第一章计算机化学绪论

计算机在化学化工中的应用赵文元[e-mail]•回答问题：1.学习本课程的目的?•应用计算机技术，解决本学科问题.2.需要哪些知识?•计算机知识+化学知识=计算机在化学中的应用技能（专业软件）3.学习方法和特点?•学习+实践+探索=成功•参考教材《计算机在化学化工中的应用技术》,认识与本课程涉及的概念和领域•计算机科学与计算机技术•计算机硬件技术与软件技术•计算机的制造技术与应用技术•计算机的通用应用技术与专业应用技术•计算机在化学和化工领域的应用技术•包括：计算机专业软件的使用与专业软件的编辑第一章：概述•计算机的发展历史与功能特点•计算机在化学和化工中的主要应用领域•计算机技术在化学化工中的应用现状和发展趋势•发展计算机在化学化工中的应用技术的目的和意义•本课程将要介绍的计算机应用技术一、计算机的发展历史和发展趋势•计算机发展历程和断代史•算盘、计算尺、机械式计算机、电子计算器•第一代电子计算机（1946~1958）（电子管）•第二代电子计算机（1959~1964）（晶体管）•第三代电子计算机（1965~1970）（集成电路）•第四代电子计算机（1971~现在）（大规模和超大规模集成电路）算盘加法器Pascaline机电计算机Z-3第一台数字电子计算机ENIAC（electronicnumericalintegratorandcalculator)下一代计算机展望•超导计算机：利用超导材料，消除热效应；特点是更加节能和速度更快•生物计算机：利用仿生和分子生物学技术，组成分子电子器件；特点是体积更小并可智能化•光子计算机：利用光信息传播、处理和存储技术；特点是速度更快，存储量更大，抗电磁干扰电子计算机的主要功能特征•强大的计算功能—每秒能够进行数十亿次运算（CPU）•强大的存储与管理功能—能够有效组织存储数以千亿字节的复杂信息（电子、磁性和光信息存储装置）•强大的逻辑分析与控制功能—能够准确无误地遵照预定程序进行操作控制（程序执行功能：接口、外设等等）•强大的远程通讯功能—数字通讯快速,可靠,成本低（计算机网络）.•强大的图形化仿真功能—数学表达式复杂图形转换与即时显示（显卡+数字显示器）计算机应用技术的特征•普适性：可应用于各个学科领域、可以采用所有语言、与所有学科知识融合，渗透到生产、消费、文化、娱乐、科学技术研究等所有领域。•专业性：不同学科领域的应用技术差别巨大，往往仅能解决特定学科问题•工具性：计算机应用技术一般不涉及该学科的理论和方法，但是能大大提升其工作效率、速度和深度•创新性：是目前发展最快，创造新知识和新技术最多的领域，延伸人类的功能计算机科学与技术的发展趋势•巨型化：计算速度更快（数千亿次）、存储量更大（数千G字节）等•微型化：体积更小、能耗更低•网络化：网络计算机、云计算机技术等•智能化：专家系统、大数据挖掘、智能机器人技术等二、计算机在化学化工中的主要应用领域•计算机网络技术在化学和化工领域的应用：•化学计算、模拟、仿真应用：•分子和原子三维结构模拟和分子的图形化表达：•化学相关数据库应用：•计算机化学过程自动控制应用：•材料专家系统应用：以计算机网络技术为代表的应用•化学信息收集、管理、检索、交换，•计算机的远程登录使用，•远程计算机教学等•网络化商务•网络化出版系统化学计算、模拟、仿真应用•化学数值计算，•量子化学计算、•化学机理推导、•实验数据分析处理分子和原子三维结构模拟和分子的图形化表达•绘制分子的平面、•立体结构式，•建立分子的三维模型，•演示分子结构信息等化学数据库应用•化学商品数据库，•化学参数数据库，•分子和原子光谱数据库，•化合物应用性质数据库等计算机化学过程自动控制应用•化学仪器设备的自动控制，•化工生产过程的自动化控制，•复杂危险化学过程的自动化控制等化学专家系统应用•相关咨询专家系统，•相关科学决策专家系统，•相关分析诊断专家系统等三、计算机技术在化学化工中的应用现状和发展趋势•计算化学的发展•计算机网络化学应用•计算机化学图形化技术的发展•计算机模拟仿真技术的发展•人工智能化技术在化学中应用计算化学的发展•量子化学计算（分子数数百、数万到生物大分子），•复杂化学动力学计算，•热力学计算，•构效关系计算，•化学过程计算。计算机网络化学应用•网上化学信息处理STN,DIALOG,STI，•超级计算机的远程登录使用，•网上化学电子出版物•网上化学会议计算机化学图形化技术的发展•分子结构的绘制•分子模型的建立•分子结构信息的测定和显示•化学和化工过程图形化显示•化学CAD技术等计算机模拟仿真技术的发展•高温、高压、高风险、高成本、高难度的化学过程模拟仿真，用以替代和辅助真实相关实验研究•大型仪器设备操作使用训练仿真，提高训练水平和效率，降低培训成本人工智能化技术在化学中应用•智能色谱专家系统•复合材料配方专家系统•复杂分子结构自动鉴定分析系统四、学习计算机在化学化工中应用技术的目的和意义•提高学习和工作效率•拓展探索研究领域•获取和掌控学科知识•为在激烈竞争的环境中占据有利位置本课程将要介绍的计算机应用技术•计算机网络技术在化学中的应用•使用编程技术解决简单化学问题•绘制分子结构和建立分子模型•分子结构参数计算•简单化学过程模拟•计算机在化学教学中的应用技术•复杂数据分析处理和科学实验设计•计算机自动化控制技术简介*•计算机化学专家系统简介*分子结构绘制实践部分OHROHRROHOHRSOHOHCOOHprostacyclinOHOHOHOHOOR2R3R4R1ClHH+.OHHHOHOHHHOH用ISISDraw绘制NNHCH3CH3OOCH3CH3O瑞格列奈RepaglinideNNHCH3OOHO环丙沙星Ciprofloxacin第一章思考题•指出计算机在化学化工中应用的主要领域，并指出计算机在其中所起的作用和意义。•计算机技术的特点包括哪些方面？设想如何利用这些特点解决化学化工中存在的问题。•化学工作者为什么要掌握计算机应用技术？如何学好计算机应用技术？•查阅资料，指出计算机技术在历史上解决了那些化学难题？•根据你所了解，给出到目前为止计算机网络技术在化学中有那些实际应用？•举例说明计算机图形化技术在化学中的应用具有那些实际意义，可以解决那些实际问题？•根据你自己的设想，计算机技术还可以在化学和化工的那些领域获得应用？计算机绘制的生物大分子形状计算机计算得到的核糖体结构