第一章：計算機(jī)化學(xué)緒論

1、計算機(jī)在化學(xué)化工中的應(yīng)用趙文元 回答問題：1.學(xué)習(xí)本課程的目的? 應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)，解決本學(xué)科問題.2.需要哪些知識? 計算機(jī)知識+化學(xué)知識=計算機(jī)在化學(xué)中的應(yīng)用技能（專業(yè)軟件）3.學(xué)習(xí)方法和特點? 學(xué)習(xí)+實踐+探索=成功 參考教材計算機(jī)在化學(xué)化工中的應(yīng)用技術(shù),認(rèn)識與本課程涉及的概念和領(lǐng)域 計算機(jī)科學(xué)與計算機(jī)技術(shù) 計算機(jī)硬件技術(shù)與軟件技術(shù) 計算機(jī)的制造技術(shù)與應(yīng)用技術(shù) 計算機(jī)的通用應(yīng)用技術(shù)與專業(yè)應(yīng)用技術(shù)計算機(jī)在化學(xué)和化工領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù) 包括：計算機(jī)專業(yè)軟件的使用與專業(yè)軟件的編輯第一章：概述 計算機(jī)的發(fā)展歷史與功能特點 計算機(jī)在化學(xué)和化工中的主要應(yīng)用領(lǐng)域 計算機(jī)技術(shù)在化學(xué)化工中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

2、發(fā)展計算機(jī)在化學(xué)化工中的應(yīng)用技術(shù)的目的和意義 本課程將要介紹的計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)一、計算機(jī)的發(fā)展歷史和發(fā)展趨勢 計算機(jī)發(fā)展歷程和斷代史 算盤、計算尺、機(jī)械式計算機(jī)、電子計算器 第一代電子計算機(jī)（19461958）（電子管） 第二代電子計算機(jī)（19591964）（晶體管） 第三代電子計算機(jī)（19651970）（集成電路） 第四代電子計算機(jī)（1971現(xiàn)在）（大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路）算盤加法器Pascaline機(jī)電計算機(jī) Z-3第一臺數(shù)字電子計算機(jī)ENIAC （electronic numerical integrator and calculator) 下一代計算機(jī)展望 超導(dǎo)計算機(jī)：超導(dǎo)計算機(jī)：利用

3、超導(dǎo)材料，消除熱效應(yīng)；特點是更加節(jié)能和速度更快 生物計算機(jī)：生物計算機(jī)：利用仿生和分子生物學(xué)技術(shù)，組成分子電子器件；特點是體積更小并可智能化 光子計算機(jī)：光子計算機(jī)：利用光信息傳播、處理和存儲技術(shù)；特點是速度更快，存儲量更大，抗電磁干擾電子計算機(jī)的主要功能特征 強(qiáng)大的計算功能每秒能夠進(jìn)行數(shù)十億次運算（CPU） 強(qiáng)大的存儲與管理功能能夠有效組織存儲數(shù)以千億字節(jié)的復(fù)雜信息（電子、磁性和光信息存儲裝置） 強(qiáng)大的邏輯分析與控制功能能夠準(zhǔn)確無誤地遵照預(yù)定程序進(jìn)行操作控制（程序執(zhí)行功能：接口、外設(shè)等等） 強(qiáng)大的遠(yuǎn)程通訊功能數(shù)字通訊快速,可靠,成本低（計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）. 強(qiáng)大的圖形化仿真功能數(shù)學(xué)表達(dá)式復(fù)雜圖形轉(zhuǎn)

4、換與即時顯示（顯卡+數(shù)字顯示器）計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的特征 普適性：可應(yīng)用于各個學(xué)科領(lǐng)域、可以采用所有語言、與所有學(xué)科知識融合，滲透到生產(chǎn)、消費、文化、娛樂、科學(xué)技術(shù)研究等所有領(lǐng)域。 專業(yè)性：不同學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)差別巨大，往往僅能解決特定學(xué)科問題 工具性： 計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)一般不涉及該學(xué)科的理論和方法，但是能大大提升其工作效率、速度和深度 創(chuàng)新性：是目前發(fā)展最快，創(chuàng)造新知識和新技術(shù)最多的領(lǐng)域，延伸人類的功能計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展趨勢 巨型化：計算速度更快（數(shù)千億次）、存儲量更大（數(shù)千G字節(jié)）等 微型化：體積更小、能耗更低 網(wǎng)絡(luò)化：網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)、云計算機(jī)技術(shù)等 智能化：專家系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)挖掘、智能機(jī)器人技

