计算机在化学中的应用

计算机在化学中的应用

刘程俊

（应化0907 200961176）

[摘 要] 随着计算科学的不断发展，计算机在化学应用的各个方面均得到了广泛的应用。从农产品检测、物理化学实验中的应用、化学条件的预测、医药等几个方面详细的阐述了计算机在化学应用领域的开发与应用

[关键词] 计算机 视觉技术 农产品检测 物理化学应用 条件预测 医药

计算机的飞速发展, 使计算机在各行各业得到广泛的应用, 逐渐与各相关学科形成了一些崭新的边缘或交叉学科, 如微观反应动力学、量子生物化学等。与生命科学、材料科学、植物科学的结合将会更加有力地推动分子生物学、药物设计、新材料的“分子设计”向纵深发展。如今计算机技术在化学中已得到广泛的应用，各种应用软件及技术的大量出现使得化学工作者愈来愈依靠这种技术来解决化学中的问题。

一、计算机视觉技术在农产品检测中的应用

计算机视觉技术是20世纪70年代开始应用于工业和农业中。计算机视觉系统能够模拟人的视觉功能，对空间物体的三维性状产生感知，且具有人脑的部分功能，将这一信息进行传递、转化、抽象、识别，从而做出判断并指挥系统最

终完成预期的目的。

2004 年，张彦娥等应用计算机视觉技术研究了诊断温室作物营养状态的方法。2005年，张甫生等应用计算机视觉技术对辣椒中的红色素进行了测定。2005年，陈全胜等利用计算机视觉对茶叶的色泽类型识别进行了研究。2005年，李强等通过图像处理与色度学理论的有机结合，研究应用计算机视觉对烟叶颜色的定量检测与分析从而进行分离。

二、计算机软件在物理化学实验中的应用

1. 数据处理软件

由于物理化学实验采集到的数据较多，涉及到的 运算也较为复杂，如：公式计算、作图及解图、线性拟 合及非线性拟合等。手工计算花费时间长、误差大、正确率不高。随着计算机技术的发展，数据处理软件逐渐增多，也逐步被引人进物理化学实验的教学过程中。目前，Excel 、Origin 和Maflab 等软件均可方便的进行作图、线性拟合、非线性拟合等操作，省时省力，准确性高。

2. 虚拟化学实验软件

虚拟实验软件是应用于化学实验教学中的一类最先进的、功能最强大、内容最丰富的计算机辅助软件。目前，世界上开发较早、功能最为强大的化学类 虚拟实验软件是McMaster 大学制作的Model Chem1ab 模拟化学实验软件。Model Chemlab 可以运行于Window 环境下运行，它真实地

反映实验室的化学实验仪器，使用者可根据自己的需要自由组合、搭建化学实验。

三、应用电子计算机进行化学实验条件预测

在各种化学实验中，我们需要在各个时间，各个反应条件下对化学反应的现象，反应所需达到的条件以及各种情况下反应生成的反应物等进行预测，从而进行多种准备。在这种情况下，计算机在这方面的应用应运而生，各种应用层出不穷，下面仅举两个例子：

1、应用电子计算机预测气相色谱程序升温保留时间 经过理论分析，提出了计算气相色谱法程序升温保留时间的数学公式。使用编排的相应的计算机软件，只需输入两个不同柱温下的死时间和k ‘=exp(A+/T) 式中A 与B 的数值，就可得到组分在程序升温的保留时间。实验证明此软件所得的结果可靠，所需的时间短，并应用于广柑油的分析。

2、火焰法制备多壁碳纳米管的条件预测

俄罗斯科学院研制的CVD 软件计算了C-H-0,CH4-0-S 体系在不同温度、常压、平衡条件下的碳沉积率，预测了碳沉积反应边界条件，绘制了碳沉积相图，并对以甲烷为碳源的C-H-0,CH4-0-S 体系影响碳沉积率的因素进行了研究。

