化學(xué)化工學(xué)科與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合與發(fā)展

張安

摘 要 計(jì)算機(jī)技術(shù)在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有很長(zhǎng)的年頭，計(jì)算機(jī)科學(xué)在化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用起始于1960年左右，但是計(jì)算機(jī)技術(shù)真正廣泛的在化工領(lǐng)域的應(yīng)用還是在此后的十年，當(dāng)時(shí)我國的科學(xué)技術(shù)發(fā)展也進(jìn)入鼎盛時(shí)期，我國的化學(xué)會(huì)和化工業(yè)協(xié)會(huì)相繼成立，計(jì)算機(jī)和化學(xué)專業(yè)結(jié)合之后誕生了新的學(xué)科，化學(xué)化工數(shù)據(jù)庫相繼建立起來，形成了計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)發(fā)展的高潮。經(jīng)過很長(zhǎng)一段時(shí)間的創(chuàng)新發(fā)展之后，我國的計(jì)算機(jī)技術(shù)越來越進(jìn)步，化工領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越密集，相關(guān)行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)取得了豐碩成果。

關(guān)鍵詞 化學(xué)化工領(lǐng)域 計(jì)算機(jī)應(yīng)用 化工與計(jì)算機(jī)

1化學(xué)化工學(xué)科計(jì)算機(jī)應(yīng)用的起始階段

化學(xué)與計(jì)算機(jī)結(jié)合一開始發(fā)生在1960年前后，我國在當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)技術(shù)非常落后，科學(xué)家雖然可以認(rèn)識(shí)到化工領(lǐng)域需要引入計(jì)算機(jī)技術(shù)，但是受到技術(shù)條件因素的限制，化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)比較困難，很多設(shè)想只是科學(xué)家的盼望，雖然有科學(xué)家提出了在冶金領(lǐng)域使用計(jì)算機(jī)的初步構(gòu)想但是直到十多年之后才真正進(jìn)入生產(chǎn)領(lǐng)域。在十年之后，我國的科學(xué)技術(shù)有了進(jìn)一步的發(fā)展，科學(xué)家嘗試用計(jì)算機(jī)的機(jī)器代碼進(jìn)行化學(xué)計(jì)算，之后誕生出了工程化學(xué)模擬計(jì)算軟件，該軟件是化工領(lǐng)域與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合的典型代表，對(duì)化學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展起到了極大促進(jìn)作用。

2化工領(lǐng)域數(shù)據(jù)庫的研發(fā)

在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的眾多應(yīng)用技術(shù)當(dāng)中，最重要的組成部分就是數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫可以對(duì)復(fù)雜的計(jì)算程序提出解決方案，在數(shù)據(jù)庫所應(yīng)對(duì)的復(fù)雜問題當(dāng)中，如何有效促進(jìn)化學(xué)化工領(lǐng)域的科學(xué)建設(shè)一直是重要問題，當(dāng)前我國的很多化工單位，都嘗試運(yùn)用自主研發(fā)的方法開發(fā)專業(yè)化工數(shù)據(jù)庫。例如很多單位都獨(dú)自建立了晶體數(shù)據(jù)庫，很多科研院所也建立了化學(xué)圖譜數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用幫助人們提高了研究效率，幫助解決了很多生產(chǎn)實(shí)際情況，只有解決好了實(shí)踐中面對(duì)的難題，應(yīng)用好數(shù)據(jù)庫，才能提高生產(chǎn)效率和研發(fā)水平。化學(xué)化工數(shù)據(jù)庫主要需要處理如下幾個(gè)問題。

2.1生產(chǎn)關(guān)系和生產(chǎn)力的互相促進(jìn)問題

化學(xué)化工數(shù)據(jù)庫都是根據(jù)化工領(lǐng)域的實(shí)際需要而設(shè)計(jì)研發(fā)的，需要專業(yè)人員根據(jù)期刊數(shù)據(jù)資料進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，由專門的人員根據(jù)自己測(cè)定的期刊和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，在完成了雜志和專著的數(shù)據(jù)收集工作之后，需要有參與數(shù)據(jù)庫維護(hù)的專業(yè)技術(shù)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。之所以數(shù)據(jù)處理顯得格外重要是因?yàn)榭茖W(xué)數(shù)據(jù)庫都具備強(qiáng)大的重復(fù)性和連續(xù)性特征，如果專業(yè)的數(shù)據(jù)庫缺少資金的支持，則研究就會(huì)比較滯后，化工研究也就顯得作用難以發(fā)揮。當(dāng)前我國化工領(lǐng)域的發(fā)展受到的重視程度越來越高，很多專家對(duì)化工領(lǐng)域計(jì)算機(jī)應(yīng)用的研究都很感興趣，但是計(jì)算機(jī)技術(shù)的后期發(fā)展還面臨著巨大難題，例如現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)如何與化工領(lǐng)域緊密結(jié)合就是難題之一，當(dāng)化工技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)深度融合之后，還需要解決好生產(chǎn)關(guān)系，處理好生產(chǎn)力的調(diào)度問題，建立科研人員研發(fā)的積極性。

