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的目的。如果思想上沒有這種意的主導(dǎo)作用。就是要打破“師講生聽”接受式的課堂教學(xué)模式，讓學(xué)生成為教學(xué)活動的主體，在教師的組織、引導(dǎo)下實現(xiàn)信息的主動獲取和知識意義的主動建構(gòu)。一般的過程是老師或某一個小組提出課程內(nèi)容的具體要求：各小組依次對學(xué)習(xí)內(nèi)容發(fā)表見解，提問或發(fā)表自己的看法；由老師或小組負(fù)責(zé)人進(jìn)行總結(jié)：最后由老師評價，評價包括學(xué)生對知識的掌握程度、運用知識解決新問題的能力以及學(xué)生在活動中的表現(xiàn)等。

在這個過程中教師要注意多褒獎，不貶低，對學(xué)生答錯的問題，要認(rèn)真點撥、啟發(fā)、誘導(dǎo)，對有創(chuàng)新的見解要給予充分的肯定、熱情地贊揚。教師與學(xué)生的會話交流的形式是多種多樣的，直接間接的，間接的如利用網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行的討論等；無形有形的．有形的如體態(tài)語等；有聲無聲的，無聲的如作業(yè)批語等；實時和非實時的，非實時的如利用E—mail、BBS等。但不管哪種形式，都要特別關(guān)注教師給予指導(dǎo)和學(xué)生予以反應(yīng)類的交流活動。

八、結(jié)論

本文介紹了計算機(jī)化學(xué)中的主要內(nèi)容。作為數(shù)據(jù)庫檢索,由于起步較早,發(fā)展得已比較成熟。目前,在大型分析測試儀器(如MS、IR、NMR等)中,數(shù)據(jù)庫已成為

其重要的組成部分。結(jié)構(gòu)解析的人工智能研究,盡管起步較早,但是鑒于問題的復(fù)雜性和難度,至今尚在發(fā)展中。目前研究的焦點集中在多維波譜的應(yīng)用上。計算機(jī)輔助合成在國外已有許多商用系統(tǒng),但國內(nèi)開展還極少,亟需加強(qiáng)。

參 考 文 獻(xiàn)許祿.化學(xué)計量學(xué)方法.科學(xué)出版社, 北京: 1995許祿, 郭傳杰.計算機(jī)化學(xué)方法及應(yīng)用.化學(xué)工業(yè)出版社, 1990

3許祿,胡昌玉,計算機(jī)化學(xué),中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所 1998

4黃德海,淺談計算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的應(yīng)用，廣東省始興縣始興中學(xué)，2004

第四篇：計算機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)心得范文

摘要: 以計算機(jī)文化基礎(chǔ)、高級語言C 程序設(shè)計與軟件為基礎(chǔ)結(jié)合化學(xué)專業(yè)中常用的數(shù)學(xué)方法和部分化學(xué)應(yīng)用軟件，綜述計算機(jī)在化學(xué)中的理論與實際應(yīng)用，解決化學(xué)領(lǐng)域中的實際問題以及建立簡單的化學(xué)模型，同時介紹Origin、ChemWindow 和化學(xué)品電子手冊等軟件，并且能夠利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行化學(xué)文獻(xiàn)檢索及其它相關(guān)化學(xué)信息的搜索與利用。關(guān)鍵詞: 計算機(jī);化學(xué);儀器;軟件

一．引言

Enrico Clementi 教授是計算化學(xué)領(lǐng)域的開創(chuàng)者。20 世紀(jì)60 年代初，他在美國San Jose 建立了IBM計算化學(xué)實驗室，吸引了世界上一大批年輕學(xué)者，他們后來都成為了世界各地的計算化學(xué)學(xué)術(shù)帶頭人。Clementi 是國際上最早的幾個量子化學(xué)程序編制者，其中METECC 系列開源計算程序得到廣泛的應(yīng)用。他在1963 年提出了密度泛函近似(DFA)，這是最早的量子化學(xué)密度泛函研究。近幾年，他與Giorgina，Corongiu 提出了一種新的量子化學(xué)波函數(shù)方法: HF-HL，即將分子軌道理論與價鍵理論這兩種截然不同的途徑進(jìn)行了雜化組合運算，并從中發(fā)展出“化學(xué)軌道”的概念[1]。