四、计算机在医药行业中的应用

医药企业中大都是采用连续生产过程，习惯上都是采用仪表控制，自动化程度较高，因此与其他产业相比，容易实

现过程在线控制。所以计算机在医药行业亦有着极其广泛地应用。

比如哈尔滨制药厂于1987年开始与航天部502所联台开发工业机组成的控制系统。应用计算机对青霉素发酵进行控翩，设计出适合发酵控制用的高可靠执行机构，攻克了发酵控制中的最大障碍，稳定了系统的运行。各项生产指标随着计算机的正常运行有了较大提高，与人工控制组相比经济效益有了显著地提高。该厂新建的年产千吨青霉素车间，成功地将引进的集散系统应用到l0套100立方米发酵罐的发酵控制中，整个发酵过程实现了无人操作，青霉素月平均发酵单位有了很大地突破。计算机为企业带来了高效益，仅该车间在1993年就为该企业创利润超过2000万元。

计算机的应用还使得药品检验的信息化，它主要表现在以下几个方面：

1. 计算机使得医药行业的对外业务公开化。 通过在网络上建立的官方网站，将国家关于整个药品行业及其检验的动态及时体现了出来，使广大药检工作人员更好地了解了形势。而且网络上还可以公开一些常用药物的相关资料，使广大患者更好的了解药品的相关信息。

2. 计算机使得医药行业间可以充分地进行内部交流。药品研发领域与药品检验领域之间，可以通过计算机交换资源，相互了解各自领域的特点，以便更好完成本职工作，了

解药品生产流程及药品理化特性，有利于寻找到有效的检验条件，有效地利用整个流程的资源来保障药品安全。

3. 计算机使得药监内部得到优化管理。将领用人、领用样品、时间、数量、检验项目及库存量在计算机上保存为电子格式，并可在局域网络内查看，有效地防止对照品、标准品的流失和浪费。Microsoft 公司推出的数据库管理系统Visual FoxPro 6．0，在新的开发模式“项目管理器”的管理之下，以对象来组织应用程序，该程序操作简便，具有很强的实用性，它的使用，大大地促进了药品检验工作科学、规范。

总结

以上仅从化学领域的几个侧面就可以看到，电子计算机在化学中的应用前景广阔，无疑将对化学的发展产生极大而深远的影响。发展计算机在化学上的应用就是要融合计算机技术、数学、化学及其相关学科的最新理论成就，通过对某些传统概念的重新评估、更新和非经验化，开发一系列综合性的数字化工具，来实现对化学反应的监控，化学条件的预测，对物质的化学结构检测以及设计化学反应等。近几十年来的成果证明，计算机定会在化学中发挥重要应用。

参考文献

[1]张瑞宇，刘顺淑．计算机视觉技术在果蔬采后处理中的应

用【J 】．重庆工商大学学报，2OO4，21(5)：497—506

[2]张甫生，庞杰等．计算机视觉技术在辣椒红色素测定中的应用．辣椒杂志，2005，(4)：41—42

[3]张彦娥，李民赞等．基于计算机视觉技术的温室黄瓜叶片营养信息检测【J 】．农业工程学报，2005，21

[4]陈全胜，赵杰文等．利用计算机视觉识别茶叶的色泽类型

【J 】．江苏大学学报，2005，26(6)：461—464

[5]崔广华，崔文权．物理化学实验[M]．北京：中国计量出 版社，2007

[6] 孙沛．计算机辅助教学[M]．呼和浩特：内蒙古大学出版社，2000

[7]师书恩计算机辅助教学[M]．北京：高等教育出版社，2oo1

[8] 宋象军．虚拟实验室在高校实验教学中的应用前景[J]．实验技术与管理，2005，22(1)：35—47

[9] 王红斌，杨敏，叶艳青．模拟化学实验软件一Model Chemla[J]．计算机与应用化学，2001，18(1)：95—96

[10]范鸣玉, 张莹, 最优化技术基础, 清华大学出版社邓乃扬等, 无约束最优化计算方法, 科学出版社郦楷元, 低含量铝的比色测定

[11]王旭光．科学地推进医院信息化[J]擞理医药学杂志，2006 6(19)：666—667．

[12]夏维柱．药品检验管理中的计算机应用[J]．中国实用医

药，2009，4(4)：250-25 1．

[13]丁宏_药品检验机构信息化软件研发相关问题的探究[J]冲国药事，2009，8(23)：765—769．

[14] 张月琴，车小磊．药品检验信息化管理系统[J]．天津药学，2005，5(1 7)：71．72．