2.2解決帶有創(chuàng)新性質(zhì)的新問題

在化工領(lǐng)域計(jì)算機(jī)技術(shù)和化工學(xué)科結(jié)合的過程中，需要收集計(jì)算數(shù)據(jù)，學(xué)者對(duì)自身學(xué)科的數(shù)據(jù)認(rèn)識(shí)和方法推算需要進(jìn)行創(chuàng)新，因此人們面對(duì)著探索比較深入的問題和定量認(rèn)識(shí)的時(shí)候，需要根據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行研究，學(xué)者需要根據(jù)對(duì)化工領(lǐng)域的數(shù)據(jù)規(guī)律的認(rèn)識(shí)來進(jìn)行數(shù)據(jù)推算，需要建立模型進(jìn)行推倒。因此現(xiàn)代化工業(yè)對(duì)研究人員的基礎(chǔ)知識(shí)掌握能力要求特別高，科研人員需要深入到工作一線，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)模和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的重要功能，提高化學(xué)領(lǐng)域研究的建設(shè)水平。

2.3完善數(shù)據(jù)庫建設(shè)提高科研水平

在化工領(lǐng)域的研究不斷深入的基礎(chǔ)上，還需要針對(duì)化工數(shù)據(jù)庫對(duì)技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)進(jìn)行探討，在科研水平和生產(chǎn)技術(shù)能力雙重提高的基礎(chǔ)上，要研究更多的技術(shù)細(xì)節(jié)，這樣也可以方便后續(xù)研究工作深入展開，關(guān)于設(shè)備的研發(fā)和資料的準(zhǔn)備和獲取方面，對(duì)于化工領(lǐng)域研究而言，進(jìn)展也不容小覷，技術(shù)的進(jìn)步可以幫助科研人員從多角度、多重思維進(jìn)行創(chuàng)新嘗試。

3化工模擬發(fā)展所存在的問題

化學(xué)化工領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫發(fā)展和科學(xué)研究還需要在滿足技術(shù)人員需求的基礎(chǔ)上，加大數(shù)據(jù)研發(fā)的力度，在材料、科技、信息等方面不斷加大技術(shù)研發(fā)的投入，在材料、裝備和技術(shù)等方面建立起一整套完善措施，數(shù)據(jù)庫的建設(shè)需要滿足查詢方便的條件，幫助廣大技術(shù)人員滿足查詢需求。當(dāng)前化學(xué)化工領(lǐng)域發(fā)展的過程中，產(chǎn)生了很多計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)可以解決的問題，做好計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)的同時(shí)可以對(duì)軟件設(shè)定一定的技術(shù)參數(shù)和參考條件，方便計(jì)算機(jī)程序能夠準(zhǔn)確的控制生產(chǎn)工作和技術(shù)工作，同時(shí)在化學(xué)分析方面也需要利用多種規(guī)律，幫助計(jì)算機(jī)研發(fā)人員根據(jù)特定的設(shè)計(jì)技術(shù)軟件進(jìn)行分析，完成特定計(jì)劃。化工領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展需要利用龐大的數(shù)據(jù)庫支撐，科學(xué)家可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行化工生產(chǎn)的物質(zhì)分析，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行化工產(chǎn)品的技術(shù)設(shè)計(jì)和構(gòu)型設(shè)計(jì)，嘗試進(jìn)行物質(zhì)的組合和整合。在實(shí)驗(yàn)藥物毒性和化合物毒性的時(shí)候，也需要根據(jù)化學(xué)物質(zhì)的研究水平，提升工作的實(shí)際效率，在節(jié)省工作成本和提高工作產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，對(duì)于科技的創(chuàng)新和發(fā)展投入新動(dòng)力。同時(shí)由于現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)在我國化工領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，化工領(lǐng)域相關(guān)學(xué)科的發(fā)展還是需要持續(xù)關(guān)注。在現(xiàn)實(shí)中也存在著一些技術(shù)不足，尤其是當(dāng)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展之后，如果計(jì)算機(jī)技術(shù)和化工領(lǐng)域的發(fā)展無法應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的需求，最終可能呈現(xiàn)的發(fā)展效果還是無法達(dá)到令人滿意的程度。

