化学计算

✍ dations ◷ 2025-02-23 14:11:56 #化学计算

化学计量学（chemometrics）是一门应用数学、统计学和计算机技术的原理和方法来处理化学数据的学问，它是分析化学的三级学科，化学计量学可以优化化学量测过程，并从化学量测数据中最大限度地提取有用的化学信息，与其他以理论计算的化学分支如量子化学不同的是，化学计量学是以化学实验数据为基础的学科，其一切理论和方法都是建立在试验数据的基础上的。国际化学计量学学会给化学计量学作出了如下的定义：化学计量学是一门通过统计学或数学方法将对化学体系的测量值与体系的状态之间建立联系的学科。化学计量学的研究覆盖了很广泛的范围，其所涉及的不同方法均可以应用于化学。化学计量学可以应用于优化实验方法以获得较好的实验数据（如实验参数的最优化、实验设计、信号处理等）；同时化学计量学还可以从这些数据中获取有用的信息（如数据的统计处理、模式识别、模拟等）。总之，化学计量学的任务就是尽量在其所研究的方法与这些方法在化学中的应用之间建立一种联系。化学计量学的产生始于计量学与化学数据的结合。化学领域出现的海量数据与此前在经济学领域出现的海量数据具有相似性，这提示化学家们应用计量经济学的处理方法来处理化学问题，1960年代，Crawford以及Morrison以计量学方法处理质谱数据取得成功，证明了化学数据也就有“结构”的，而且可以利用这种内在结构获得有用的信息，从此开启了化学计量学的大门。但是他们应用的方法还仅仅是计量经济学方法的简单移植，虽然取得成功但并非最适合化学数据的处理方法。1972年Bruce Kowalski发展了适应于化学数据的处理方法“线性学习机器”程序，这是一套全新的并专门适用于化学领域的方法，这个方法的诞生标志着化学计量学的产生。同年，Svante wold根据化学与测量学的英文单词创造了chemometrics一词，即中文的化学计量学。1974年，国际化学计量学学会成立，标志着化学计量学作为一门新型学科得到了国际学术界的承认。随着计算科学和化学分析的发展，人们对物质世界的认识越来越深刻，各种测量手段层出不穷，人们面对的测量数据也越来越多，电子计算机的出现和迅速发展更是极大地刺激了化学计量学的发展。现在的化学计量学不仅仅应用于多维化学数据的处理，还与化学工程相结合，为化学工程优化决策提供理论指导；与药物化学相结合研究定量构效关系，是合理药物设计的一个理论基础。

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