化学信息学综合实践教学设计探索*

实践教学在化学信息学教学中占有重要地位,目前化学信息学实践教学以上机教学为主。新时期下,化学信息学综合实践教学作为原本上机教学的有力补充,是提升化学信息学教学效果、完善化学本科人才培养体系的重要环节。阐述了化学信息学综合实践教学的要点,并通过实际教学案例讲解了实施细节,同时通过问卷反馈评估了实施效果。     

化学信息学及其课程建设

化学信息学是化学学科的新兴分支 ,本文简单介绍了化学信息学的起源与现状 ,并对化学信息学的定义、研究内容以及化学信息学课程的建设进行了探讨     

第九届全国计算（机）化学学术会议（第一轮通知）

主办单位:中国化学会计算机化学专业委员会协办单位:化学生物传感与计量学国家重点实验室(湖南大学)承办单位:四川大学国际计算机化学包括化学信息学研究的发展方兴未艾,近几年来伴随着理论与计算化学、分子模拟与设计、数据挖掘技术,因特网资源综合利用以及化学计量学等领域的发展,取得了令世人瞩目的重要进展.我国的计算(机)化学包括化学信息学研究也伴随着这些学科的飞速进步得到快速发展,通过学科相互交叉、相互渗透,目前发展快速、成效显著,在某些研究方面接近或达到国际先进水平.为更好地总结、交流我国在计算(机)化学包括化学信息学…     

化学信息学与生物信息学开放性比较

通过对化学信息学与生物信息学在公共资源、数据文件格式、软件编程语言、科学文献与教材等诸方面的比较与分析,指出生物信息学的成功因素在于其开放性;与之相比,虽然高等学校、研究所等教育科研领域和商业公司（特别是药物研发公司）都发布了不少化学信息学开源或自由软件以及一些开放数据,但化学信息学仍然由于各种原因使得开放性不足。有鉴于此,国内建立了化学化工资源导航系统,启动了《计算化学e-science研究以及示范应用》等国家自然科学基金重大项目。在教育、教学方面也应继续改革,使化学信息学能真正适应和促进当前药物发现研究。     

化学信息学发展现状

本文叙述了目前化学领域的发展热点之一——化学信息学（Chemoinformatics)的发展概况,从信息学角度对其产生、成长及未来发展趋势进行了探讨。     

Internet推动的化学信息学重要进展*

Internet的普及为专业人员获取数据信息、利用计算工具提供了统一的平台,由此为化学信息学的发展带来了新的空间,推动了化学信息学以网络为基础,以化学相关的数据、信息及计算资源共享为目标的快速发展。本文将从不同侧面回顾近10年来化学信息学的重要进展, 包括：(1) 网络化学信息检索：索引对象从化学浅层网向化学深层网发展;检索工具从Web化学信息资源导航向化学专业搜索引擎(包括文本信息和化合物标识信息)、及化学深层网检索引擎 (化合物物性数据提取)发展;索引粒度从Web站点向页面、乃至页面中的特定内容发展,一般页面特定内容的数据提取(即非结构化数据提取)是未来发展的方向。(2)可共享的化学数据库：从可免费访问和使用的化学数据库向数据库内容通过集成多来源数据(包括数据库拥有者主动收集、多来源数据主动提交达到共享的方式,repository)实现数据库内容免费下载和共享,以及不同数据库之间的相关内容实现无缝连接的方向发展(如NIH建成的药物小分子共享数据库PubChem)。(3) 开源(open source)化学软件工具包：从化学结构基本处理模块如CDK、JOELib向集成开发环境如化学信息学与生物信息学集成环境Bioclipse发展。(4) 与化合物及其数据共享相关的推荐标准：包括用于共享数据交换的化学标记语言CML、IUPAC推荐的学术论文相关热力学实验数据提交标准ThermoML及化合物结构唯一描述码InChI。(5) 计算化学资源共享及基于网格的应用：从可执行程序的下载向在线计算、基于网格的应用发展。(6) eChemistry和虚拟研究环境：网络也成为化学相关日常的科学活动中不可缺少的平台。构建以网络为平台、支持开展科研活动的数字化基础设施和服务的eChemstry探索开始出现,根据需要自主集成多来源数据和计算资源,形成不同层次的支持协同工作的虚拟研究环境是未来数据和计算资源共享方式的发展方向。     