4對(duì)化工行業(yè)軟件發(fā)展的認(rèn)知

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來也為解決化工領(lǐng)域的問題提供了可能性，可以嘗試?yán)糜?jì)算機(jī)組件虛擬實(shí)驗(yàn)室，目前國際上已經(jīng)產(chǎn)生了一些虛擬實(shí)驗(yàn)室，在物理研究領(lǐng)域這種實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)推廣開來。作為一種社會(huì)化的工具，在高端科學(xué)發(fā)展的過程中，需要提升學(xué)術(shù)總體路線的規(guī)劃水平。計(jì)算機(jī)行業(yè)的新發(fā)展也促進(jìn)了化工領(lǐng)域計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在計(jì)算機(jī)技術(shù)和化工技術(shù)盡行深入結(jié)合之后，化學(xué)領(lǐng)域的生產(chǎn)效率會(huì)顯著提升。當(dāng)前我國計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)水平和發(fā)達(dá)國家來比，還有不小差距，在具體進(jìn)行化工軟件和化工數(shù)據(jù)庫建設(shè)的過程中，還需要立足現(xiàn)代科技，進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)方面的提高。在進(jìn)行軟件開發(fā)的過程中，需要和科研院所進(jìn)行合作，通過成立共同的研發(fā)小組，建立起科學(xué)的研發(fā)和科研隊(duì)伍，在通過先進(jìn)軟件應(yīng)用和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)深入結(jié)合之后，虛擬實(shí)驗(yàn)室技術(shù)也能發(fā)展起來，需要做好外聘專家的工作，幫助他們進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和整理。同時(shí)在虛擬條件之下進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，需要結(jié)合我國發(fā)展化工業(yè)的實(shí)際水平建設(shè)富有特色的數(shù)據(jù)庫或模擬數(shù)據(jù)中心。可以嘗試挖掘傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，例如對(duì)于中醫(yī)技術(shù)，就可以利用中草藥固有的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從其出發(fā)建立完整的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，借助現(xiàn)代分子生物技術(shù)，可以提高分子設(shè)計(jì)的效率，產(chǎn)生出新型具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新藥物。我國醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展需要不斷滿足居民的生活需求，化工領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展將會(huì)不斷造福社會(huì)。我們國家能源大國的現(xiàn)實(shí)決定了科學(xué)家在可持續(xù)發(fā)展方面需要深入展開研究，為了更好地滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步的要求，我國在能源創(chuàng)新領(lǐng)域需要投入巨大的資本，為了更好地而滿足人們?nèi)粘Ｉ钏瑁枰谛履茉椿ゎI(lǐng)域投入巨額的成本資金，這樣知道了發(fā)展科技的動(dòng)力之后，能夠更好地借助計(jì)算機(jī)技術(shù)提高工業(yè)開發(fā)的效率。例如對(duì)于重渣油等物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可以借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行研究，生產(chǎn)出來的優(yōu)質(zhì)汽油在取得了規(guī)模效益之后，在投入到生產(chǎn)領(lǐng)域，可以更好的解決我國石油資源不充裕的問題。

總之，化工領(lǐng)域不斷引入計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為該領(lǐng)域發(fā)展的一種趨勢(shì)，如果想讓兩者互相結(jié)合的效果更好，就需要針對(duì)具體問題進(jìn)行深入分析，這些年我國雖然在化工軟件庫研發(fā)反面取得了很大進(jìn)步，但是對(duì)信息的處理能力還有很大進(jìn)步空間。在化工模擬方面的探索也需要進(jìn)一步加深，很多模擬技術(shù)需要技術(shù)研發(fā)。時(shí)代在不斷發(fā)展變化之中，計(jì)算機(jī)技術(shù)必將在日常生活當(dāng)中獲得更為廣泛的應(yīng)用，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，化工領(lǐng)域計(jì)算機(jī)技術(shù)與日常生活更加融合會(huì)是必然發(fā)展趨勢(shì)，但是在計(jì)算機(jī)技術(shù)和化工領(lǐng)域互相融合的過程中，需要結(jié)合實(shí)際情況，提高科學(xué)發(fā)展的效率，這樣科學(xué)發(fā)展的速度才會(huì)更快，化工領(lǐng)域的應(yīng)用才會(huì)更加科學(xué)。

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