计算机在化学研究方面的应用

《计算机在化学研究方面的应用》检索报告078107204王岩课题分析：近年来，我国的化学研究有了较大提升和进步，这与我国日渐强大的化学研究的技术和理论的进步，以及化学领域的各个研究者的努力是分不开的。在化学研究中，实验是一项必不可少的研究方法，但是某些化学实验数据的处理、分析比较复杂，这给化学研究带来了较大的阻碍，不过计算机在化学研究方面的应用很好的解决了这个问题，具有针对性的计算机应用软件可以方便快捷的解决化学实验数据处理、分析问题，是化学领域研究进步的一种具有良好效果的催化剂；同时，学生上课时所用授课课件也是以计算机应用为基础的。作为一名化学专业的学生，我清楚的认识到计算机对化学研究所做出的贡献，为了更清楚的了解计算机在化学方面的应用，我选择了这个课题。课题研究分为以下几个阶段：1.准备工作1.1研究前期准备工作通过翻阅课本，了解到化学实验中包括分析化学实验、物理化学实验、有机化学实验、无机化学实验，其中的物理化学实验与计算机软件应用联系较密切，已经做过的化学实验中应用计算机软件的有：BZ振荡反应实验以及溶解热的测定实验；在日常的学习生活中了解到，老师授课是所用的幻灯片等授课课件都是以计算机为基础，某些分子或原子的微观动态即人类肉眼所观看不了的化学反应过程，可以用计算机模拟其效果。1.2目前面临问题（1）某些化学应用软件开发比较困难，而且开发成本较高，不利于研究的进行。（2）某些化学领域研究者对计算机了解不透彻，给研究工作带来一定阻碍。2.背景材料2.1背景材料中国从事计算机化学研究多数集中在：长春应化所（谱图解析、化学计量学）；大连化物所（染料数据库）；吉林大学（计算化学）；北京大学，化学化工学院（药物设计、蛋白质模拟）；清华大学；北京，化冶所（化学信息、计算化学、分子模拟）；兰州大学（计算化学）；南开大学（计算化学、化学信息学）；南京大学（计算化学）；重庆大学（化学组学）；中科大（已转至南开）；上海有机所（有机合成数据库）；上海药物所（分子设计）；湖南大学，化学计量学）；厦门大学（计算化学）由于目前既有在Windows下的，也有在Unix/Linux下的，编程水平视具体研究单位的要求而定，基本操作须熟练。总之，大体说来有三种情况。一种是以开发新算法、新程序为主，国内比较少；另一种是使用大型的软件系统，例如，现在材料科学很热，MaterialStudio成了Bible了。上海蒋华良的药物所、北京大学的化学院，都是国内的这类软件培训基地。也有兼顾如南开的南开之星（世界500强计算机），北京创腾、宏剑两家公司代理的产品。2.2仍需解决的问题（1）计算化学方面：要求会编程，以Fortran和C为主，要会看程序代码，要在熟悉理论的基础上，熟练掌握“用程序”的技巧，需要知道怎么把高斯的输出转到另外程序的输入。（2）化学信息学方面：要求统计学、信息学基础好，并有数据库管理系统经验，对于图论要有较好体验；程序方面，既有现成的，也可需要自己编写；编程语言正在从C/C++向Perl/Python等转化。（3）化学计量学方面：要求很强的数学，包括平滑、拟合、积分、微分、插值、傅立叶变换、小波变换、最小二乘法、遗传算法、支撑向量机等数值分析，软件以MatLab、C/C++等为主。（4）分子模拟方面：与计算化学联系紧密，但是侧重计算基础之上的图形输出，因此要求会编程进行图形处理。3.解决问题：3.1检索过程中所解决的问题（1）检索到计算机在化学研究方面的应用具有多方面，但都有一定的方向性。其中包括化学结构的计算机描述,在绿色化学研究中计算机的应用,计算机数值方法模拟化学反应动力学过程,Matlab在物理化学实验数据处理中的应用,MATLAB用于振荡反应模拟,计算机在化学教学中的应用,Excel在化学实验数据处理中的应用,Excel在误差计算及实验数据处理中的应用,基于PC-DAQ的化学虚拟仪器中的数据采集与处理,基于VisualProlog的催化裂化故障诊断系统的设计与实现等方面。（2）检索得知，计算机在化学实验，化学课程研究，化学教育方面的应用状况较为广泛，且效果良好。3.2检索中存在并急需解决的问题教育界对计算机辅助化学教学存在认识误区，教师使用计算机辅助化学教学能力不足。4.检索过程与引擎4.1检索过程数据库和搜索引擎（1）中国知网——中国期刊全文数据库中国知网——中国图书全文数据库（2）Google搜索引擎百度搜索引擎4.2检索途径4.2.1关键词检索计算机在化学领域的应用计算机软件4.2.2搜索引擎检索Google搜索引擎：搜索词汇：（1）计算机在化学领域的应用（2）计算机化学存在问题百度搜索引擎：搜索词汇：（1）计算机和化学（2）计算机化学研究4.2.3数据库检索4.2.3.1中国知网数据库检索关键词检索：（1）化学软件（2）计算机化学关键词检索——相似词检索：（1）计算机与应用化学（2）计算机辅助化学文献分类检索：（1）中国期刊全文数据库——化学化工冶金环境矿业（2）中国图书全文数据库——化学工业与轻工业主题检索：（1）计算机在化学领域的应用（2）计算机在化学领域的应用4.2.3.2维普数据库检索关键词检索：计算机化学文献分类检索：化学——实验化学、物理化学、分析化学主题检索：计算机化学应用5.检索结果：（1）【主题】浅论计算机与化学的关系【作者】周明红【作者单位】山西大学商务学院山西太原;【刊名】山西煤炭管理干部学院学报,【关键词】计算机;化学;关系;【摘要】化学科学与电子计算机技术是互相支撑、共同发展的。化学为计算机及其元器件和存储设备提供了先进的原材料,计算机辅助化学进行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线路设计等的研究,并利用计算机多媒体技术展示化学的微观世界。