5、術(shù)等二、計算機(jī)在化學(xué)化工中的主要應(yīng)用領(lǐng)域 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在化學(xué)和化工領(lǐng)域的應(yīng)用： 化學(xué)計算、模擬、仿真應(yīng)用： 分子和原子三維結(jié)構(gòu)模擬和分子的圖形化表達(dá)： 化學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用： 計算機(jī)化學(xué)過程自動控制應(yīng)用： 材料專家系統(tǒng)應(yīng)用：以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表的應(yīng)用 化學(xué)信息收集、管理、檢索、交換， 計算機(jī)的遠(yuǎn)程登錄使用， 遠(yuǎn)程計算機(jī)教學(xué)等 網(wǎng)絡(luò)化商務(wù) 網(wǎng)絡(luò)化出版系統(tǒng)化學(xué)計算、模擬、仿真應(yīng)用 化學(xué)數(shù)值計算， 量子化學(xué)計算、 化學(xué)機(jī)理推導(dǎo)、 實驗數(shù)據(jù)分析處理分子和原子三維結(jié)構(gòu)模擬和分子的圖形化表達(dá) 繪制分子的平面、 立體結(jié)構(gòu)式， 建立分子的三維模型， 演示分子結(jié)構(gòu)信息等化學(xué)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用 化學(xué)商品數(shù)據(jù)庫， 化學(xué)參

6、數(shù)數(shù)據(jù)庫， 分子和原子光譜數(shù)據(jù)庫， 化合物應(yīng)用性質(zhì)數(shù)據(jù)庫等計算機(jī)化學(xué)過程自動控制應(yīng)用 化學(xué)儀器設(shè)備的自動控制， 化工生產(chǎn)過程的自動化控制， 復(fù)雜危險化學(xué)過程的自動化控制等化學(xué)專家系統(tǒng)應(yīng)用 相關(guān)咨詢專家系統(tǒng)， 相關(guān)科學(xué)決策專家系統(tǒng)， 相關(guān)分析診斷專家系統(tǒng)等三、計算機(jī)技術(shù)在化學(xué)化工中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 計算化學(xué)的發(fā)展 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化學(xué)應(yīng)用 計算機(jī)化學(xué)圖形化技術(shù)的發(fā)展 計算機(jī)模擬仿真技術(shù)的發(fā)展 人工智能化技術(shù)在化學(xué)中應(yīng)用計算化學(xué)的發(fā)展 量子化學(xué)計算（分子數(shù)數(shù)百、數(shù)萬到生物大分子）， 復(fù)雜化學(xué)動力學(xué)計算， 熱力學(xué)計算， 構(gòu)效關(guān)系計算， 化學(xué)過程計算。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化學(xué)應(yīng)用 網(wǎng)上化學(xué)信息處理STN, DIA

7、LOG, STI， 超級計算機(jī)的遠(yuǎn)程登錄使用， 網(wǎng)上化學(xué)電子出版物 網(wǎng)上化學(xué)會議計算機(jī)化學(xué)圖形化技術(shù)的發(fā)展 分子結(jié)構(gòu)的繪制 分子模型的建立 分子結(jié)構(gòu)信息的測定和顯示 化學(xué)和化工過程圖形化顯示 化學(xué)CAD技術(shù)等計算機(jī)模擬仿真技術(shù)的發(fā)展 高溫、高壓、高風(fēng)險、高成本、高難度的化學(xué)過程模擬仿真，用以替代和輔助真實相關(guān)實驗研究 大型儀器設(shè)備操作使用訓(xùn)練仿真，提高訓(xùn)練水平和效率，降低培訓(xùn)成本人工智能化技術(shù)在化學(xué)中應(yīng)用 智能色譜專家系統(tǒng) 復(fù)合材料配方專家系統(tǒng) 復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)自動鑒定分析系統(tǒng)四、學(xué)習(xí)計算機(jī)在化學(xué)化工中應(yīng)用技術(shù)的目的和意義 提高學(xué)習(xí)和工作效率 拓展探索研究領(lǐng)域 獲取和掌控學(xué)科知識 為在激烈競爭的環(huán)

8、境中占據(jù)有利位置本課程將要介紹的計算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在化學(xué)中的應(yīng)用 使用編程技術(shù)解決簡單化學(xué)問題 繪制分子結(jié)構(gòu)和建立分子模型 分子結(jié)構(gòu)參數(shù)計算 簡單化學(xué)過程模擬 計算機(jī)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用技術(shù) 復(fù)雜數(shù)據(jù)分析處理和科學(xué)實驗設(shè)計 計算機(jī)自動化控制技術(shù)簡介* 計算機(jī)化學(xué)專家系統(tǒng)簡介*分子結(jié)構(gòu)繪制實踐部分OHROHRROHOHRSOHOHCOOHprostacyclinOHOHOHOHOOR2R3R4R1ClHH+ .OHHHOHOHHHOH用ISISDraw繪制NNHCH3CH3OOCH3CH3O瑞格列奈RepaglinideNNHCH3OOHO環(huán)丙沙星Ciprofloxacin第一章思考題 指出計算機(jī)在化學(xué)化工中應(yīng)用的主要領(lǐng)域，并指出計算機(jī)在其中所起的作用和意義。 計算機(jī)技術(shù)的特點包括哪些方面？設(shè)想如何利用這些特點解決化學(xué)化工中存在的問題。 化學(xué)工作者為什么要掌握計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)？如何學(xué)好計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)？ 查閱資料，指出計算機(jī)技術(shù)在歷史上解決了那些化學(xué)難題？