本文關(guān)鍵詞：化學(xué)計(jì)量學(xué)在我國(guó)的發(fā)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

　　摘　要　評(píng)述了化學(xué)計(jì)量學(xué)在我國(guó)近年來(lái)的發(fā)展，包括多元校正與分辨、穩(wěn)健方法、化學(xué)模式識(shí)別、化學(xué)定量構(gòu)效關(guān)系、分子模擬與優(yōu)化、化學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)等主要分支，其中特別對(duì)近年來(lái)得到飛速發(fā)展的新技術(shù)如高維數(shù)據(jù)解析方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波變換給出了較詳細(xì)的介紹。

　　關(guān)鍵詞　化學(xué)計(jì)量學(xué)　發(fā)展　中國(guó)

　　化學(xué)計(jì)量學(xué)(Chemometrics)在我國(guó)發(fā)展已有20多年的歷史，是一門(mén)化學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)交叉所產(chǎn)生的新興的化學(xué)學(xué)科分支。它運(yùn)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及其他相關(guān)學(xué)科的理論與方法，優(yōu)化化學(xué)量測(cè)過(guò)程，并從化學(xué)量測(cè)數(shù)據(jù)中最大限度地提取有用的化學(xué)信息［1］。它與基于量子化學(xué)的計(jì)算化學(xué)(Computational Chemistry)的不同之點(diǎn)只在于化學(xué)計(jì)量學(xué)是以化學(xué)量測(cè)量為其基點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上是化學(xué)量測(cè)的基礎(chǔ)理論與方法學(xué)［2］。

　　由于“十年動(dòng)亂”的影響，使我國(guó)在化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展方面略遲于歐美，但在化學(xué)界前輩的積極倡導(dǎo)和國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持下，80年代以來(lái)，我國(guó)的化學(xué)計(jì)量學(xué)研究得到了飛速發(fā)展，到現(xiàn)在已發(fā)展成為一門(mén)在國(guó)際上有一定影響的獨(dú)立的化學(xué)學(xué)科分支，已出版了多本化學(xué)計(jì)量學(xué)方面的專(zhuān)著和相應(yīng)的教材［3］，并在中國(guó)科學(xué)院的多個(gè)研究所和國(guó)內(nèi)多個(gè)知名大專(zhuān)院校建立了隊(duì)伍穩(wěn)定的化學(xué)計(jì)量學(xué)研究小組，取得了一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的成果。8年前，我們?cè)诘诙䦟盟箍暗哪蔷S亞國(guó)際化學(xué)計(jì)量學(xué)大會(huì)上對(duì)我國(guó)的化學(xué)計(jì)量學(xué)發(fā)展主要成果進(jìn)行過(guò)一次綜論［4］，在此，僅就近10年來(lái)化學(xué)計(jì)量學(xué)在我國(guó)的發(fā)展情況作出簡(jiǎn)要介紹。

　　化學(xué)計(jì)量學(xué)為化學(xué)量測(cè)提供理論和方法，為各類(lèi)波譜及化學(xué)量測(cè)數(shù)據(jù)的解析，為化學(xué)化工過(guò)程的機(jī)理研究和優(yōu)化提供新途徑，它涵蓋了化學(xué)量測(cè)的全過(guò)程，包括采樣理論與方法、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與化學(xué)化工過(guò)程優(yōu)化控制、化學(xué)信號(hào)處理、分析信號(hào)的校正與分辨、化學(xué)模式識(shí)別、化學(xué)過(guò)程和化學(xué)量測(cè)過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬、化學(xué)定量構(gòu)效關(guān)系、化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)、人工智能與化學(xué)專(zhuān)家系統(tǒng)等，是一門(mén)內(nèi)涵相當(dāng)豐富的化學(xué)學(xué)科分支。化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展為化學(xué)各分支學(xué)科、其中特別是分析化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、藥物化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、化學(xué)工程等，提供了不少解決問(wèn)題的新思路、新途徑和新方法。

