农业废弃物与生物源农药

农业废弃物是农业生产、农产品加工、畜禽养殖业和农村居民生活排放的废弃物的总称。初步研究发现,农业废弃物是生物源农药的资源之一。发现农业废弃物的农药功能的方法有多种,化学信息学方法和技术是一条提高发现效率的有效途径。介绍了两种农业废弃物——核桃楸果和落花生枝叶的农药功能的发现和初步研究。研究结果显示,化学信息学技术的应用将有效提高农业废弃物的农药功能发现效率,降低农业废弃物的处理费用并减少因处理而产生的污染。

智能技术与农药

在农业生产中,农药是用于杀死或控制有害生物、控制害虫行为或生理状态的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂。显然,它不但与农业生产关系密切,而且与人类健康、环境、化学、生物、生态和毒理学具有密不可分的关系。智能(或人工智能)技术是为了有效地达到某种预期的目的,利用知识所采用的多种方法和手段。它已在制造业(如汽车、飞机、家电和纺织等)、数据分析、商务和建筑等领域得到实际应用,并显示出其特有的作用。介绍了智能技术在农药研究与创制、使用及管理中的应用及作用。

基于网络的危险化学品信息查询系统

众所周知,在化工生产中,不可避免地会大量使用化学品,其中不乏危险化学品。目前,危险化学品的管理主要还是采用一些传统方法和技术实现。介绍了基于网络的危险化学品信息查询系统。该系统采用超文本预处理器(PHP),MySQL和VC++实现,并具有化合物结构、CAS号、名称和毒性查询功能。用户可以通过网络,根据化学结构、CAS号或名称等信息,实时获得相关信息。

智能技术在绿色化工中的应用

现代生活中,化工产品与人们的日常生活密切相关。传统化工的生产模式会对环境、人类健康和生活安全产生不利影响,而绿色化工生产模式可有效降低传统化工生产带来的环境污染,以及对人类健康的危害性。绿色化工生产模式涉及绿色化学、智能技术、生产工艺、废弃物处理、环境保护、事故防范与处理等多个方面。智能技术已在制造业(如汽车、飞机、家电和纺织等),数据分析,商务和建筑等领域得到实际应用,并显示出了其独特的优势。介绍了智能技术在绿色化工的化学品设计、化学品危险和危害预警中的应用。

第一讲 化学信息学概述

化学信息学(Chemoinformatics)是一门利用信息学方法和技术解决化学问题的学科。主要有三种方法——基于数据(Data-based,D)、基于逻辑(Logic-based,L)和基于原理(Principle-based,P)。这三类方法的合理组合使用,将对化学工作者开展相关的研究起到辅助作用,促进化学界的研究方法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,是绿色化学和绿色化工的基础,是联系化学工业为国民经济可持续发展服务的桥梁,是实现化学创新的有效方法之一。化学研究内容主要包括三大类:分子设计(Molecular Modeling)、合成设计(Synthesis Design)和结构确定(Structure I-dentification)。目前,化学信息学方法和技术已在制药、农药、材料、环保和中药等研究领域显示出其对这些领域发展的促进作用。随着化学信息学方法和技术的发展,它们将在更多的与化学相关的领域显示其特殊作用。中国科学院上海有机化学研究所研究员姚建华博士领衔的研发团队经过多年的探索,开展了化学信息学方法与应用方面的研究。主要内容包括:化学信息的采集与集成、信息管理系统设计与开发、结构与性质的关系研究、化合物性质、化学反应和化合物谱图预测方法与应用等。建立的化学信息学技术平台已在公共安全、中药研究和农药等领域得到实际应用。中国科学院上海有机化学研究所在该领域的研究处于全国领先地位。从本期开始,本刊将连续刊登姚建华博士领衔的团队在该领域的研究成果,在“技术讲坛”栏目以“讲座”的形式刊登相关的“化学信息学及其应用”系列文章,相信该系列文章的发表可以预见未来化工发展方向,必将为上海乃至全国化学工业的发展带来积极的推动作用,也会将该领域的研究工作推向学科的最前沿。随着时间的推移,这方面研究工作的推动作用将来会越来越明显。本刊热盼广大读者在阅读该系列文章后,将其实践应用,并将研究成果及时反馈给本刊编辑部,将相关研究成果撰写文章在本刊发表,希望大家一起交流,以一个崭新的视角,运用高科技、拓展新思路,共同推进化工行业高速发展。

第七讲 计算机辅助分子设计方法

众所周知,一个化合物的性质与其化学结构式关系密切。通常做的分子设计或化合物设计,本质上是要设计一个具有某种特定功能/性能的化合物。人们关注的目标是化合物的功能/性能,而非化合物的几何结构。国际纯粹与应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry,(IUPAC)是世界化学命名、术语(包括周期表中新元素的命名)、标准化测量方法、原子量和许多其他重要评估数据的权威机构,并为全球化学界提出开发和维护创造共同语言的建议。

第四讲 化学结构信息的计算机表述方法

据文献记载,自公元330年起,人们就开始研究物质的组成、运动、生长或脱去。美国化学文摘社(CAS, Chemical Abstracts Service)统计的数据显示,截至目前,己知的化合物近1.5亿,已报道的化学反应已超过9000万条[1]。

第五讲 化学结构的歧义性及其计算机表达方法

截至目前,美国SCIFINDER数据库系统收录的化合物数据已达1.55亿,其中有很多化合物的化学结构有多种表达形式,被称为化学结构表示的歧义性.这种歧义性给化学结构的计算机处理带来了困难.结构歧义性产生的主要原因为:(1)有些化合物能够用多种都满足价键理论的结构式来表示;(2)某些化合物结构不能用数学上的图明确表示.

