На квантово-химических расчетах свет клином сошелся?

вопросы строения молекул и квантовой химии
Аватара пользователя
Abwer
Сообщения: 6263
Зарегистрирован: Пт июн 01, 2007 1:38 pm

На квантово-химических расчетах свет клином сошелся?

Сообщение Abwer » Ср ноя 07, 2007 9:21 am

Просто интересно :roll: может кто кинетику меряет :wink: собственносвареному сабжу, а то как-то в физхимии однообразно, фсё чего-то считают, считают.
ЗЫ: Abwer - бывший физхимеГ :(

Nord
Сообщения: 2227
Зарегистрирован: Сб фев 14, 2004 5:36 pm

Сообщение Nord » Ср ноя 07, 2007 9:35 am

Тема важная и интересная, однако больше не предметного, а философского содержания. Поглядим, как пойдет развиваться дело и может быть переедем в "Курилку".
Не важно, что о вас говорят современники, важно что о вас скажут потомки

Аватара пользователя
Lexx
Сообщения: 1205
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2005 12:44 pm
Контактная информация:

Сообщение Lexx » Ср ноя 07, 2007 7:44 pm

Я всякие кинетики меряю, строение различных комплексов смотрю еще ну и много чего, что связано с физической органической химией пытаюсь делать
А я вот паровоз поднимал... Но не поднял.

Аватара пользователя
SSR
Сообщения: 230
Зарегистрирован: Пн окт 01, 2007 9:06 pm

Сообщение SSR » Чт ноя 08, 2007 7:22 pm

Хотя тема относится в первую очередь к данному форуму, полагаю, что будет уместно остановиться на ней в более широком аспекте – а именно в виду выраженного возрастания интереса сообщества химиков к Quantum Chemistry (QC) и её приложениям - Computational Chemistry (СС) (более правильно, наверное, было бы говорить о них совместно в рамках Theoretical Chemistry (TC)). Основные причины данного феномена, как мне кажется, следующие:


1) Доступность высокопроизводительной вычислительной техники

Компьютерный бум явился общей прелюдией к взрывному увеличению количества статей по СС. Даже пяти лет работы в данной области достаточно для того, чтобы ощутить существенный прогресс, который продолжается и сейчас (хотя и не столь масштабно). Не для кого не секрет, что сейчас расчётную работу можно проводить у себя дома. Для рассмотрения не очень больших систем (планка всё время отодвигается) эта практика имеет повсеместное распространение. В институтах и университетах появляются более мощные кластеры. Часто это приводит к тому, что лимитирующей стадией становится не столько получение данных, сколько постановка задачи или анализ результатов.

2) Повышение прогностической точности методов

Помимо очевидного прогресса по пункту 1, который ощущают все пользователи, меняется и сама TC. Многое достигнуто в последние два десятилетия в разработке методов функционала плотности, различных high accuracy methods (например, Gn методов), подходе связанных кластеров, совершенствуются процедуры исследования ППЭ и т.д. Сегодня для многих систем уже реально получать результаты с термохимической точностью (т.е. с погрешностью порядка 1 ккал/моль). Всё это, естественно, не только обнадёживает теоретиков, но и привлекает внимание экспериментаторов. Оставшийся ещё снобизм по отношению к расчётным методам будет постепенно изжит.

3) Большое разнообразие приложений

«Широко распространяет квантовая химия руки свои в дела человеческие». Определенное представление об этом можно получить, хотя бы просмотрев заглавия тем в данном форуме. При желании почти в любой экспериментальной работе можно найти что-то для расчёта. Ни одна исследовательская группа сегодня не может охватить все направления на одинаково высоком уровне. Это приводит к расслоению по основным интересам: кто-то никогда по своей воле не будет заниматься переходными металлами, кто-то при каждом удобном случае будет использовать методы функционала плотности, кто-то бредит кластерами, а кто-то решил связать всю свою жизнь с теоретической спектроскопией или твёрдым телом. Форумы отчасти выполняют возможность неформального общения различных групп. Типичный пример: одни что-то слышали про ONIOM, другие читали, третьи ещё и считали, четвёртые написали статью, пятые участвуют в разработке. Форумы способствуют быстрой циркуляции информации вместе с возможностью её обсуждения широким кругом участников. Тут же часто рассматриваются различные вопросы, минующие периодическую печать.

