支持eChemistry的虚拟研究环境的研究与设计.pdf

兰州大学
硕士学位论文
支持e-Chemistry的虚拟研究环境的研究与设计
姓名:越冬梅
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:张瑞生
20100501
摘要随着现代科学技术的发展,科研问题的复杂度越来越高,单一的科学家甚至单个实验室往往难以提供完成一个复杂科研项目所需的所有人力和物力资源。同时,各学科的研究人员也希望部分研究相关的活动能够在线完成。虚拟研究环境源于英国苹M芄煌ü赏缱试础⒃谙吖ぞ叩任Q芯咳员组成虚拟团队进行协同工作和研究提供支持。本文旨在讨论如何为计算化学领域的科研人员提供一个专用的虚拟研究环境。本文首先探讨了计算化学的主要研究内容和基本科研流程,包含分子设计、建模、模拟、结构优化、性质计算、信息资源获取以及科研人员之间协同交流等活动。接着分析国内外著名虚拟研究环境项目的建设内容和方法,包括提供高性能计算,协同工作工具,使用.⒚呕У冉ㄉ璺椒ā=岢鼋ㄉ柚С旨算化学的虚拟研究环境需解决的关键问题并给出解决方案,最后实现了该虚拟研究环境的原型系统。该原型系统从以下几方面支持计算化学科研活动:⌒畔⒆试矗佣罢仪痹诘暮献骰锇椋俳槟庋究团队的形成:提供以、形式查看、设计、编辑分子结构以及交流这些特殊信息的工具,支持虚拟团队成员之间协同工作;提供网格高性能计算接入服务以支持科研流程中的计算环节。此外,为了保证系统的可扩展性,该原型系统采用了开放式的架构,并且提出了共享编辑器快速集成框架,以便于集成更多能为本领域研究工作服务的特色工具。关键字:虚拟研究环境,计算化学,协同工作
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论文作者签名:擅釜超原创性声明期:塑笙驷至竺眄本人郑重声明:本人所呈交的学位论文,是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以本声明的法律责任由本人承担。明确方式标明。
期:蹬明缇剩论文作者签名:巡窒超导师签名:关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品,知识产权归属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定,同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为兰州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。
第一章绪论研究背景随着现代科学技术的发展和科研问题复杂度的增加,单一的科学家甚至是单个实验室往往难以提供解决复杂问题所需的所有专业人员和资源@纾研究活动广泛依赖于不同的仪器设备,但随着研究活动的深入发展,一方面,设备所提供的数据量越来越巨大,这些数据的处理耗时费力,另一方面,它们的价格越来越昂贵,许多重要仪器设备只有少数机构能够拥有。因此,科研活动越来越依赖于广泛的合作和资源共享。同时,各学科的研究人员也越来越希望部分与研究相关的工作能够在线完成,这些工作包括需要和同事协同工作的活动、从全球范围内的电子数据资源中进行信息检索等【俊O衷谝丫泻芏郔枋┠芄惶供服务和工具支持这些活动的完成。甋】,侵С终庑┗疃幕∩枋它希望利用网络资源和信息技术来使科学家能够实现全球范围内的资源共享,能够形成虚拟实验室来实现全球分布的大规模的协同研究。虚拟研究环境的概念正是源于姆⒄梗⒂胨姆⒄褂凶殴逃械联系【。虚拟研究环境包括数字化基础设施和服务两方面的内容,从这个角度来说,虚拟研究环境的概念包括刑峁└蒲校逃ぷ髡叩母咝阅芗扑和网络资源的集合;另一方面,虚拟研究环境的核心元素就是通过数字化设施进行协作,研究者借用虚拟研究环境能进行协作研究、数据共享以及使用其他针对其领域的特别工具,这个过程可以看作是木咛迨凳久恰T诒疚闹校我们把面向计算化学的虺莆猠。化学虽然是一门来源于生产实践的学科,但是理论方法在化学研究过程中也是不可或缺的。化学家利用理论方法的研究来理解分子中原子间的成键行为,期望通过理论方法能够成功地计算分子的性质,阐明分子结构和性质之间的关系等。理论化学及其由此发展起来的计算化学为化学、物理学、生命科学及材料科学的发展起到了不可替代的作用,成为近十年来发展最快的化学研究领域之一。在现在的化学研究中,计算已经具有和实验、理论一样重要的地位,成为一种基本的化学研究模式。计算化学成为化学研究的重要手段,应用在化学信息的组织、
研究意义管理、检索和深度利用,化学反应机理的理论计算,药物