معلوماتية الكيمياء والنمذجة الجزيئية
تطبق معلوماتية الكيمياء تقنيات حاسوبية ومعلوماتية على البيانات الكيميائية، لتمثيل الجزيئات رقميًا، والبحث في الفضاء الكيميائي، ونمذجة العلاقات بين البنية والخصائص.
Definition
هو التخصص الذي يقوم بتخزين واسترجاع وتحليل ونمذجة المعلومات الكيميائية باستخدام الأساليب الحسابية، ويربط بين الكيمياء وعلوم الحاسوب والإحصاء.
Scope
تغطي التمثيل الرقمي للجزيئات والتركيبات الكيميائية، والمواصفات الجزيئية والبصمات، والبحث عن التشابه والتركيبات الفرعية، والفحص الافتراضي والالتحام الجزيئي، والاستخدام المتزايد للتعلم الآلي على البيانات الكيميائية. تتجه نحو الاكتشاف القائم على البيانات بدلاً من مبادئ البنية الإلكترونية الأولية.
Sub-topics
Core questions
- كيف يتم تمثيل الجزيئات بحيث يمكن لأجهزة الحاسوب تخزينها ومقارنتها؟
- كيف يتم تعريف التشابه الكيميائي واستخدامه للبحث في المكتبات الكبيرة؟
- كيف يتم ترتيب الجزيئات المرشحة حاسوبيًا لهدف معين؟
- كيف يتعلم التعلم الآلي العلاقات بين البنية والخصائص والعلاقات بين البنية والنشاط؟
Key theories
- مبدأ التشابه الجزيئي
- تميل الجزيئات المتشابهة هيكليًا إلى امتلاك خصائص وأنشطة متشابهة، مما يبرر البحث عن التشابه والعديد من النماذج التنبؤية، مع الإقرار بوجود استثناءات ملحوظة.
- التمثيل الرقمي القائم على البنية
- يتم ترميز الجزيئات كرسوم بيانية، أو تدوينات خطية، أو متجهات وصفية تتيح التخزين والبحث والنمذجة الكمية للبنية الكيميائية.
Clinical relevance
تدعم معلوماتية الكيمياء اكتشاف الأدوية الحديثة ومعلوماتية المواد، مما يتيح الفحص الافتراضي للمكتبات الضخمة، وتحديد أولويات التخليق، والتنبؤ بالخصائص التي توجه الجهود التجريبية.
History
نشأ هذا المجال من أنظمة التوثيق الكيميائي ومعالجة البنية في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي، وتبلور تحت اسم معلوماتية الكيمياء حوالي عام 1998، وتوسع بسرعة مع الفحص عالي الإنتاجية، وقواعد البيانات الكبيرة، والتعلم الآلي.
Key figures
- Johann Gasteiger
- Andrew Leach
- Valerie Gillet
- Peter Willett
Related topics
Seminal works
- leach2007
- gasteiger2003
Frequently asked questions
- كيف تختلف معلوماتية الكيمياء عن الكيمياء الكمومية؟
- تحسب الكيمياء الكمومية الخصائص الجزيئية من النظرية الفيزيائية، بينما تعمل معلوماتية الكيمياء مع البيانات الكيميائية والنماذج الإحصائية أو القائمة على الرسوم البيانية، غالبًا بدون فيزياء صريحة، لتنظيم والتنبؤ على نطاق واسع.
- هل معلوماتية الكيمياء هي نفسها معلوماتية الأحياء؟
- لا؛ إنهما تخصصان معلوماتيان شقيقان، لكن معلوماتية الكيمياء تركز على الجزيئات الصغيرة والتركيبات الكيميائية بينما تركز معلوماتية الأحياء على المتتاليات البيولوجية والجزيئات الكبيرة.