化学信息学（林亚维）

信息化社会从20世纪50年代以计算机与网络的出现和逐步普及为标志，经过几十年迅猛发展，其智能化、数据化的特点已愈发明显，信息对整个社会的影响越来越大。信息量、信息传播的速度、信息处理的速度以及应用信息的程度等都以几何级数的方式在增长。信息技术的发展给人们学习知识、掌握知识、运用知识提出了新的挑战。

20世纪60年代，化学研究者逐渐意识到，多年来所积累的大量信息，通过计算机技术才能让科学界容易获得和处理。换句话说，这些信息可以借助计算机与网络为科学界所用。在这样的背景下，1995年美国科学家F. K. Brown博士基于药物研发领域首次提出了化学信息学的定义。而随着计算机和信息技术在化学各领域中应用的不断深入，化学信息学的定义在2003年由德国科学家Johann Gasteiger博士描述为一个更为广义的范畴：应用信息学方法及技术解决化学问题。

本书是化学信息学的入门课程，教材从实用性出发，针对贯穿于化学学习和研究的三个环节，即化学信息的获取、化学信息的分析加工以及化学信息的传播，精心设计了教学内容。它们均来自化学及其相关学科的实际需求，涵盖了数据库检索、专业软件应用与科技论文撰写等方面，具体章节为：

第1章为化学信息学导论，概括性介绍用于药物研发的化学信息学主要研究方法与研究步骤。

第2章为文献检索概论，阐述科技文献检索的基础内涵与基本方式。

第3章为化学数据库，介绍各类型化学数据库资料及其使用信息。

第4章为化学软件简介与ChemBioOffice使用，介绍6大类型化学软件，详细介绍了ChemBioOffice的功能与使用案例。

第5章为科学数据处理软件，详细介绍了Origin的功能与使用案例。

第6章为图片处理软件Photoshop，概述了科技论文图片的要求，围绕要求介绍了Ps软件的功能与使用案例。

第7章为Adobe Illustrator科研绘图，详细介绍了Illustrator软件科研绘图功能与使用案例。

第8章为核磁共振谱图解析软件ACD/NMR与文献管理软件EndNote，依次介绍了两种软件的应用实例。

第9章为学位论文排版，详细介绍了学位论文的规范格式以及如何利用Word进行快速编辑。

本书是一部连接MOOC与课堂的新形态教材，丰富的配套视频资源是其一大特色。我们的专业多媒体制作团队录制了系列高质量教学视频，将具体案例如数据库检索、化学软件使用等内容更加清晰、详细、生动地展现出来。读者可以通过手机扫描二维码来观看，还可以配合中国大学慕课网站上的在线课程《化学信息学》一起使用。

本书由林亚维、胡晓松、郑铮主编。感谢武汉理工大学郭丽萍、李曦、李俊升、袁泉提出的宝贵意见。在本书编写过程中，万照、徐俊、朱文杰、茅龙、赵孔娥、刘红龙、郑林波等积极参与了资料的整理与收集工作，武汉理工大学以及化学工业出版社也给予了大力支持，在此一并表示真挚的感谢。由于化学信息学涉及的内容广泛且编写时间有限，书中难免存在不足之处，敬请广大读者批评指正。

编者

2019年4月

《化学信息学》从实用性角度出发，按化学信息的获取、化学信息的分析加工以及化学信息的传播精心设计教学内容，主要包括：计算机及网络技术、科学数据库及文献检索、计算机化学图文处理技术、计算机辅助分子设计、计算机辅助教学等方面的知识与应用。本书是一部连接MOOC与课堂的新形态教材，配套了丰富的视频资源，读者可以通过手机扫描二维码来观看，也可以配合中国大学慕课网站上的在线课程《化学信息学》使用。

《化学信息学》可供普通高校化学类专业学生使用，也可供广大的科技工作者参考。

《化学信息学》从实用性角度出发，按化学信息的获取、化学信息的分析加工以及化学信息的传播精心设计教学内容，主要包括：计算机及网络技术、科学数据库及文献检索、计算机化学图文处理技术、计算机辅助分子设计、计算机辅助教学等方面的知识与应用。本书是一部连接MOOC与课堂的新形态教材，配套了丰富的视频资源，读者可以通过手机扫描二维码来观看，也可以配合中国大学慕课网站上的在线课程《化学信息学》使用。