隨著計算機(jī)在化學(xué)化工中應(yīng)用水平的提高，出現(xiàn)了一系列帶有邊緣性的，并具有獨立特征的研究領(lǐng)域[2]。如：計算方法，模型化方法，模擬技術(shù)，物質(zhì)共性規(guī)律，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系研究，數(shù)據(jù)庫技術(shù)，化學(xué)信息和化學(xué)結(jié)構(gòu)的描述，處理，解析，分子圖形技術(shù)，化工冶金系統(tǒng)流程模擬及計算機(jī)輔助設(shè)計（CAD)技術(shù)，化學(xué)化工中的人工智能和專家系統(tǒng)等。這些新興領(lǐng)域就大體上形成了化學(xué)化工中的一個新的學(xué)科分支——計算機(jī)化學(xué)。

計算機(jī)化學(xué)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，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。目前其覆蓋的領(lǐng)域主要有：(1)化學(xué)數(shù)據(jù)挖掘(Data mining)；(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[3]。

二．我所認(rèn)識的計算機(jī)化學(xué)

? 計算機(jī)化學(xué)是一門交叉性很強(qiáng)的邊緣學(xué)科

計算機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)有三個方面：（1）基礎(chǔ)化學(xué)；（2）工程化學(xué)；（3）計算機(jī)科學(xué)。如果說基礎(chǔ)化學(xué)各學(xué)科和工程化學(xué)各學(xué)科是其“經(jīng)”，計算機(jī)科學(xué)中的若干新技術(shù)則是“緯”。通過交叉聯(lián)系和滲透，某一學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的新技術(shù)新成果可以通過計算機(jī)化學(xué)迅速傳遞到化學(xué)的各學(xué)科領(lǐng)域中去，而化學(xué)領(lǐng)域中的許多新理論新成果可以通過計算機(jī)化學(xué)及時地在各其他學(xué)科或工程領(lǐng)域得到應(yīng)用和發(fā)展。

? 大量化學(xué)信息的計算機(jī)處理形成了計算機(jī)化學(xué)的鮮明特征

按照我國目前對基礎(chǔ)研究范疇的提法，基礎(chǔ)研究包括三個方面：（1）基礎(chǔ)理論研究；（2）應(yīng)用基礎(chǔ)研究；（3）基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)的收集，整理，評價和有關(guān)規(guī)律的研究。和其他學(xué)科相比，按統(tǒng)計化學(xué)信息可占自然科學(xué)信息總量的40%左右。顯然，基礎(chǔ)化學(xué)數(shù)據(jù)（絕大部分是實驗結(jié)果和多年積累的寶貴資料）的研究是至關(guān)重要的[4]?；瘜W(xué)家用通用的簡潔語言——化學(xué)分子式，結(jié)構(gòu)式，化學(xué)反應(yīng)所表達(dá)的化學(xué)知識，化工過程中的各種數(shù)據(jù)和圖形，這些都是化學(xué)信息的核心部分，把這些信息系統(tǒng)地在計算機(jī)內(nèi)表達(dá)和存貯，方便地實現(xiàn)各種制定目的的提取和加工是計算機(jī)化學(xué)各領(lǐng)域中的共性問題。尤其是在原子，分子水平上不同層次的化學(xué)結(jié)構(gòu)信息處理方法，當(dāng)然地成為計算機(jī)化學(xué)的研究重點。

? 產(chǎn)生高技術(shù)軟件產(chǎn)品是計算機(jī)化學(xué)的又一個突出特征

一般基礎(chǔ)研究，多僅以文章形式發(fā)表成果，但家算計化學(xué)除了文章之外，還有系統(tǒng)的軟件產(chǎn)品。以化工流程的模擬技術(shù)為例，一系列作為化工流程設(shè)計必備工具的軟件產(chǎn)品如ASPEN-PLUS PROCESS等已作為商品出售。軟件產(chǎn)業(yè)在全世界已經(jīng)逐步形成。與化學(xué)，化工有關(guān)的計算機(jī)應(yīng)用軟件和開發(fā)工具是典型的高技術(shù)產(chǎn)品，在把科學(xué)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化為直接生產(chǎn)力的過程中起著關(guān)鍵的作用。由于計算機(jī)化學(xué)的研究工作和高技術(shù)軟件產(chǎn)品的開發(fā)密不可分，使得這一新興學(xué)科分支既具有基礎(chǔ)研究的特色，又具有巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益前景。

