《中国学科发展战略·理论与计算化学》书评-杂志之家

内容简介

本书回顾了理论与计算化学发展的历程，揭示了学科交叉的重要性以及化学理论的发展对整个化学进步的巨大推动作用；分析了国内外现状和发展趋势，展望了前景和面临的难题。提出了发展思路和战略性措施，建议促进学科发展的资助机制与政策。对学科涵盖的电子结构理论与计算方法、化学中的统计力学、微观反应机理和反应动态学、材料科学中的问题、生命科学与药物化学中的问题五个专题中的关键科学问题和重要前沿研究方向进行了深入探索和讨论。

本书可供高层次管理专家做战略决策时参考，也可供研究生和有关科研人员阅读，有助于深化对学科发展趋势、发展前景的认识以及了解关键科学问题和前沿领域的重点方向。

编辑推荐

学科发展战略研究工作沿袭了由中科院院士牵头的方式，并凝聚相关领域专家学者共同开展研究。他们秉承“知行合一”的理念，将深刻的洞察力和严谨的工作作风结合起来，潜心研究，求真唯实，“知之真切笃实处即是行，行之明觉精察处即是知”。他们精益求精，“止于至善”，“皆当至于至善之地而不迁”，力求尽善尽美，以获取集体智慧。他们在中国基础研究从与发达国家“总量并行”到“贡献并行”再到“源头并行”的升级发展过程中，脚踏实地，拾级而上，纵观全局，极目迥望。他们站在巨人肩上，立于科学前沿，为中国乃至世界的学科发展指出可能的生长点和新方向。

作者简介

本书由国家自然科学基金委员会与中国科学院联合。项目主持人为北京大学黎乐民院士。黎乐民院士现任北京大学化学与分子工程学院教授、博士生导师、院学术委员会主任、理学部和校学术委员会委员；兼任《稀土材料化学及应用》国家重点实验室学术委员会主任、《理论与计算化学》国家重点实验室学术委员会主任、《中国科学》(B辑：化学)执行副主编、《高等学校化学学报》副主编、《中国化学快报》副主编等学术职务。

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摘要

一、回顾理论与计算化学发展的历程，揭示学科交叉的重要性

早期化学研究主要依靠实验摸索和总结经验，被看成是纯实验科学。通过不断吸纳物理学和数学的理论成果，利用计算科学发展产出的强大计算能力，构建自身的理论体系，用于化学过程以及相关领域的研究中，逐步形成理论与计算化学。学科发展历程大致可分为四个阶段。阶段，以实验探索和总结实验事实为主，通过建立简单理论模型说明实验现象。第二阶段，吸纳物理学中热力学和统计力学的成果，建立化学热力学和化学统计力学。第三阶段，吸纳量子力学的成果，利用其概念和基本原理处理化学问题成果丰硕，极大推动了化学的发展。运用统计力学理论成果也有重要进展。第四阶段，吸纳计算机和计算数学成果，逐步向掌握化学变化定量规律的目标迈进；分子模拟逐渐成为研究复杂体系热力学和动力学性质的重要工具；化学信息学也有很大进展，成为发现有指定用途化学新物质的有效途径。

学科发展历程表明，理论与计算化学发展的推动力首先源于化学整体向前发展的要求，理论与实验研究伴生并行，相互促进。其次也源于理论与计算学科自身发展的需要，即发展高效率和有足够精度的理论和计算方法。学科交叉重叠起关键作用：化学家不断吸纳物理学理论成果以及应用数学与计算科学成果是学科形成的实质性过程，而将理论与计算化学方法用于化学其他分支以及材料科学、生命科学、药物学等领域的研究推动学科持续向前发展。