 《化学信息学》可供普通高校化学类专业学生使用，也可供广大的科技工作者参考。

林亚维，武汉理工大学化生学院化学系，副教授， 林亚维本科毕业于武汉大学化学系，2006年至2011年就读于加拿大渥太华大学化学系并获博士学位，2011年博士毕业后在加拿大国家研究院生命科学所进行博士后研究工作，2012年被引进武汉理工大学化学系，任副教授，目前担任《化学信息学》、《计算机与应用化学》、《仪器分析原理与实验》主讲教师。林亚维博士在国外留学研究多年，在海外学习、科研过程中熟练使用国外各大数据库，熟练使用多种计算机化学软件如：Chemdraw、GaussView，Matlab、Amber、Guassian03软件包等进行分子力学、密度泛函理论计算。2012年回国任教以来，与郭丽萍教授一起共同完成了一轮《化学信息学》和《计算机与应用化学》的教学，逐渐熟悉了我校研究生和本科生教学环节，积累了经验。通过切身体验，对《化学信息学》课程内容，如数据库的使用和文献检索及其文献管理、化学绘图及化学计算有着独特的心得，对教学过程、学生管理有自己独特的方法。

第1章　化学信息学导论 1

1.1　分子结构与性质的数值化表述及数据收集 1

1.2　图论与概率论在分子结构信息中的应用 4

1.3　数学建模与信息转化 7

1.3.1　甄选输入变量 7

1.3.2　数据收集 8

1.3.3　数值模型的参数训练与测试 8

1.4　受体-配体打分函数模型——从经验化模型到人工神经网络
9

1.4.1　主成分分析 10

1.4.2　人工神经网络 10

第2章　文献检索概论 13

2.1  信息、知识、情报和文献
13

2.2　科技文献的级别 14

2.3　科技文献类型 15

2.4　科技文献的出版形式及科技文献的特点 17

2.4.1　科技文献的出版形式 17

2.4.2　科技文献的特点 17

2.5　科技文献检索概述 18

2.5.1　科技文献检索的含义 18

2.5.2　文献的存储与检索 18

2.5.3　科技文献检索的意义与作用 19

2.5.4　科技文献检索工具 19

2.6　科技文献检索的途径 20

2.6.1　根据文献的外部特征进行检索 20

2.6.2　根据文献的内容特征进行检索 21

2.7　科技文献的检索方法 21

2.7.1　常规法 21

2.7.2　追溯法 22

2.7.3　循环法（综合法） 22

2.7.4　基本检索步骤 23

第3章　化学数据库 24

3.1　全文文献数据库 25

3.1.1　全文数据库简介 25

3.1.2　重要中文全文数据库 25

3.1.3　重要英文全文数据库 28

3.2　文摘索引数据库 32

3.2.1　文摘索引数据库简介 32

3.2.2　文摘索引数据库发展趋势及意义 33

3.2.3　重要外文文摘索引数据库 33

3.2.4　Web of Science（SCI）数据库的介绍与使用 35

3.2.5　SciFinder（CAS）数据库的介绍与使用 36

3.2.6　X-MOL知识平台 41

3.3　特种文献数据库 54

3.3.1　专利文献资源与检索 54

3.3.2　学位论文资源与检索 55

3.3.3　化学事实数据库 55

第4章　化学软件简介与ChemBioOffice使用 57

4.1　化学软件概述 57

4.2　化学结构可视化软件 58

4.2.1　二维化学结构式绘制软件 58

4.2.2　化学三维结构绘制软件 59

4.3　数据处理软件 59

4.4　文献管理软件 60

4.5　图谱解析软件 61

4.6　化学计算软件 61

4.7　其他软件 62

4.8　ChemBioOffice软件 62

4.8.1　ChemDraw的使用方法 62

4.8.2　ChemDraw的其他功能 68

4.8.3　分子模型软件Chem3D 70

第5章　科学数据处理软件 80

5.1　数据分析软件Origin概述 80

5.2　Origin界面简介 81

5.2.1　Origin常用术语 81

5.2.2　Origin菜单介绍 82

5.3　Origin的基本使用 83

5.3.1　数据导入 83

5.3.2　数据作图 85

5.3.3　绘制工作曲线 88

5.3.4　区域性拟合 90

5.3.5　非线性拟合 92

5.3.6　叠图与多Y轴图的绘制 95

5.3.7　多屏图的绘制 97

第6章　图片处理软件Photoshop 100

6.1　科技作图 100

6.1.1　科技论文中的图片 100