　　化學(xué)計(jì)量學(xué)發(fā)展成為化學(xué)與分析化學(xué)學(xué)科的一個(gè)獨(dú)特分支。兩個(gè)重要的條件與因素推動(dòng)了這方面的發(fā)展。首先，化學(xué)與分析化學(xué)中大量涌現(xiàn)的現(xiàn)代化學(xué)量測(cè)儀器，使化學(xué)與分析化學(xué)家比以往任何時(shí)侯都更容易獲得大量化學(xué)量測(cè)數(shù)據(jù)。這種情況，，在過(guò)去是難以想象的。到20世紀(jì)80年代，在分析測(cè)試或化學(xué)量測(cè)中，人們第一次發(fā)現(xiàn)，取得數(shù)據(jù)甚至大量數(shù)據(jù)已不是最困難的一步。最難解決的瓶頸問(wèn)題是這些數(shù)據(jù)的解析及如何從中提取所需的有用化學(xué)信息。化學(xué)家與分析化學(xué)家首次遇到類(lèi)似行為科學(xué)家或經(jīng)濟(jì)學(xué)家所遇到的大量數(shù)據(jù)如何處理的問(wèn)題�；瘜W(xué)家與分析化學(xué)家比較幸運(yùn)。因?yàn)榇罅楷F(xiàn)代分析測(cè)試儀器出現(xiàn)帶來(lái)“數(shù)據(jù)爆炸時(shí)代”，也正是計(jì)算機(jī)普及的時(shí)代。這就構(gòu)成了化學(xué)計(jì)量學(xué)發(fā)展的第二個(gè)條件。為了對(duì)極為復(fù)雜的化學(xué)量測(cè)數(shù)據(jù)（其中負(fù)載著在分子水平上表征物質(zhì)世界的信息）進(jìn)行解析，化學(xué)家、分析化學(xué)家利用可在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的許多強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)方法，包括一些相關(guān)學(xué)科發(fā)展的數(shù)據(jù)與信號(hào)處理新方法，從多維化學(xué)量測(cè)數(shù)據(jù)中提取有用的相關(guān)化學(xué)信息。如果說(shuō)經(jīng)典分析化學(xué)是得首先依賴(lài)費(fèi)時(shí)而麻煩的化學(xué)或物理的方法來(lái)對(duì)很多復(fù)雜化學(xué)體系進(jìn)行純組分分離，即采用單變量校正方法進(jìn)行定性定量分析的話(huà)，那么，現(xiàn)代分析化學(xué)家面對(duì)的則是各種將分析分離技術(shù)集于一體的高維儀器所產(chǎn)生的巨量分析信號(hào)，藉化學(xué)計(jì)量學(xué)發(fā)展的新型分析信號(hào)的多元校正與分辨方法［5］來(lái)進(jìn)行復(fù)雜多組分體系的定性定量解析，高維數(shù)據(jù)解析的化學(xué)計(jì)量學(xué)方法現(xiàn)已進(jìn)入可用來(lái)解決分析化學(xué)中實(shí)際難題的程度，將這些方法用于復(fù)雜環(huán)境樣本、中草藥中單位藥及復(fù)方分析等［6］，取得了很多令人振奮的結(jié)果。繼續(xù)進(jìn)行高維數(shù)據(jù)、特別是針對(duì)可產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)的新型儀器的化學(xué)計(jì)量學(xué)算法的研究現(xiàn)仍是一個(gè)研究的熱點(diǎn)，我國(guó)的化學(xué)計(jì)量學(xué)研究在此方面取得了居于國(guó)際先進(jìn)水平的成果［7］。多元校正與分辨一直就是分析化學(xué)計(jì)量學(xué)研究的主要內(nèi)容，在此方面，中國(guó)科技大學(xué)、清華大學(xué)、石油化工科學(xué)研究院、沈陽(yáng)藥科大學(xué)、中國(guó)藥科大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)、蘭州大學(xué)、江西大學(xué)、西北大學(xué)、華中理工大學(xué)、湖南大學(xué)等單位做了大量的研究工作［8］。將化學(xué)計(jì)量學(xué)方法固化于新設(shè)計(jì)的分析儀器之中，以構(gòu)建新型智能分析儀器，是一個(gè)值得繼續(xù)研究的方向。另一方面，由于近年來(lái)計(jì)算機(jī)科學(xué)及信息科學(xué)的長(zhǎng)足發(fā)展，它們的發(fā)展也為化學(xué)計(jì)量學(xué)注入了新鮮血液，我國(guó)在分析信號(hào)處理新方法，其中特別是小波分析(wavelet analysis)的引入，為分析信號(hào)的壓縮、去噪、分辨及背景消除等帶來(lái)新思路和新方法，從對(duì)近年來(lái)在此方面的綜述來(lái)看，可以說(shuō)，我國(guó)在小波分析用于分析信號(hào)處理研究的方面是處于國(guó)際先進(jìn)水平的，中國(guó)科技大學(xué)、中山大學(xué)、香港理工大學(xué)等單位的化學(xué)計(jì)量學(xué)研究小組在此方面作出了大量有水平的研究［9］。另外，有關(guān)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(artificial neural networks，ANN)［10］新技術(shù)、基于自然計(jì)算的全局最優(yōu)算法如模擬退火(simulated annealing, SA)和遺傳算法(genetic algorithm, GA)［11］，信息科學(xué)中的圖象分析(image analysis, IA)方法，統(tǒng)計(jì)學(xué)中研究熱烈的穩(wěn)健方法(robust methods, RM)［12］等新型化學(xué)計(jì)量學(xué)方法的引入也取得很多可喜的成果。采樣理論這一重要的化學(xué)計(jì)量學(xué)研究分支，過(guò)去未引起必要的重視，近期有關(guān)研究小組如南開(kāi)大學(xué)等單位倡導(dǎo)開(kāi)展了這方面研究［13］。

　　化學(xué)模式識(shí)別的研究提供的是對(duì)決策和過(guò)程優(yōu)化很有實(shí)用價(jià)值的信息，為我國(guó)石油化工、材料化學(xué)等帶來(lái)了解決研究難題的新思路，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新方法，為化學(xué)模式識(shí)別提供了研究的新機(jī)遇。無(wú)論在化學(xué)模式識(shí)別的方法和應(yīng)用方面，我國(guó)都取得了不少優(yōu)秀成果，中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所的化學(xué)計(jì)量學(xué)研究小組先后用化學(xué)模式識(shí)別的方法成功地解決了50多個(gè)石油化工過(guò)程優(yōu)化、材料設(shè)計(jì)等方面中的實(shí)際難題。化學(xué)模式識(shí)別方法用于分析化學(xué)、物理化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、藥物化學(xué)、食品化學(xué)、農(nóng)業(yè)化學(xué)、醫(yī)藥化學(xué)和環(huán)境化學(xué)等學(xué)科的研究在我國(guó)也取得了不少成果，浙江大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、沈陽(yáng)藥科大學(xué)、中國(guó)藥科大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所、湖南大學(xué)等單位在此方面做了大量工作［14］。

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