二、概述学科现状、分析发展趋势

化学进入发展的新阶段，逐步发展为依靠实验、计算、理论三方面协同工作推动的科学。理论和计算模拟方法在化学研究和相关领域中的应用日趋广泛。理论计算与实验工作紧密配合互动有效提高了研究效率。计算科学飞速进步使对真实复杂体系结构和运动过程的数学模拟成为可能。近年来理论与计算化学的进步主要表现在两个方面：研究对象从简化模型向真实复杂体系和过程逐步逼近；研究目标从对问题的定性分析走向追求定量结论。当前理论与计算化学的发展趋势与显现的特征是：理论分析与计算模型力求逼近复杂的真实化学体系和过程；研究重心从静态结构逐步转向动态过程，从简单基元过程扩展到多种过程耦合；阐明与生命现象相关的化学过程的计算模拟成为热点；强化对材料结构与功能关系的理论研究；对计算精度的要求进一步提高，建立新理论模型、发展高效率高精度的计算方法，成为学科本身的研究重点；重视发展能计算巨大体系和模拟复杂体系变化过程的方法；理论与计算方法在化学及相关研究中被广泛应用，与实验研究紧密配合互动逐步成为研究工作的常态；理论与计算研究正在逐步进入产业部门。

三、展望学科前景，指出面临的难题

学科发展新阶段——跃上新台阶的标志：在质的方面表现为科学水平的提高。理论与计算方法将具备处理更复杂实际体系和过程的能力，对计算结果的误差有估计，对实验结果的解释更，指导实验探索的作用更强。在量的方面表现为发挥作用范围扩大，研究人员采用实验与理论计算紧密配合互动的工作方式将成为常态。

目前存在的主要问题：研究结论没有足够的性，计算结果通常不能作为独立的科学论据，只能作为佐证或者旁证。对于复杂体系的研究，结果与实验不一致时，无法判断是物理模型有缺陷还是数学计算的误差。计算方面的基本困难：量子化学计算的基本矛盾是计算量和精度难于兼顾，研究化学过程对计算精度要求很高，高精度理论研究的计算量非常大；简化计算模型和/或作计算近似，得出的结论性没有保障。运用统计力学理论面临两大困难：的分子力场很难获得，超大尺度的空间和时间模拟计算量极大，现有计算机难以胜任。发展高效率、高精度、低计算量、误差可控(或可估计)的理论与计算方法是理论和计算化学的核心攻坚任务。

四、概述学科关键科学问题和学科重要研究前沿

在理论与计算化学基础性研究方面，提出学科整体向前发展亟需解决的七个关键科学问题。在实际体系的理论计算研究方面，强调重视有关学科发展前沿，与实验研究紧密配合互动开展工作；同时重视以物理学基本原理为依据，为实验研究预测发展新方向和新领域。

对学科涵盖的电子结构理论与计算方法、化学中的统计力学、微观反应机理和反应动态学、材料科学中的问题、生命科学和药物化学中的问题五个专题中各个主题的关键科学问题和重要前沿研究方向，在全书各章分别进行阐述和深入讨论。

五、提出发展思路，建议采取相应战略性措施

强化理论与计算化学与数学、物理、材料、生命、计算科学、信息科学等领域的交叉合作；强化理论和实验研究的紧密结合，特别是两者的直接配合互动；加强队伍建设，要从国外引进高端人才，更要立足国内培养；推广理论与计算方法在化学及相关研究中的有效运用，在普及的基础上提高。

六、提出促进学科发展的资助机制与政策的八项具体建议

鉴于目前没有一个公共计算化学软件平台严重影响我国理论与计算化学发展速度，项目组提出《关于建立“计算化学软件平台专项”的建议》

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网友评论(不代表本站观点)

来自无昵称**的评论：

赞爆！

2016-11-04 15:23:27

来自无昵称**的评论：

还不错

2016-11-16 08:40:08

来自匿名用**的评论：

怎么都觉得像是伪劣的，如果不是这个出版社真是档次很低，书很厚，这种胶装的很容易就开裂了，不过每次当当打折总会有几本让人疑虑的书记。当然字还算是能看清楚，就是纸张非常单薄，怎么看都像是学校文印店出品，而且价格死贵。当然，就事论事，当当我买书很多，好就是好，不好就是不好，但愿内容不要出问题。

2017-04-29 19:10:07

来自匿名用**的评论：

正版的，不错

2017-05-28 15:01:36

来自x***6(**的评论：

速度快，整体看起来不错~~~~~~~~~~~

2017-06-26 23:27:41

来自匿名用**的评论：

内容严谨，对工作有帮助。

2017-10-09 20:08:26