6.1.2　科技论文图表规范 101

6.2　绘图基本概念 102

6.3　Photoshop简介 105

6.3.1　Photoshop界面简介 105

6.3.2　Photoshop基本概念 107

6.3.3　Photoshop常用功能 108

6.3.4　细胞膜模型的绘制 111

6.3.5　组图的绘制 113

6.3.6　透视色谱图 115

6.3.7　电镜图上色 118

第7章　Adobe Illustrator科研绘图 121

7.1　Illustrator界面介绍 121

7.1.1　菜单栏 122

7.1.2　工具箱 122

7.1.3　工具属性栏 123

7.1.4　面板 123

7.2　Illustrator基本概念和常用功能 123

7.2.1　路径和锚点 123

7.2.2　图层 125

7.2.3　画笔 126

7.2.4　符号 126

7.3　Illustrator 基础操作 126

7.3.1　填色和描边 126

7.3.2　对象的基本操作方法 129

7.3.3　路径查找器 129

7.3.4　形状生成器和实时上色工具 131

7.3.5　混合工具 133

7.3.6　效果滤镜 134

7.4　Illustrator实例绘制 134

7.4.1　实例1——模式图 134

7.4.2　实例2——小肠绒毛细胞 145

第8章　核磁共振谱图解析软件ACD/NMR与文献管理软件EndNote 156

8.1　ACD/NMR软件介绍 156

8.1.1　ACD/NMR Processor的主要功能
157

8.1.2　ACD/NMR Processor的使用简介
157

8.2　文献的引用 163

8.2.1　文献的规范化引用 163

8.2.2　引用文献的意义 164

8.2.3　引用文献注意事项 165

8.3　文献管理工具EndNote 165

8.3.1　EndNote简介 165

8.3.2　EndNote的文献导入与检索 167

8.3.3　使用EndNote插入参考文献 168

第9章　学位论文排版 171

9.1　文档的新建与保存 172

9.2　页面设置 173

9.2.1　页面布局设置 174

9.2.2　目录的生成 177

9.2.3　分节符 178

9.2.4　页眉、页脚、页码的设置 179

9.3　样式的使用 182

9.3.1　样式的创建 182

9.3.2　章节标题的设置与多级列表的使用 184

9.3.3　更新目录 194

9.3.4　图表的题注和交叉引用 196

9.3.5　公式的题注和交叉引用 200

9.4　参考文献 204

9.4.1　著录项目和著录格式 204

9.4.2　利用EndNote插入参考文献 205

9.5　常用的小技巧汇总 205

9.5.1　快速定位导航窗格 205

9.5.2　三线表的画法 206

9.5.3　快捷键 208

参考文献 210

 

《化学信息学》从实用性角度出发，按化学信息的获取、化学信息的分析加工以及化学信息的传播精心设计教学内容，主要包括：计算机及网络技术、科学数据库及文献检索、计算机化学图文处理技术、计算机辅助分子设计、计算机辅助教学等方面的知识与应用。本书是一部连接MOOC与课堂的新形态教材，配套了丰富的视频资源，读者可以通过手机扫描二维码来观看，也可以配合中国大学慕课网站上的在线课程《化学信息学》使用。

《化学信息学》可供普通高校化学类专业学生使用，也可供广大的科技工作者参考。

林亚维，武汉理工大学化生学院化学系，副教授， 林亚维本科毕业于武汉大学化学系，2006年至2011年就读于加拿大渥太华大学化学系并获博士学位，2011年博士毕业后在加拿大国家研究院生命科学所进行博士后研究工作，2012年被引进武汉理工大学化学系，任副教授，目前担任《化学信息学》、《计算机与应用化学》、《仪器分析原理与实验》主讲教师。林亚维博士在国外留学研究多年，在海外学习、科研过程中熟练使用国外各大数据库，熟练使用多种计算机化学软件如：Chemdraw、GaussView，Matlab、Amber、Guassian03软件包等进行分子力学、密度泛函理论计算。2012年回国任教以来，与郭丽萍教授一起共同完成了一轮《化学信息学》和《计算机与应用化学》的教学，逐渐熟悉了我校研究生和本科生教学环节，积累了经验。通过切身体验，对《化学信息学》课程内容，如数据库的使用和文献检索及其文献管理、化学绘图及化学计算有着独特的心得，对教学过程、学生管理有自己独特的方法。