化學資訊來源/SIRCh/化學資訊學/什麼是化學資訊學？
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化學資訊學，也稱為化學資訊學或化學資訊學，是將計算機技術應用於化學及其所有表現形式。目前化學資訊學技術的主要應用領域是製藥行業。事實上，對化學資訊學的一種定義是“將資訊資源混合以將資料轉換為資訊，將資訊轉換為知識，其目的是為了在藥物先導化合物的識別和最佳化領域更快地做出決策”。現在，化學資訊學正在被應用於化學領域的所有問題。
化學資訊學家經常處理大量資料。他們構建資訊系統來幫助化學家理解資料，通常試圖從資料樣本中準確預測化學物質的性質。因此，透過應用資訊科技，化學資訊學幫助化學家組織和分析已知科學資料，以幫助開發新型化合物、材料和工藝。化學資訊學領域的工作人員可能專注於分子建模、化學結構編碼和搜尋、化學資料視覺化或其他幾個專業領域。事實上，各種化學結構的計算機圖形程式碼，使我們能夠透過計算機檢視和搜尋化學結構，是由化學資訊學家開發的。
化學資訊學中使用的方法和工具包括
- 定量構效關係或定量構性關係（QSAR、QSPR）
- 遺傳演算法
- 統計工具（例如，遞迴配對）
- 資料分析工具
- 視覺化技術
- 化學感知網路語言（CML）。
要成為化學資訊學領域有效從業者，需要紮實的化學知識和出色的計算機科學技能。化學和製藥公司急需具備這些技能的人才。印第安納大學資訊學院化學資訊學研究生課程的課程涵蓋以下化學資訊學主要方面
- 資訊獲取：從經驗（實驗）或理論（分子模擬）中生成和收集資料的方法
- 資訊管理：資訊儲存和檢索
- 資訊使用：資料分析、關聯以及應用於化學和生物化學科學中的問題。
資訊獲取
資訊獲取在很大程度上依賴於今天的計算機。隨著現代感測器與化學儀器的整合，可以生成的資料量非常龐大。未來的儀器將整合來自現有化學資料庫的資訊，採用建模技術，並在生成時分析實驗資料。這些“智慧儀器”將顯著提高使用者在收集和分析資料時對實驗過程做出明智決定的能力。
現在在化學科學領域存在兩種互補的生成和收集資訊的途徑：實驗和計算機模擬。傳統上，從實驗中收集資料是手動完成的，但是隨著計算機的開發，計算機足夠小，可以被單個實驗室購買，術語“化學中的計算機”就出現了，用於描述其使用。幾十年前，這個詞指的是將計算機連線到像光譜儀或色譜儀這樣的實驗，並即時收集資料以供儲存和以後處理。雖然這仍然在儀器本身內建的微處理器中完成，但一個更全面的標籤，用於描述涉及計算機的各種化學活動，是計算化學。
計算化學旨在透過計算方法來定量預測分子和生物分子結構、性質和反應性。它利用現代化學理論來預測未知反應的速度以及最有效地合成複雜新分子的合成序列。計算化學使化學家能夠探索事物在原子和分子層面的工作原理，並得出僅透過實驗無法達到的結論。因此，計算化學補充了實驗得出的資料。
計算化學的一個方面是分子建模。分子建模涉及使用經典和量子力學方法，藉助計算機圖形，對三維分子結構進行研究。其他分子建模技術包括定量構效關係，它在基於結構的藥物設計、相似性搜尋和分子形狀預測中得到應用。分子建模技術在藥物研究中得到了廣泛應用，特別是用來預測藥效團——分子具有特定生物活性所需的結構特徵。分子建模現在被常規地用於生成關於能量學、動力學以及其他無法透過實驗獲得的分子尺度資訊的資料。
組合合成和高通量篩選技術的最新進展現在允許在很短的時間內製備和分析數十萬甚至數百萬個分子。組合化學技術源於多個學科，包括有機化學、藥物化學、物理化學、工程和機器人技術、計算化學、資訊學和篩選技術。組合化學中使用的機器人技術為製藥行業提供了一個強大的工具，可以用它在過去十年中評估幾十個化合物所需時間的一小部分時間內篩選數百萬種潛在化合物。組合化學現在在製藥領域得到廣泛應用，也開始在材料科學領域找到應用。由於組合技術產生了如此多的資訊，並從組合技術中收集了如此多的資訊，因此存在與儲存和檢索這些資料相關的併發問題。現在，擅長化學資訊學的人正在解決這個問題。
資訊管理
用於儲存和檢索化學資料的許多應用程式都是從化學結構編碼和搜尋的快速發展中發展而來的。基於結構的應用程式的進步導致了整合化學資訊系統——其中越來越多的系統具有 Web 介面——以及專業應用程式，例如實驗室資訊管理系統 (LIMS)。能夠輕鬆、準確地搜尋化學文摘或 Medline 等大型二級資料庫，並在原始期刊文獻和摘要和索引資料庫之間無縫切換，是現代化學資訊學研究中真正偉大的成就之一。
化學家已經開發出自己的通訊系統（化學命名法和結構系統），這為資訊學增添了獨特的維度。化學資訊學中存在一個以化學結構（二維和三維表示）為中心的活動融合點。二維化學結構資料庫已經從傳統的化學結構圖演變為結構搜尋和亞結構搜尋系統。在 20 世紀 80 年代後期，人們開始關注三維結構搜尋和化學結構的三維表示。描述靈活分子構象空間的完整方法以及相似性搜尋技術也得到了發展。這些現在正在被納入化學資訊儲存和檢索系統。
資訊使用
計算機使化學家能夠分析和關聯來自大型化學和生化資料庫的資料，並且當與化學視覺化和建模技術相結合時，它正在徹底改變化學研究。資訊學技術有助於建立整合資訊環境，在該環境中，化學研究和開發的所有方面都可以在一個統一的系統中處理。不僅化學結構可以用作此類系統中的搜尋鍵，還可以使用利用現有化學知識庫的化學資訊學工具和技術來預測未知性質和光譜。資料探勘已成為重新評估組織多年來收集的資料的重要因素。化學家現在可以訪問以不同格式儲存的數十年的原始資料，並獲得有用的結果，以此為基礎進行過去幾年的研究。透過 Web 服務將化學和生命科學資料和資訊的許多不同來源整合到一個可用且有用的整體中是印第安納大學 CICC（化學資訊學和網路基礎設施合作中心）的主要活動之一。
進一步閱讀
Brown, Frank. “Chemoinformatics - a ten year update.” (Editorial opinion) CURRENT OPINION IN DRUG DISCOVERY & DEVELOPMENT May 2005, 8(3), 298-302.
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Gasteiger, Johann. “The central role of chemoinformatics.” CHEMOMETRICS AND INTELLIGENT LABORATORY SYSTEMS May 26, 2006, 82(1-2), 200-209 (Special Issue).
Chen, William Lingran. “Chemoinformatics: Past, Present, and Future.” J. Chem. Inf. Model. 2006, 46(6), 2230-2255. DOI: 10.1021/ci060016u