高中化学增设化学信息学教学内容的必要性和可行性

通过分析“化学信息学”课程在国内外开设的现状,根据目前高中化学的教学内容,以及信息时代对学生的要求,论述了化学信息学教学内容在高中阶段增设的必要性和可行性。     

化学计量学/信息学助推化学与分析测试科学研究范式转换

该文回顾了科学研究范式的形成并讨论了化学与分析测试科学的相关发展历程。实验科学向理论科学演进实际是现代科学的形成过程,对化学而言是一个困难的数学化进程,直到第三即计算科学范式形成,化学的现代科学地位才得以确定。分析化学或分析测试科学发展过程中遇到类似的问题,化学计量学/信息学在助推其完善分析化学“数学化”进程的同时,也能够挖掘更多有效信息。随着现代分析仪器的快速发展和数据海啸的到来,化学计量学/信息学作为成熟的化学学科分支和有力“武器”,正在协助并推动化学和分析测试科学步入第四即“数据密集型”的科学新范式。该文以作者实验室的研究工作为基础,论述了化学计量学/信息学助力推动化学与分析测试科学研究范式的转换过程中的相关进展,并对未来的研究动向进行了展望。     

深度学习在化学信息学中的应用研究进展

在知识、数据、算法与算力的多重驱动下，深度学习不仅在计算机视觉、自然语言处理等研究领域取得了突破，并随着各学科间的迁移应用于交叉融合，逐渐衍生出多个新兴研究方向。化学信息学作为以应用信息学方法以解决化学问题的学科，深度学习技术凭借其强大的非线性学习能力，通过深度学习模型可以从数据集中对其进行筛选预测，再基于理论计算对结果可行性进行理论验证，最后通过实验表征结果，缩短了实验周期、降低了人力成本、加速了化学信息学智能化。本文简要介绍了深度学习发展历史及主要网络模型架构，介绍了近年来深度学习在在化合物合成路线规划、化合物结构活性与性质及催化剂设计的最新研究和应用现状，并对未来的发展方向进行讨论与展望。     

大学本科化学信息学课程的设计与优化

在分析了化学信息学课程基本内容与特点的基础之上,结合近年来我院相关课程的教学改革与实践,提出了大学化学信息学教学的两个层次;重点探讨了本科生化学信息学课程体系的设计与优化,为推进化学信息学教学改革抛砖引玉。     

分析化学的“昨天、今天和明天”

简述了分析化学的发展历史。分析化学的"昨天",从基于物理化学的溶液理论,以目视可见为工具的"化学分析",进入以物理方法为基础的仪器分析,因此有人提出"化学正在走出分析化学";分析化学的"今天",因为它的主体任务是解决物质的分子原子结构和成分,所以又回归化学领域;对分析化学的"明天"寄厚望,分析化学走出历来仅仅以"为他人报告提供数据"的技术支持者的角色,成为"实际问题解决者",利用分析化学中综合分析的"剖析技术",为新产品开发创制的"反工艺研究"做出独特的贡献。     

Computer-Assisted Solution of Chemical Problems—The Historical Development and the Present State of the Art of a New Discipline of Chemistry

The topic of this article is the development and the present state of the art of computer chemistry, the computer-assisted solution of chemical problems. Initially the problems in computer chemistry were confined to structure elucidation on the basis of spectroscopic data, then programs for synthesis design based on libraries of reaction data for relatively narrow classes of target compounds were developed, and now computer programs for the solution of a great variety of chemical problems are available or are under development. Previously it was an achievement when any solution of a chemical problem could be generated by computer assistance. Today, the main task is the efficient, transparent, and non-arbitrary selection of meaningful results from the immense set of potential solutions—that also may contain innovative proposals. Chemistry has two aspects, constitutional chemistry and stereochemistry, which are interrelated, but still require different approaches. As a result, about twenty years ago, an algebraic model of the logical structure of chemistry was presented that consisted of two parts: the constitution-oriented algebra of be- and r-matrices, and the theory of the stereochemistry of the chemical identity group. New chemical definitions, concepts, and perspectives are characteristic of this logic-oriented model, as well as the direct mathematical representation of chemical processes. This model enables the implementation of formal reaction generators that can produce conceivable solutions to chemical problems—including unprecedented solutions—without detailed empirical chemical information. New formal selection procedures for computer-generated chemical information are also possible through the above model. It is expedient to combine these with interactive methods of selection. In this review, the Munich project is presented and discussed in detail. It encompasses the further development and implementation of the mathematical model of the logical structure of chemistry as well as the experimental verification of the computer-generated results. The article concludes with a review of new reactions, reagents, and reaction mechanisms that have been found with the PC-programs IGOR and RAIN.     