（2）【主题】计算机技术在化学实验室的应用【英文主题】APPLICATIONOFCOMPUTERTOCHEMICALLABORATORY【作者】李勤朱景和【作者单位】中国有色矿业集团;【刊名】《铜业工程》【关键词】计算机应用;化学分析;自动化管理;ComputerapplicationChemicalanalysisAutomaticmanagement;【摘要】介绍了计算机技术在化学实验室的应用,包括计算机在化学分析过程中的应用、计算机网络在化学分析管理中的应用以及计算机在实验室仪器设备与材料的自动化管理方面的应用。【英文摘要】Thepaperintroducesapplicationofcomputertochemicallaboratory,includingtheapplicationofcomputerinthecourseofchemicalanalysis,applicationofcomputertomanagementofchemicalanalysisandapplicationofcomputertoautomaticmanagementoflaboratoryinstruments,equipmentsandmaterialusedforchemicalanalysis.（3）【主题】计算化学软件在大学有机化学教学中的应用【英文主题】Applicationsofcomputationalchemistrysoftwareinteachingofcollegeorganicchemistry【作者】赵丽娇钟儒刚甄岩;【作者单位】北京工业大学生命科学与生物工程学院;【刊名】《计算机与应用化学》【关键词】计算化学软件;有机化学教学;课件制作;教学演示;【英文关键词】computationalchemistrysoftware;organicchemistryteaching;fabricationofcourseware;teachingdemonstration;【摘要】计算化学软件是当今化学研究领域中的重要工具,它们不仅能够模拟立体的分子模型和动态的反应过程,并可以预测分子的物理化学参数和光谱特征。在大学有机化学教学中,计算化学软件由于其直观性和交互性的特点,也广泛应用于计算机辅助教学。本文结合具体的教学实例,探讨计算化学软件如何在有机化学课程教学中应用,以增强课堂教学的生动性,提高教学质量。【英文摘要】Computationalchemistrysoftwareisimportanttoolsinthefieldsofmodernchemicalresearches,whichnotonlysimulatethree-dimensionalmolecularmodelsanddynamicreactionprocesses,butalsopredictphysicalchemicalparametersandspectrumpropertiesofmolecules.Intheteachingofcollegeorganicchemistry,thecomputationalchemistrysoftwarearealsowidelyusedforcomputerassistedinstructionbecauseoftheirdirectviewingandinteractivecharacters.（4）【主题】计算机在化学领域中的应用【作者】殷昕【作者单位】江西科技师范学院【刊名】《中国科技信息》【关键词】计算机;网络;软件;化学;教学;【摘要】本文描述了计算机在化学领域中的应用。主要介绍了利用计算机来实现分子结构的编辑、工艺流程绘图、波谱分析、合成设计、化学实验的模拟和化学教学等。（5）【主题】化学工具软件及其在教育中的应用【英文主题】ChemistryToolSoftwareinEducation【作者】郑小军王屹【作者单位】广西师范学院信息技术系;广西师范学院成教院南宁;【刊名】《化学通报》【关键词】化学工具软件;化学教育;课件制作;信息技术与课程整合;【英文关键词】Chemistrytoolsoftware;Chemistryeducation;Coursewaremaking;Integrationofinformationtechnologyandcourses【摘要】讨论了化学工具软件的概念内涵、特性、分类、发展趋势、与通用工具软件、课件、积件的区别,及其在辅助化学教育、课件制作和素材创作中的应用【英文摘要】Thisarticlediscussestheconceptconnotation,characteristics,classifications,developingtrendsofchemistrytoolsoftware,itsapplicationsinchemistryeducationandcoursewaremaking,anditsdifferencesfromgeneraltoolsoftware,coursewareandIntegrableWare.（6）【主题】化学结构的计算机描述【作者】文媛;【作者单位】广播电视大学广东清远;【刊名】《化学教学》【关键词】化学结构;计算机描述;系统命名法;碎片码;线性码;拓扑码;连接表;非经典方法;【摘要】计算机在化学领域的应用加快了化学的发展,提供了化学研究的更为先进的方法和手段。本文简要介绍了化学结构的计算机描述的方法,包括系统命名法、碎片码、线性码、拓扑码、连接表以及非经典方法等,简要介绍了它们各自的特点、局限性以及各自不同的应用范围。（7）【主题】浅谈在绿色化学研究中计算机的应用【作者】张纪红,杨红健【作者单位】天津市药科中专;河北工业大学化工学院【刊名】《河北化工》【关键词】绿色化学;计算机辅助设计;专家系统;数学模型【摘要】化学可以粗略地看成是从一种物质向另一种物质转化的科学,传统的化学虽然可以得到人类需要的物质,但在很多情况下却没有能有效地利用资源,在生产的同时往往伴随着废物的大量排放,对环境造成严重的污染。而绿色化学是更高层次的化学,它的主要特点是“原子经济性”,即在获得新物质的转化过程中作到充分利用每个原