三．計算機(jī)在化學(xué)中的具體應(yīng)用

? 化學(xué)軟件的應(yīng)用

1.1、分子結(jié)構(gòu)的繪制

這一系列的軟件有ISISDraw2.5 和ChemSketch10.0 等。ChemSketch10.0 用的較多，幾乎可以繪制任意的分子結(jié)構(gòu)式。它是加拿大高級化學(xué)發(fā)展有限公司設(shè)計的多功能化學(xué)分子結(jié)構(gòu)繪制軟件包，使用簡單、操作方便；可以繪制二維分子結(jié)構(gòu)式，并且能夠?qū)⑵淇焖俚剞D(zhuǎn)換為三維的立體模型，還可以繪制原子軌道、反應(yīng)方程式和實驗裝置等，也可以生成各種圖形文件和MOL格式文件[5]。1.2、數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計

數(shù)據(jù)處理是一個重要的環(huán)節(jié)，這些過程完全可以通過計算機(jī)來完成。常見的數(shù)理統(tǒng)計軟件有O r g i n、SPSS、S A S 和BMDP，其基本功能有數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計分析、輸出管理等等，分析過程包括描述性統(tǒng)計、均值比較、一般線性模型、相關(guān)分析、回歸分析、對數(shù)線性模型、聚類分析、數(shù)據(jù)簡化、生存分析、時間序列分析、多重影響等幾大類。

1.3、化學(xué)物質(zhì)的查詢

用于查詢的軟件主要有ChemFinder和ChemHandBook。它們都是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，是化工工作者查詢和管理化學(xué)物性的良好工具，還可自己建立數(shù)據(jù)庫，簡捷而方便。

1.4、化合物的波譜分析

計算機(jī)用于化合物的波譜解析是最近十幾年才流行起來的，它能對給定的物質(zhì)進(jìn)行自動分析和數(shù)據(jù)處理，通過得到的波譜圖來確定物質(zhì)的成分、含量、結(jié)構(gòu)和原子團(tuán)，這對現(xiàn)代儀器分析的進(jìn)展有著重要的作用。此技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥殘余的檢測、凝膠電泳分析、產(chǎn)品含量的分析及生化檢測和分子生物學(xué)領(lǐng)域。1.5、化工工藝流程的設(shè)計

化工工藝流程可以通過計算機(jī)輔助繪圖（C A D）來完成，常用的軟件有AutoCAD 和SmartDraw。利用計算機(jī)輔助設(shè)計工藝流程，速度快、效率高，可以隨時對做出的方案進(jìn)行修改，做好的設(shè)計圖可以直接打印出來。1.6、化學(xué)實驗的模擬

化學(xué)實驗是一個重要的環(huán)節(jié)，由于條件的限制，有些實驗無法進(jìn)行。我們可以利用計算機(jī)模擬某些化學(xué)實驗，尤其是對于一些有危險性的、成本高的、開展難度大的、費時的實驗，計算機(jī)能夠發(fā)揮更好的作用。這類軟件有ChemLab、仿真化學(xué)實驗室等。

? 計算機(jī)在數(shù)據(jù)和圖形處理中的應(yīng)用

2.1 Origin 數(shù)據(jù)處理軟件

origin 兩大主要功能: 數(shù)據(jù)分析繪圖。Origin 可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選排序、調(diào)整、統(tǒng)計分析、傅立葉變換、t －試驗、線性及非線性擬合。Origin 提供了幾十種二 3