4) Новые образовательные программы

Учебный процесс постепенно модифицируются согласно веяниям времени. Курсы квантовой химии и теории строения молекул теперь норма на химических факультетах (они часто сопровождаются практикумом). Поэтому почти у всех студентов-химиков есть возможность (vs обязанность) их прослушать. Новые поколения впитывают в себя понятия TC смолоду (в отличие от многих научных руководителей) – всё это увеличивает число потенциальных «расчётчиков».

5) Различный уровень квалификации исследователя

Данные пункт тесно связан с предыдущим.
Работа в области TC допускает очень широкий разброс в подготовке исследователей. С одной стороны в TC широко используются методы и подходы теоретической физики (причём не только самой квантовой механики, но и других разделов - например, статистической физики и даже гидродинамики). Работа в подобных областях требует достаточно высокой физико-математической компетенции - как следствие работают тут в основном люди с соответствующим образованием и часто также профессиональные программисты. Химику (по образованию) для успешной работы потребуется, скорее всего, серьёзная дополнительная подготовка, включающая как прослушивание дополнительных курсов, так и интенсивное самообразование.
С другой стороны мы имеем дело с отдельными квантово-химическими программами, которые сейчас довольно далеко ушли в деле внедрения «принципа чёрного ящика». Для использования основных функций многих пакетов достаточно пройти семестровый практический курс.
Таким образом, сегодня с TC оказалась связана большая группа химиков, а также физиков, математиков и программистов.

6) Планирование исследования

Если идёт речь о поиске нового модельного потенциала, гибридного функционала или об исследовании ППЭ – вы, как правило, не можете обещать результата к определенному числу. Можно и нужно сформулировать план работы – но он, очевидно, может по ходу претерпеть существенные изменения. Неполучение определённого результата может означать и отсутствие публикаций. Экспериментаторы, как правило, несклонны заморачиваться и используют лишь то, что точно позволит получить необходимые данные. Так, расчёт группы изомеров можно точно спланировать и закончить к определенному сроку. Эти результаты, почти наверняка будут получены, а это сильно помогает в составлении заявок на гранты и, особенно, последующих отчётов по ним.
Использование расчетных пакетов позволяет получить серьёзный довесок к экспериментальной работе (а иногда, по сути, он является основой для интерпретации экспериментальных данных – особенно в работах, связанных с кинетическими исследованиями). Всё вместе это иногда выливается в заявления о «комплексном исследовании с применением самых современных методов», что часто используют в тех случаях, когда в отчёт не получается вставить приставку нано или упоминание о Green Chemistry. Надо отметить, что появление большого числа легковесных расчётных работ также примета времени. Повышение точности методов влияет на снижение уровня критического анализа полученных результатов, что в свою очередь приводит к шаблонизации их изложения (а часто и последующего восприятия) в статьях.

7) Стоимость исследования

Научная деятельность – это очень часто удовлетворение своего любопытства за чужой счёт. У теоретиков есть то преимущество, что у них это получается, как правило, на порядки дешевле. СС не исключение (и основную стоимость исследовании в широко промежутке времени часто составляет содержание помещения и оплата потреблённой электроэнергии + зарплата сотрудникам). На это часто говорят, что, мол, «практика - критерий истины». Никто с этим спорить не будет. Расчеты должны помогать экспериментаторам и способствовать рационализации исследовании под тягой.

eukar

Сообщение eukar » Чт ноя 08, 2007 7:28 pm

SSR писал(а):Химику (по образованию) для успешной работы потребуется, скорее всего, серьёзная дополнительная подготовка, включающая как прослушивание дополнительных курсов, так и интенсивное самообразование.
А если возможности прослушать спецкурсы пока нет, что можно порекомендовать в качестве первых кни/обзоров для самообразования? Есть ли что-то стоящее на русском?

