化学信息学之科技文献检索

化学信息学之科技文献检索

专业：物理化学

姓名：孙凤霞

摘要化学是一门实验性的科学，积累了大量的文献和数据，这些文献和数据对化学及同化学有关的研究领域有巨大的参考、应用价值。由于计算机网络技术的飞速发展，越来越多的化学工作者利用计算机技术构造、处理化学信息，各种化学信息的处理与查询变得越来越便利。化学文献检索系统已经成为化学工作者进行科学研究的重要工具。Internet , 从Internet 网络上检索化学教学信息方便快捷。文章介绍了从Internet 网络上检索化学教学信息资源的途径。

关键词 化学信息化学文献检索； 化学文献数据库；,它的产生与发展是基于化学信息量指数般增长。信息技术的飞速发展极大地推动了信息资源的网络化, 使Internet 正在成为各种信息全新的载体。Internet 上的化学信息资源的迅猛发展, 使得Internet 上各类化学信息资源越来越丰富, 对化学将产生深刻的影响和带来极大的方便。但目前Internet 上的化学信息资源状况而言, 相关资料的搜索和处理需要有一定的方法和技巧, 如何合理、有效地应用网络化学信息资源科研服务,是需要研究和探讨的问题。

1 　化学信息学的定义和内容

迄今为止,化学信息学还没有统一的被广泛接受的定义及英文名称。目前最通用的为Chemoinformatics 及Chemical Informatics。也有用Cheminformatics ,Chemi2informatics。也有人把Chemical Information Science 及Molecular Informatics 称为化学信息学。美国印第安那大学( Indiana University) 在国际上最早在化学图书馆科学的基础上开设化学信息课程及培养化学信息学研究生,他们把化学信息学定义为:化学信息学包括从利用传统的图书馆科学方法组织化学信息到利用现代计算机技术产生、存储、检索及可视化化学信息。

Frank Brown 于1998 年把化学信息学定义为:把各种化学信息源数据组合为信息,把信息提升为知识,其主要目的是在药物先导化合物的发现及优化领域快速地更好地作出决定。这个定义太偏重于药物化学,事实上,化学信息学在其他领域如农业化学也有广泛的应用。

Greg Paris 提出了一个更一般性的定义,他认为:化学信息学是一个一般的术语,它包括化学信息的设计、建立、组织、管理、检索、分析、判别、可视化及使用。

化学信息学的内容包括如下:

化学信息的组织、管理、检索和使用

化学信息可分为与传媒有关的信息(如文献、图书资料、网络信息等) 及与物质有关的信息(各种实验数据,包括化学反应有关数据,谱学数据,X 射线晶体学数据,化学与物理性质数据,毒性及生物活性数据,与环境有关的数据等) 。化学信息的形式包括:文字、符号、数字、形貌、图形及表格等。

这些化学信息最主要的组织、管理形式是形成数据库。最早的化学数据库是各种谱学数据库及剑桥晶体结构数据库。目前最完善的化学信息系统是MDL 系统及Beilstein 系统及CA 系统。

据统计目前化学信息中58 %已经组织为各种数据库系统,但其中只有12 %可以相互转换,而化学信息常常是需要结合使用的,要完成一项化学研究工作需要调用多种有关的数据库。因此化学信息学的重要内容之一是如何实现化学信息间的关联及转化。

化学信息的管理、检索及使用包括化学信息的快速有效的检索及推理、判断。主要涉及人工智能方法,最重要的是化学专家系统。一个专家系统包括化学知识信息处理,化学知识利用系统、知识的推理能力及咨询解释能力。20 世纪60 年代开发的化学专家系统DENDRAL 系统是最早的专家系统。目前已有多种化学专家系统用于不同的目的,如图谱解析专家系统、反应路线设计专家系统等。

(2) 分子结构的编码、描述、三维结构的构建

巨大数目分子结构编码及三维结构模型的构建及各种形式的结构表达,并能快速连接到合成路线,谱学数据,纯化技术等是化学信息学的基础工作。

(3) 化学信息的加工、处理及深化

化学信息的加工处理包括数据的预处理,回归分析,主成分分析,偏最小二乘,信号分析,模式识别,神经网络,遗传算法,模糊及随机算法等。它们可以帮助化学家正确分析、评价、利用现有的化学信息并从中获取最大量的有用结果,实现从数据到信息,从信息到知识的转换。

计算机模拟技术包括量子化学、分子动力学、蒙特卡罗方法及各种优化技术,近年来已取得重大进展,在药物开发,功能材料的研制及生命科学领域都取得许多突破性的成果。化学体系涉及分子、超分子、超分子聚集体及聚集态等。在不同尺度及层次的化学体系会表现出不同的性质,称尺度效应。过去化学家主要着眼于微观体系,化学工程学家主要关