La química informática ( química matemática ) es un campo relativamente joven de la química basado en el uso de métodos informáticos y matemáticas discretas , principalmente , teoría de grafos y combinatoria , a problemas químicos de carácter fundamental y aplicado. Con base en la definición general de la química como la ciencia de las sustancias y sus transformaciones entre sí, podemos decir que las sustancias ( moléculas ) se modelan en química computacional mediante gráficos moleculares , y las transformaciones de sustancias ( reacciones químicas ) se modelan mediante operaciones formales con gráficos En varios casos, este enfoque simplifica significativamente la algoritmización de problemas químicos, reduciéndolos a problemas típicos de combinatoria y matemáticas discretas y hace posible la búsqueda de soluciones utilizando programas informáticos. Al mismo tiempo, junto con programas especiales en química informática, también se pueden usar programas universales: para trabajar con tablas , programas matemáticos (por ejemplo, Maple o Mathematica ), etc.
Como ejemplo de tareas típicas de química informática, se pueden nombrar: búsqueda de dependencias del tipo “estructura-propiedad” ; generación de conjuntos de estructuras químicas que cumplan con los parámetros especificados (composición, presencia de grupos funcionales, etc.); enumeración de varias reacciones químicas entre reactivos dados (la llamada "síntesis por computadora"), etc. Junto con los problemas químicos generales en la química por computadora, también hay un gran grupo de problemas altamente especializados estrechamente relacionados con los problemas de la informática química, por ejemplo ejemplo, el problema de reconocer estructuras químicas cuando a bases de datos químicas y fisicoquímicas. Este grupo de problemas, a su vez, está íntimamente relacionado con el problema de isomorfismo de grafos .
Al resolver problemas de química informática, se utilizan ampliamente varios métodos computacionales y operaciones con índices topológicos (invariantes de gráfico). En algunos casos, el enfoque lógico-formal se amplía con enfoques químicos, por ejemplo, además de los índices topológicos, que reflejan la estructura de la molécula, las electronegatividades de los átomos en la molécula, que reflejan la composición de la sustancia, son usados. Los métodos de química informática se utilizan a menudo en combinación con los métodos de química cuántica , mecánica molecular, etc. Los métodos de estadística matemática se utilizan ampliamente para procesar los resultados de un experimento computacional . En algunos casos, se utilizan métodos de inteligencia artificial para encontrar soluciones .
Los métodos de química computacional juegan un papel especial en la química orgánica , lo que se explica por la difícil formalización de esta última, tanto en comparación con otras ciencias naturales, por ejemplo, con la física , como en comparación con otras áreas de la química, por ejemplo, con la inorgánica . quimica _ La química informática también es de gran importancia para muchas áreas importantes de la investigación bioquímica , por ejemplo, cuando se resuelven problemas del tipo "estructura-actividad farmacológica", a menudo en tales estudios, los métodos de química informática se complementan con métodos de modelado específicos de sistemas biológicos moleculares.
Durante el período de formación y formación en un campo independiente, una nueva dirección científica a menudo recibe diferentes nombres de diferentes autores. Esto sucedió con la química informática: históricamente se han fijado dos nombres: "química informática" y "química matemática". Así, una de las revistas científicas que tuvo un impacto significativo en el desarrollo de la química informática se llama Journal of Mathematical Chemistry. Sin embargo, el nombre de "química matemática" parece desafortunado. , dado que muchas áreas de la química que se formaron mucho antes del advenimiento de la química informática se basaron originalmente en una base matemática, por ejemplo, química física , cinética y catálisis , química cuántica. Si bien una serie de trabajos fundamentales en química informática se llevaron a cabo durante la primera generación de computadoras , el desarrollo de la química informática solo fue posible con la llegada de las computadoras modernas. A pesar de que hoy en día los ordenadores se utilizan en casi todas las áreas de la química moderna, tanto para la investigación teórica como para la experimental, es la química informática la que, mucho más que muchas otras áreas de la química, depende del nivel de desarrollo de la tecnología informática. Esta dependencia está relacionada principalmente con las características específicas de los algoritmos de teoría de grafos más importantes, muchos de los cuales tienen una complejidad computacional exponencial : la estimación teórica del tiempo dedicado a la ejecución del algoritmo es una función exponencial del tamaño del gráfico, es decir , en el número de sus vértices y aristas, o en lenguaje químico general - en el número de átomos y enlaces químicos en la molécula.
Por otro lado, muchas tareas de la informática química ( Chemoinformatics ), resueltas con la ayuda de métodos de química informática, ya son imposibles sin el uso de una computadora, por ejemplo, la formación y operación de una base de datos informática sobre las propiedades de los compuestos químicos. . Al mismo tiempo, cabe señalar que la propia quimioinformática surgió mucho antes de la llegada de las computadoras. Hay métodos que han demostrado su eficacia y se han convertido en métodos clásicos de búsqueda en estas publicaciones utilizando todo tipo de índices impresos (autor, tema, fórmula, etc.), organizados sin la intervención del aparato de química informática. Así, a diferencia de la química informática, la informática química ( quimioinformática ), como la gran mayoría de los campos tradicionales de la química, se basa en la aplicación de tecnologías preinformáticas. . Este es el principal diferencia metodológica de química informática. Con un cierto grado de inexactitud, se puede argumentar que si el objetivo de la mayoría de las investigaciones químicas es establecer algunos patrones químicos, entonces el objetivo de la investigación en química informática es, por regla general, algún algoritmo y un programa informático que lo implemente. que le permite buscar patrones químicos, la operación de dicho programa ya puede tener lugar fuera de las áreas de química informática.
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