分析化学中光谱信号压缩方法

Telephonenumber:(852)-27665603Faxnumber:(852)-23649932E-mailaddress:bcftchau@hkpucc.polyu.edu.hk1IntroductionNowadays,n1ostofthechemicalinstrumentsarecomputerizedduetorapiddeveloI)mentofmodernmicroelectronicstechnology.Amicrocomputerisusuallyconnectedtoan…     

将矿物学理论与实验知识引入基础无机化学教学的探讨

矿物学是与无机化学密不可分的兄弟学科之一。无机化学知识的一个重要来源就是人类对矿物的观察与研究,同时元素化学的基础研究也被广泛应用于矿物学。对于矿物的认识可以加深学生对于无机化学理论联系实际的感性和理性认识,并进一步熟悉相关元素的性质。本文从基础无机化学教学的角度整理了矿物学的理论与实验教学要点,并以多种典型矿物为实验对象描述其实验性质,并阐述如何结合矿物实例进行矿物学理论与实验的教学。将矿物学相关内容引入基础无机化学教学,不失为一种交叉学科与基础化学教育相结合的新模式。     

移动的课堂 ——分析化学SPOC教学改革的探索与思考

In recent years, SPOC in the campus has been one of the main directions of college curriculum reform. Analytical chemistry is a key component of teaching in chemistry and chemical engineering major. It plays an important role in cultivating students' practical ability, scientific literacy and innovative ability. This paper introduces the reform trials of the analytical chemistry course based on SPOC teaching platform in the chemistry teaching team of Changsha University of Science and Technology. The experience and problems in the teaching process, as well as the consideration on the future construction of analytical chemistry SPOC teaching are described.     

农药化学中的绿色化学

绿色化学是从根本上消除环境污染的必由之路。由于某些传统农药是引起环境污染的一个重要因素,因而对农药化学中的绿色化学进行研究和推广具有非常重要的意义。本文应用绿色化学原理,对农药化学中的一些绿色化学方法和技术作了简单介绍。     

Real‐time quantum chemistry

Significant progress in the development of efficient and fast algorithms for quantum chemical calculations has been made in the past two decades. The main focus has always been the desire to be able to treat ever larger molecules or molecular assemblies—especially linear and sublinear scaling techniques are devoted to the accomplishment of this goal. However, as many chemical reactions are rather local, they usually involve only a limited number of atoms so that models of about 200 (or even less) atoms embedded in a suitable environment are sufficient to study their mechanisms. Thus, the system size does not need to be enlarged, but remains constant for reactions of this type that can be described by less than 200 atoms. The question then arises how fast one can obtain the quantum chemical results. This question is not directly answered by linear‐scaling techniques. In fact, ideas such as haptic quantum chemistry (HQC) or interactive quantum chemistry require an immediate provision of quantum chemical information which demands the calculation of data in “real time.” In this perspective, we aim at a definition of real‐time quantum chemistry, explore its realm and eventually discuss applications in the field of HQC. For the latter, we elaborate whether a direct approach is possible by virtue of real‐time quantum chemistry. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.     

利用样本成分耗散物的非线性化学指纹图谱的检测方法、条件、特点和应用

分析了适用于测定样本非线性化学指纹图谱的热力学体系和动力学模型,结果表明,在远离平衡的封闭体系和无耗散物补充的敞开体系中,阻尼非线性化学反应对样本化学成分的群集表征和整体含量分析具有重要作用．以丙酮和葡萄糖等为耗散物的阻尼B—Z振荡非线性化学反应为例,研究了反应物种及其浓度、电极类型、温度、搅拌速率、样本种类及用量等影响非线性化学指纹图谱的因素,并对指纹图谱中样本化学成分的定量信息、指纹图谱的特点和应用等进行了研究．成功提出了用于鉴别和评价样本的非线性化学指纹图谱的检测条件和方法．     

计算模拟在化学热力学、动力学教学实践中的应用——以甲醛解离反应为例

Chemical thermodynamics and kinetics are the important contents in the course of inorganic chemistry and physical chemistry, but this part of knowledge is difficult to understand. We tried to integrate the computational simulation with the knowledge of chemical thermodynamics and dynamics in order to help students understand the knowledge. In the class, we demonstrated students with the chemical thermodynamics and kinetics process of formaldehyde dissociation reaction, so as to make the abstract knowledge intuitive and visual. According to the students' feedback, we found that the enthusiasm and participation of the students in the subsequent class have been greatly improved.     

Rare earth-transition metal-magnesium compounds—An overview

Intermetallic rare earth-transition metal-magnesium compounds play an important role as precipitations in modern light weight alloys and as host materials for hydrogen storage applications. Recent results on the crystal chemistry, the chemical bonding peculiarities, physical properties, and hydrogenation behavior of these materials are reviewed.