維三維繪圖模板，而且允許讀者自己定制模板，繪制二維及三維圖形如: 散點圖、條形圖、折線圖、餅圖、面積圖、曲面圖等。如圖1 所示[6]。2.2 ChemWindow 隨著電子計算機(jī)應(yīng)用的不斷發(fā)展與普及，各行各業(yè)對軟件的要求也不斷地增加。對于一個非計算機(jī)專業(yè)的用戶來說就是如何選擇與獲得最好的軟件為自己的生活和工作帶來便利。作為化學(xué)教學(xué)或科研工作者，以往常常為畫出標(biāo)準(zhǔn)的各式各樣的化學(xué)分子結(jié)構(gòu)式及化學(xué)圖形而費不少心機(jī)。而在微機(jī)不斷普及的今天，如能用一化學(xué)軟件來完成此項工作，無疑將會給自己的科研和工作帶來事半功倍的效果。現(xiàn)在在計算機(jī)上經(jīng)常用于ChemWindow 和ChemDraw 來繪制2D 分子結(jié)構(gòu)，如圖2 所示，用CS Chem3D、HyperChem、WebLab ViewerPro 和RasMol 等來繪制3D 分子結(jié)構(gòu)，正是解決此問題的有力工具。

2.3 化學(xué)品電子手冊

該軟件是一個綜合性的有關(guān)化學(xué)品電子手冊軟件。內(nèi)容包括化學(xué)礦物、金屬和非金屬、無機(jī)化學(xué)品、有機(jī)化學(xué)品、基本有機(jī)原料、化肥、農(nóng)藥、樹脂、塑料、化學(xué)纖維、膠粘劑、醫(yī)藥、染料、涂料、顏料、助劑、燃料、感光材料、炸藥、紙、油脂、表面活性劑、皮革、香料等常用化學(xué)品的中文名稱、英文名稱、分子式或

結(jié)構(gòu)式、物理性質(zhì)、毒性、用途和制備方法、消耗定額、生產(chǎn)單位。最新版本增加、修改了農(nóng)藥、化肥等方面化合物的個數(shù)及化合物的信息，內(nèi)容更加詳細(xì)。且對化合物進(jìn)行了分類。增加了“元素周期表”、“濃度/密度查詢表”、“電離常數(shù)查詢表”、“難溶化合物溶度積表”、“t /f 值表”等常用常數(shù)表。用戶可以自行添加和修改相關(guān)化學(xué)品信息。通過濃度/密度查詢表、電離常數(shù)查詢表、難溶化合物溶度積表、t /f 值表能夠查詢、修改、添加相應(yīng)的常數(shù)。本軟件采用全模糊檢索技術(shù)，檢索簡便。是一個不可多得的工具軟件。

三.結(jié)語

隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，它也將給化學(xué)提供了更加便利和完善的服務(wù)，將更加促進(jìn)化學(xué)工程的變革和發(fā)展，推進(jìn)化學(xué)科學(xué)技術(shù)的深入開展。同時計算機(jī)在化學(xué)領(lǐng)域?qū)⒂懈訌V闊的發(fā)展前景。

10個學(xué)時的教學(xué)和22個學(xué)時的上機(jī)操作，只是初步接觸、認(rèn)識和了解了計算機(jī)化學(xué)某些方面的知識，還有很多很多的知識，等待我們?nèi)ナ煜?，掌握，運用。

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第五篇：計算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用實踐總結(jié)報告

計算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用實踐總結(jié)報告

第十四周實踐內(nèi)容分子結(jié)構(gòu)及化學(xué)反應(yīng)式的繪制、分子結(jié)構(gòu)及能量優(yōu)化、化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的分子力學(xué)和量子化學(xué)計算

軟件：ChemOffice 2010、Gaussian 09、MOPCA2010 第15周實踐內(nèi)容：復(fù)雜體系多組分定性定量分析的化學(xué)計量學(xué)方法