Аватара пользователя
Сержл
Сообщения: 9873
Зарегистрирован: Пн авг 21, 2006 8:01 pm

Сообщение Сержл » Чт ноя 08, 2007 7:59 pm

Конечно интересно структурку посчитать, но работа в растворе может серьезно исказить картину. А реакции, в большем числе, идут именно в растворе, со всеми кинетическими и термодинамическими последствиями. Предсказательность тут уже будет падать, особо спекулировать фразами из расчета показано, думаю, не стоит. Рентген более точен, но идем обратно в раствор и все. Боюсь, что расчеты заменяют отвратительную отсталость в России по приборам с невозможностью съемки образцов (самый могучий комп с ворованной ПО дешевле съемки 1000 спектров), ну и просто реактивов (если коснуться биохимии и скрининга) :cry: .
SSR писал(а):
7) Стоимость исследования

Научная деятельность – это очень часто удовлетворение своего любопытства за чужой счёт. У теоретиков есть то преимущество, что у них это получается, как правило, на порядки дешевле. СС не исключение (и основную стоимость исследовании в широко промежутке времени часто составляет содержание помещения и оплата потреблённой электроэнергии + зарплата сотрудникам). На это часто говорят, что, мол, «практика - критерий истины». Никто с этим спорить не будет. Расчеты должны помогать экспериментаторам и способствовать рационализации исследовании под тягой.
Это уже оправдание, ну скажем посчитал расчетчик, что ст-ра хорошая, лечебная. Кто рискнет ее себе вколоть? МнУ эта цитата вводит в бешенство, софистика. Хотя, про помощь химикам- да, согласен. ЯМР-ные и масс считалки, иногда, облегчают жизнь. Про удовлетворение любопытства за чужой счет- ответил бы грубо, ввод денег в науку отдает 1-5% от идей, но они могут покрыть и все 95% денег, потраченных на "плохие" идеи, да еще и принести прибыль.
Как резюме, да, иногда полезно, но не стоит особо идеализировать, гладко было на бумаге и в расчетах...
Последний раз редактировалось Сержл Чт ноя 08, 2007 8:24 pm, всего редактировалось 1 раз.

Marxist

Сообщение Marxist » Чт ноя 08, 2007 8:24 pm

Сержл писал(а):Это уже оправдание, ну скажем посчитал расчетчик, что ст-ра хорошая, лечебная. Кто рискнет ее себе вколоть? МнУ эта цитата вводит в бешенство, софистика. Хотя, про помощь химикам- да, согласен. ЯМР-ные и масс считалки, иногда, облегчают жизнь.
Облегчение жизни -- это не только расчёт спектра, но и возможность вместо скрининга базы на миллион реальных соединений скринить базу на тысячу. Сейчас конъюнктура медхимического рынка заставляет фирмы искать возможности покупки таких фокусированных библиотек. Хорошо рационализированная фокусированная библиотека даже не веществ, а структур, а для полного счастья ещё и с предсказанными методами синтеза может быть приобретена за деньги несравнимо меньшие, чем библиотека несфокусированная. Ну и затраты на мокрые методы сюда сравните.

Darth Vasya
Сообщения: 426
Зарегистрирован: Чт май 24, 2007 1:54 pm

Сообщение Darth Vasya » Чт ноя 08, 2007 8:26 pm

Сержл писал(а):Конечно интересно структурку посчитать, но работа в растворе может серьезно исказить картину. А реакции, в большем числе, идут именно в растворе, со всеми кинетическими и термодинамическими последствиями.
Ну и считаешь себе в растворе, в чём проблема-то?
Плохо зная грамматику, сложные конструкции должны употребляться с осторожностью.

Аватара пользователя
Сержл
Сообщения: 9873
Зарегистрирован: Пн авг 21, 2006 8:01 pm

Сообщение Сержл » Чт ноя 08, 2007 8:31 pm

Коснусь катализа, есть примеры считали, все логично, закупили реактивов, почесали ручки, "Ща все будет", а вот- фига. Ушли грустные :lol: . У мнУ были тоже случаи, катализатор один, а приводит к R или S изомерам в продукте катализа, всего поменяли метилен на ТГФ. Что структура с метилом или этилом будет работать близко- это да, но, иногда, бывают и варианты.

Про раствор, это песня. Скажем, кто обсчитает субстрат+ реагент+катализатор+растворитель+ накладки получившегося продукта? Про расчет биоактивности, то там еще факторов в реальном организме оч. много. Только практика.

