浅论计算机与化学的关系
浅论计算机与化学的关系
周明红
民办大学和公办大学有什么区别(山西大学商务学院，山西太原030031)
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台成线路设计等的 研究，并利用计算机多媒体技术展示化学的微观世界， 关键词：计算机；化学；关系 中图分类号：TP3—05 文献标识码：E 文章编号：1008—8881{2003)02—0102—0l
计算机和化学虽然是两门各自独立的学科，然而化学对 电子学特别是计算机的发展，曾作出巨大贡献；同样，计算机 电为化学增添了新的活力。两者是互相支撑、共同发展的。 尤其在当今各类学科相互渗透的时代，计算机和化学的密切 关系也为整个科学界注人了新的活力。
一、化学——电子学——计算机 电子学离不开各种材料(在电子技术发展初期，材料就曾 起
过重要作用)。例如，电灯泡的发明者爱迪生，就拥有一个 私人的化学实验室。他对灯丝材料做过许多试验。早先的灯 丝是涂炭粒的棉质灯丝，面现代的白炽灯泡用的则是钨丝。 钨这种元素具有重要而有价值的物理化学性能，它之所以适 于做灯丝材料，是因为它不但能导电，而且熔点很高。较大的 电阻致使它能发热发光。此外，制造电灯泡还需要一些其他 化学制品，如涂料和能产生荧光的气体等。 第一代计算机采用的电子元器件是真空电子管。这类计 算机不仅速度慢且能耗高，体积庞大而功能单一。晶体管的 发展，取代真空管来放大电流，是诸多电路中的关键元件，使 得第二代计算机的性能大大提高，体积大大减小。晶体管是 利用了化学物质硅(s)的特殊性能。硅本身的导电能力不 强，但加入微量的其他元素之后，其电学性能就会发生变化。 如将磷(P)掺入硅，体系就有了富余的电子；而掺入硼(B)则有 了缺电子的空穴。掺杂的硅在不同程度上都变成了较好的导 电体。在硅片上，电子由富电子处流向空穴而形成电流。纯 硅经适当处理便可制成能放大电流的晶体管。将很多晶体管 和其他电路元件(如电阻、电容等)组合在一个很小的硅芯片 上成为集成电路，是使计算机技术及功能得以突飞猛进的关
收稿日期：2003 04～14 作者简介：周明红(1966一)，山西大学商务学院高级讲师。牡蛎怎么吃
键之所在。以硅为基础而制成的晶体管是现代计算机革命的 心脏。因此，现代电子工业和计算机发展基地被称之为硅谷 电是理所当然的。 其他各具特殊电学性能的化学材料也很重要。一些特殊 的磁性材料．可用于制作计算机的信息存储器，如软盘、硬盘、 各种光盘。软盘是在聚酯塑料盘上涂一层均匀的磁粉而制成 的；硬盘是涂有磁层的金属合金盘片；各类光盘的原版盘是对 一种特殊的玻璃盘进行化学处理，腐蚀掉盘上曝了光的部位 形成凹坑，再对此盘进行化学电镀而制成的；大批量复制的 VCD盘的盘基是用聚碳酸酯塑料做成的，成型和压模后在盘 上溅射一层铝，用于读出数据时反射激光束。许多化学材料 在计算机及其他领域都有不可或缺的用处。 由此可见，化学领域也是材料科学的一个组成部分，对电 子学上需要的各种材料的研制起着非常重要的作用。高科技 的化学材料会更进一步促进相关领域的发展。结婚主持词
二、计算机——讹学 计算机对化学影响之大，正如化学对计算机的影响一样。 随着计算机功能的强大，化学所用的测量仪器可由计算机进 行控制，所得的实验结果又都输入计算机进行数学分析。化 学结构的计算以及未知化合物性能的预测也均可由计算机独 立进行，这就是计算机化学。 计算机化学(Computer chemistry)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，
认识物质、改造物 质、创造新物质，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(下转第108页) 发展是与计算机技术的发展和计算机的普及紧密联系的。 汁算机化学有其独特的解决问题的方法。其面向信息的 (Inbrmation oriented)的方法依赖于对已知信息的加工、贮存 和检索来解决问题，实现知识创新，是经验性的，突出的实倒 是各种化学信息系统(数据库)的建立和广泛使用；面向逻辑 (L0币c Oriented)的方法是基于严格的数学结构和逻辑推理来 实现知识创新，本质上是非经验性的。它要求首先须将化学 中的问题转化为形式数学(Formal mathematics)，才能有效的 应用计算机来解决。而绝大多数化学知识的信息量大，又多 是经验性的和各种数据类型相混杂的。所以要将化学问题转 化为形式数学问题，相对来说是较困难的。这也是计算机化 学基础研究的中心。 面对化学的数字化进程，出现了虚拟现实化学实验室。 通过计算机对浩如烟海的化学知识进行有效的处理，可以对 某些传统概念进行重新砰估、更新和非经验化，开发一系列综 台性的数字化工具．来实现由未知化合物的光谱性质确定其 分子结构；对结构变化引起的属性变化进行系统的搜索，通过 对分子结构进行系统化的规律性变化，研究并出性质与结 构之问的相互关系模型，用于结构修饰和分子设计，高效地预 测具有某种关键性质的分子结构，使得合成更有明确的目的 性；还可用智能程序来模仿化学家的思维活动进行高速的推
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门业十大名牌理，将理论化学方法、数据库技术与合成设计紧密结合，建立 高效的反应知识检索系统，寻预测反应性能的可靠方法，最 终建成实用的计算机辅助合成设计系统。这就是计算机辅助 化学要解决的三个问题：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。比如计算分子性质的方 法在考虑分子模型时非常有用，借此可以预示诸如“蛋白质折 叠的精细三维几何形状”，目前已广泛用于现代药物化学界进 行新药的设计。 计算机化学的特殊性决定了它在化学中的地位。它能帮 助化学家提高研究方法，促进化学界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，是绿化学 和绿化工的基础，是联系化学化工为国民经济可持续发展 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，役有它的发展就没有现代化学。 计算机对化学的作用，还体现在可以用计算机技术描述 已有的化学理论知识、化学反应机理、物质结构、化学实验等。 将计算机的多媒体技术与化学知识相结合，用来展示原于、分 子、晶体的空闻结构，动态性地模拟各种化学键的形成原理、 过程和特性，揭示化学反应的内部机理，重现特殊化学实验的 全过程。化静为动，变抽象为具体，将在真实世界中难以感觉 到的虚幻世界、微观世界真实地模拟出来，使人们对化学的了 解和学习进人了一个可视化的世界。 
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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,030031 刊名： 山西煤炭管理干部学院学报 英文刊名： JOURNAL OF SHANXI COAL-MINING ADMINISTRATORS COLLEGE
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