軟件：Matlab 2012、程序：MCR-ALS（多元曲線分辨-交替最小二乘）、PLS（偏最小二乘）、SVM（支持向量機(jī)）、PCA（主成分分析）、ANN（人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）第16周實踐內(nèi)容：計算機(jī)輔助藥物分子設(shè)計、化學(xué)數(shù)據(jù)庫與化學(xué)信息學(xué) 軟件：MOE 2008、VMD、NAMD、Amber、Autodock、Matlab 2012 數(shù)據(jù)庫：蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫、ZINC數(shù)據(jù)庫

chemoffice的組成主要有ChemDraw 化學(xué)結(jié)構(gòu)繪圖，Chem3D 分子模型及仿真，ChemFinder 化學(xué)信息搜尋整合系統(tǒng)，此外還加入了 E-Notebook Ultra 10.0，BioAssay Pro 10.0，量化軟件 MOPAC、Gaussian 和 GAMESS 的界面，ChemSAR, Server Excel, CLogP, CombiChem/Excel等等，ChemOffice Pro 還包含了全套 ChemInfo 數(shù)據(jù)庫，有 ChemACX 和 ChemACX-SC，Merck 索引和 ChemMSDX等等Gaussian是一個功能強(qiáng)大的量子化學(xué)綜合軟件包。其可執(zhí)行程序可在不同型號的大型計算機(jī)，超級計算機(jī)，工作站和個人計算機(jī)上運行，并相應(yīng)有不同的版本。高斯功能：過渡態(tài)能量和結(jié)構(gòu)、鍵和反應(yīng)能量、分子軌道、原子電荷和電勢、振動頻率、紅外和拉曼光譜、核磁性質(zhì)、極化率和超極化率、熱力學(xué)性質(zhì)、反應(yīng)路徑，計算可以對體系的基態(tài)或激發(fā)態(tài)執(zhí)行?？梢灶A(yù)測周期體系的能量，結(jié)構(gòu)和分子軌道。因此，Gaussian可以作為功能強(qiáng)大的工具，用于研究許多化學(xué)領(lǐng)域的課題，例如取代基的影響，化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，勢能曲面和激發(fā)能等等。常常與gaussview連用。軟件包括很多很強(qiáng)大的新功能，比如系統(tǒng)命名法，工具板，改進(jìn)的質(zhì)子核磁共振的預(yù)測、質(zhì)譜碎片，支持多種格式的圖形文件和支持化標(biāo)記語言等。將軟件中的結(jié)構(gòu)剪貼或者粘貼到軟件中，能轉(zhuǎn)化空間結(jié)構(gòu)模型。軟件涉及的范圍包括化學(xué)作圖、分子模型生成、化學(xué)數(shù)據(jù)庫信息管理等，主要功能是繪制化學(xué)常用的平面圖形，比如描繪化合物的結(jié)構(gòu)式、化學(xué)反應(yīng)方程式、化工流程圖、簡單的實驗裝置圖等圖形，為化學(xué)工作者日常的教學(xué)工作和科研工作帶來了很大的方便，解決了人工繪畫、分析化學(xué)圖形帶來的不便。分子結(jié)構(gòu)繪制：軟件可以建立和編輯一切與化學(xué)有關(guān)的圖形，主要是建立和編輯各類化學(xué)式、立體圖形、對稱圖形、軌道、化合物的結(jié)構(gòu)式、化學(xué)反應(yīng)方程式等。實驗裝置繪制：軟件提供了非常豐富的常用的實驗儀器模板和各種玻璃器皿，可以很方便的用來繪制實驗裝置圖，用戶還可以根據(jù)自己的需要，自己編輯或者從外部其他文件中導(dǎo)入圖形。分子性質(zhì)預(yù)測及分析：軟件可以預(yù)測分子的很多性質(zhì)和參數(shù)，比如分子量、摩爾體積、元素組成比、表面張力、密度等，還可以粗略的預(yù)測質(zhì)譜以及核磁共振；還提供了元素周期表，這樣方便用戶查詢各種元素的相關(guān)數(shù)據(jù)?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)：軟件可以優(yōu)化調(diào)整化學(xué)結(jié)構(gòu)，使化學(xué)結(jié)構(gòu)更加美觀；還可以檢查化合物分子式是否正確，并能將不正確的地方標(biāo)記出來，方便修改；還能使分子結(jié)構(gòu)在三維空間旋轉(zhuǎn)，并能借助軟件進(jìn)行自動三維優(yōu)化即先第章二種工具軟件的相關(guān)介紹借助軟件將結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為三維結(jié)構(gòu)再優(yōu)化。軟件不僅可以將輸入的化學(xué)物質(zhì)名稱直接轉(zhuǎn)為物質(zhì)結(jié)構(gòu)圖，省去繪圖的麻煩；而且可以對已知結(jié)構(gòu)”的化學(xué)物質(zhì)命名，給出正確的化學(xué)物質(zhì)名稱⑷。其它功能：所繪制的圖形具有矢量圖的特點，無論怎么操作邊緣都不會出現(xiàn)鋸齒狀，可以直接拷貝至、中使用，也可以使用鏈接使用。而且此軟件默認(rèn)設(shè)置和用戶自定義設(shè)置都可隨意保存和回復(fù)，也可以插入文明，添加注釋，還能夠根據(jù)需要定義文字和圖形的大小、字體、顏色等屬性，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)、圖形進(jìn)行縮小、放大、旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、移動等操作，還能進(jìn)行剪切、粘貼、刪除、復(fù)制、存儲等操作。