第六讲 计算机辅助结构确定方法

化学的发展史表明化学是从炼金术发展而来。化学学科的定义也随着人们对化学本质的认识和理解,得到不断修改。从1661年起的化学是混合物的物质原理的学科,到1998年,发展为化学是研究物质及其变化的学科。从本质上说,物质的变化、特性与物质的化学结构密切相关。也就是说,要研究化合物的各种性质、变化过程,确定的化合物的化学结构是必不可少的基本数据。

第八讲 计算机辅助合成设计方法

合成化学是研究物质创造与转化的科学。纵观人类发展的历史,我们可以发现,合成化学实际上一直伴随着人类社会的发展,并在其中发挥着重要作用。自20世纪40年代第一台计算机出现以来,计算机技术在各个领域逐步得到应用,并体现出它的积极作用。在合成化学领域,化学家一直期望利用计算机辅助技术来辅助开展合成设计工作。

大数据时代的农药创制

随着农药创制研究和应用工作的不断积累和深入,农药的各种性质,如活性、毒性、代谢等的测量、记录和分析数据,已有一定的积累,并达到了一定的规模。随着信息技术的发展,在农药创制中,有效地利用这些数据已成为可能。阐述了大数据的定义、特点,提出了大数据时代的农药创制理念和农药创制的现代模式。

化学品信息管理与环境保护

随着人类社会的发展,人们对物质的种类需求越来越多、数量越来越大。由于已有的天然资源已不能满足这样的需求,必须使用大量的人造制品来弥补这样的空缺,而人造制品中的绝大部分是化学类物质。这些化学物质在极大地满足了人类社会需求的同时,也给人类赖以生存的环境造成了一定的污染。为此,必须应用有效的方法管理化学品,以保证人类能够安全有效使用化学品的同时确保生活环境的安全。随着计算机技术的发展,计算机信息管理系统几乎承担了所有领域的信息管理工作。目前,在化学领域,用于化学信息管理的系统有:SciFinder、ISIS/Base、ELN和CISOC-ChIMS等。化学品信息的有效管理,将对环境保护起到积极的作用。

工业4.0、大数据与农药创制

科学出版社在2009年出版了《创新2050:科技革命与中国的未来》的系列丛书,涉及17个领域,八大经济社会基础。2013年4月8日德国联邦政府正式发布了《实施工业4.0战略规划建议》的白皮书。它们的核心均包含了:智能管理、智能设计与智能制造。大数据是实现"创新2050"和"工业4.0战略规划"的重要技术手段之一。介绍了智能管理、智能设计与智能制造对提高农药创制效率的意义和作用。

第二讲 化学数据库系统的设计策略

在第一讲"化学信息学概述"中,介绍了化学信息学的定义和三大类主要方法:基于数据、基于逻辑和基于原理。在本讲中,将介绍第一类方法--基于数据的部分内容:化学数据库系统的设计策略。1数据库系统"数据库"是指一组数据及其组织方式。

虚拟技术与化学研究

介绍了虚拟技术和化学信息等概念、内容以及两者的关系。提出了化学研究的现代模式的理念。列举两种模式的分子设计流程,显示虚拟技术在化学研究中的重要作用。实践证明,应用虚拟技术可以在一定程度上提高化学研究效率,降低研究过程中产生的污染。

第三讲 专用化学数据库的设计与建立

在第二讲“化学数据库系统的设计策略”中,介绍了化学数据库系统的设计策略。在本期讲座中,将介绍如何利用化学数据库管理系统ISIS/BASE(MDL信息系统有限公司的产品,目前该公司已并入其他公司。)[1]和CISOC-ChIMS[2]分别建立专用的数据库系统——防腐剂数据库和农药代谢数据库。

智能技术与农药

在农业生产中,农药是用于杀死或控制有害生物、控制害虫行为或生理状态的一种物质或者几种物质的混合物及其制剂.显然,它不但与农业生产关系密切,而且与人类健康、环境、化学、生物、生态和毒理学具有密不可分的关系.智能（或人工智能）技术是为了有效地达到某种预期的目的,利用人工智能知识所采用的多种方法和手段.它已在制造业（如汽车、飞机、家电和纺织等）、数据分析、商务和建筑等领域得到实际应用,并显示出其特有的作用.本文介绍了智能技术在农药研究与创制、使用及管理中的应用及作用.