21世纪计算机化学丛书
2011-8
化学工业出版社
乔园园
233
化学作为中心科学，研究内涵越来越丰富，应用也越来越深入。同时，信息技术的快速发展，更促使化学信息系统的开发技术不断更新。伴随这个进程，化学信息也被赋予了太多的含义，使得化学信息系统不得不覆盖众多的领域，数据类型、表现方式也多种多样，粗略看来，就有以下特征。（1）类型广泛既有文献、数据，又有图形、图像（如图谱、分子结构、电子云、反应式等）。（2）处理多样既有计量学处理（投影、降维、傅里叶变换），又有信息学处理（分子结构的匹配、结构描述参数及相似性计算），还有能量计算、结构优化等。（3）界面特殊除了一般的文本、超文本，还需处理图谱、分子结构式、化学反应式的输入输出等。（4）功能复杂文献检索、数据查询、图谱或结构匹配、在线计算等。（5）应用广泛搜索引擎、信息管理、检索服务。化学信息系统可以概括为“以化学数据库和化学在线计算为核心的网络服务系统”，因此，相应的设计、开发工作需要综合运用多方面的知识和技术。一个化工厂的信息管理系统，通常只需按常规的网站来设置，即使需要处理若干种分子结构或者图谱，也完全可以用图片来处理。再比如，谷歌或百度这样的搜索引擎，并不能接受用户输入的二维或三维分子结构来进行检索。因此，化学信息系统所需要的很多功能，是传统的信息系统无法实现的，而必须开发底层的、有针对性的算法或模块。书名含有“化学信息”的著作，大致有两类：一类是化学文献、情报检索，而近年来则转向介绍化学相关网站、数据库的服务内容、使用方法等，如李晓霞的《Internet上的化学化工资源》；另一类是化学信息学，内容主要是研究如何通过分子的图谱数据、拓扑特征和量化参数等研究其物理化学性质或者生物活性，如德国J Gasteiger主编的《Chemoinformatics：A Textbook》。本书或许可以算是第三类，即以化学信息的共享为目标，介绍化学信息系统的开发技术。本书概要介绍了信息的基本知识，阐述了信息开放共享的重要性。针对化学信息的特点，选择不同类型的化学信息系统实例，讲述其系统设计思路和开发方法。对实际研发有重要的指导作用，适合计算机与化学领域的科研、教学参考。不过，书中既没有什么秘诀能让读者快速掌握某种信息开发技术，也不可能面面俱到地评述所有的信息共享模式；所能做的，是尽量帮助读者追溯化学对象的设计思想，分析信息系统的构成框架，从而避开花样繁多的开发语言、设计模式的困扰，练习从比较底层的角度来观察和理解一个个看似纷繁、实则有序的化学信息系统。希望读者今后面对自己的实际需求时，在设计理念和开发技术方面，能做出与时俱进的合理选择，创造出更多的专门适应化学研究需要的模式和技巧。本书所讲解的化学信息的数据结构、算法和开发实例，大都源自本实验室的研究工作，部分参考了国内外的报道。南开大学刘冲、张树众老师为本书部分章节提供了重要的参考资料，并对部分文字进行了核校。在此，笔者对从事化学信息系统开发的各位同行表示感谢。笔者学浅，难免疏漏，不妥之处，还望海涵。乔园园2011年5月于天津南开大学
化学信息系统即“以化学数据库和化学在线计算为核心的网络服务系统”。化学信息的数据类型、表现方式多种多样，既有文献、数据，又有图形、图像。在用户界面方面，则需处理图谱、分子结构式和化学反应式等。因此，相应的设计、开发工作需要综合运用多方面的知识和技术。本书简要介绍了信息的基本知识，阐述了信息的重要性。围绕化学信息对象，介绍了数据结构与算法，分析了系统架构模式；针对化学信息的特点，选择不同类型的化学信息系统实例讲述了其系统设计思路和开发方法，对实际研发有重要的指导作用。
本书适合化学、化工、生物化学、药物化学以及相关专业的科技人员、高校师生参考。
1 概述
1.1信息系统概述
1.2化学信息系统概况
1.2.1化学信息系统的主要类型
1.2.2用户界面
2 化学信息的开放
2.1信息系统的开放
2.1.1信息的保护与开放
2.1.2期刊文献数据库的开放机制
2.1.3开源软件的开放机制
2.1.4生物信息学的发展
2.2化学信息的开放发展
2.2.1数据文件格式
2.2.2软件与编程语言
2.2.3新的环境与平台
3 信息系统设计基础
3.1网络应用发展历程
3.1.1从远程网到因特网
3.1.2从桌面应用程序到网络应用程序
3.1.3从远程登录到C/S和B/S模式
3.1.4从文件服务器到数据库服务器
3.1.5从分布式到网格和云
3.2网络运行环境
3.2.1网络通信协议
3.2.2服务器的软件环境
3.2.3客户端的软件环境
3.3软件开发技术
3.3.1开源软件开发技术
3.3.2开源软件标准化
3.3.3网络应用程序的开发
3.4内容管理系统
3.4.1角色划分
3.4.2功能类型
3.4.3设计模式
3.4.4开源选择
3.4.5应用需求与发展
4 化学信息数据的结构与算法
4.1化学图谱
4.1.1图谱文件与数据库
4.1.2图谱检索算法
4.2分子结构
4.2.1分子拓扑结构的表达
4.2.2分子结构的检索与匹配
4.3化学反应
4.3.1化学反应的表达
4.3.2反应物与产物的关系
4.4南开软件开发包
4.4.1图谱通用数据处理开发包
4.4.2有机分子拓扑结构开发包
5 化学信息系统的开发实例
5.1化学信息导航系统
5.1.1设计与开发路线
5.1.2系统构成与功能
5.1.3Mashup开发模式
5.2核磁共振谱仪管理系统
5.2.1功能设计
5.2.2开发技术
5.2.3其他配套措施
5.3有机结构与反应查询系统
5.3.1功能分析
5.3.2开发技术
5.3.3计算机辅助有机合成
5.4虚拟组合分子库系统
5.4.1衍生策略
5.4.2机制与流程
5.4.3开发技术
5.4.4商业软件
5.5其他化学信息系统
6 新技术与应用的展望
6.1复杂信息协议
6.2富应用程序
6.3从软件到服务
参考文献
这本《化学信息系统开发技术(精)》由乔园园所著，概要介绍了信息的基本知识，阐述了信息开放共享的重要性。针对化学信息的特点，选择不同类型的化学信息系统实例，讲述其系统设计思路和开发方法。对实际研发有重要的指导作用，适合计算机与化学领域的科研、教学参考。不过，书中既没有什么秘诀能让读者快速掌握某种信息开发技术，也不可能面面俱到地评述所有的信息共享模式；所能做的，是尽量帮助读者追溯化学对象的设计思想，分析信息系统的构成框架，从而避开花样繁多的开发语言、设计模式的困扰，练习从比较底层的角度来观察和理解一个个看似纷繁、实则有序的化学信息系统。希望读者今后面对自己的实际需求时，在设计理念和开发技术方面，能做出与时俱进的合理选择，创造出更多的专门适应化学研究需要的模式和技巧。
该书对于化学信息系统开发技术介绍较系统全面。只是由于信息系统开发技术，因涉及较多计算机基础理论，使学习起来比较吃力。