Chem3d軟件是一個很好的三維模型設(shè)計軟件是一個具有較強(qiáng)功能的結(jié)構(gòu)化學(xué)計算軟件。用軟件制作的化合物分子模型來演示化學(xué)反應(yīng)方程式，就更加形象、生動。軟件具備以下幾種實用的功能：軟件可以直接將二維的平面結(jié)構(gòu)式轉(zhuǎn)換為三維的空間模型；軟件具有模型線狀模型、模型棒狀模型、模型球棍模型、模型圓柱模型、模型比例模型等顯示模式；軟件可以使用或等分子力場對化合物分子進(jìn)行自動校正后創(chuàng)建結(jié)構(gòu)多樣的化合物分子模型，還能自動判斷化合物分子模型是否正確，實時直觀生動的顯示出三維化合物分子模型，進(jìn)行物質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)計算、動態(tài)立體化學(xué)變化過程的演示，并可以通過計算最小化能量給出最恰當(dāng)?shù)幕衔锓肿涌臻g構(gòu)象】。軟件可以輸出多達(dá)種三維化合物分子文件的格式包括常見的、、等格式，也可以存儲為多種高分辨率的位圖、矢量圖形格式、、、方便在幻燈片中清晰的呈現(xiàn)出分子的三維模型。在整個演示過程中，化合物分子都是以三維動態(tài)的直觀形式呈現(xiàn)的，形象生動地表示了化合物分子在每一步變化中鍵長、鍵角及鍵能的變化，其動態(tài)演示的過程可以動畫形式記錄下來?？梢陨筛袷降膭赢?，可以形象的顯示變動的或者旋轉(zhuǎn)的化合物分子模型。同時，軟件也是一種功能非常全面的物質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)計算軟件，該軟件在有機(jī)化學(xué)教學(xué)領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用，軟件還可以作為化學(xué)教學(xué)演示軟件。

Chem3d軟件、vmd軟件這兩種軟件是化學(xué)常用的兩種軟件，功能比較強(qiáng)大，可以解決很多傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)中不能解決的問題；軟件是制作動畫軟件。軟件可以將格式的圖片作為喊，將這些幀不停的顯示出來就形成了動畫，而軟件、軟件也可以將圖片保存為格式。先用軟件、軟件制作出格式的圖片，再將這些圖片添加到軟件中，根據(jù)動畫的不同需求，調(diào)整中貞的播放速度，還可增加文本效果，使制作出的動畫達(dá)到最優(yōu)化。

化學(xué)有部分知識抽象難懂，傳統(tǒng)的教學(xué)中一般釆用模型、掛圖及幻燈等教學(xué)手段，無法將抽象的知識形象化，學(xué)生也會感到枯燥、無味，沒有興趣學(xué)習(xí)化學(xué)知識。而借助一些工具軟件制作出動畫，就能生動形象的表現(xiàn)這部分抽象難懂的知識，再將它們運用到化學(xué)教學(xué)中，可以使抽象的知識形象化，降低教學(xué)難度，提髙這部分知識的教學(xué)效果，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。軟件就是一種常用的制作動畫的軟件，該軟件操作簡單，應(yīng)用方便。

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