Darth Vasya
Сообщения: 426
Зарегистрирован: Чт май 24, 2007 1:54 pm

Сообщение Darth Vasya » Чт ноя 08, 2007 8:45 pm

Сержл писал(а):Про раствор, это песня. Скажем, кто обсчитает субстрат+ реагент+катализатор+растворитель+ накладки получившегося продукта? Про расчет биоактивности, то там еще факторов в реальном организме оч. много. Только практика.
Часто знание всех-всех-всех аспектов реакции не является необходимостью, это раз. Два - таки человечество же не стоит на месте, прямо на глазах люди начинают считать всё более сложные и интересные системы. А что касается биоактивности - тут, конечно, одним только расчётом не обойдёшься, но он тем не менее может оказаться весьма полезен.
Плохо зная грамматику, сложные конструкции должны употребляться с осторожностью.

Аватара пользователя
Lexx
Сообщения: 1205
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2005 12:44 pm
Контактная информация:

Сообщение Lexx » Пт ноя 09, 2007 9:29 am

Мне кажется что к расчетам большое внимание привлеклось из-за того, что они требут меньшн вложений. Да и ответсвенности за результат меньше :))
А я вот паровоз поднимал... Но не поднял.

Serty
Сообщения: 8177
Зарегистрирован: Пт июл 06, 2007 12:17 pm

Сообщение Serty » Пт ноя 09, 2007 11:46 am

Marxist писал(а):Облегчение жизни -- это не только расчёт спектра, но и возможность вместо скрининга базы на миллион реальных соединений скринить базу на тысячу. Сейчас конъюнктура медхимического рынка заставляет фирмы искать возможности покупки таких фокусированных библиотек. Хорошо рационализированная фокусированная библиотека даже не веществ, а структур, а для полного счастья ещё и с предсказанными методами синтеза может быть приобретена за деньги несравнимо меньшие, чем библиотека несфокусированная. Ну и затраты на мокрые методы сюда сравните.
Мне казалось, что для таких расчетов не используются квантововые подходы - максимум мол. механика. Хотя конечно если подходить обобщенно, то при работе с большими библиотеками без софта никак :wink: Насчет затрат: разговаривали тут недавно с авторами одной программы(Quantum Pharmaceutical - это выходцы из физтеха) - расчет конст. связывания с белком, на подвижной модели в растворе у них занимает сутки расчета на кластере. Расходы на тестирование в данном случае не больше, а сравнимы.

Аватара пользователя
surius
Сообщения: 1489
Зарегистрирован: Пт сен 21, 2007 11:20 am

Сообщение surius » Пт ноя 09, 2007 11:55 am

Lexx писал(а):Мне кажется что к расчетам большое внимание привлеклось из-за того, что они требут меньшн вложений. Да и ответсвенности за результат меньше :))
Хочется не согласиться! Особенно про ответственность. Ответственность настолько высока, насколько ты ответственно относишся в копросу. Что же касается вложений, то временные вложения при проведении расчета, по крайней мере сопоставимы с временем затрачиваемым на синтез.
Ну и плюс не будем забывать, что КХ все же наука, а не только инструмент и ввиду этого у нее есть свои научные интересы :!:
"Bite my shiny metal ass"
Bender

Аватара пользователя
Ahha
Сообщения: 3884
Зарегистрирован: Чт сен 20, 2007 7:02 pm

Сообщение Ahha » Пт ноя 09, 2007 12:10 pm

Serty писал(а): Мне казалось, что для таких расчетов не используются квантововые подходы - максимум мол. механика. Хотя конечно если подходить обобщенно, то при работе с большими библиотеками без софта никак :wink: Насчет затрат: разговаривали тут недавно с авторами одной программы(Quantum Pharmaceutical - это выходцы из физтеха) - расчет конст. связывания с белком, на подвижной модели в растворе у них занимает сутки расчета на кластере. Расходы на тестирование в данном случае не больше, а сравнимы.
Это так, я имею в виду квантовую vs молекулярную механику при компьютерном скрининге. Но на Quantum Pharmaceutical тоже свет клином не сошелся, работы в направлении создания таких методов ведутся, хотя, не спорю, до реально применимого результата еще очень далеко.

Ну а вот это:
ну скажем посчитал расчетчик, что ст-ра хорошая, лечебная. Кто рискнет ее себе вколоть?
либо неудачное утрирование, либо, я заранее извиняюсь, глупость. Многоуважаемый коллега не может не знать (ну или хотя бы догадываться), что от синтеза структуры (в реальности, конечно же, группы структур), до стадии "себе вколоть" - дистанция огро-о-о-о-о-о-о-о-о-о-о-мнейшего размера. Ну а насчет фокусированных библиотек в медицинской химии Marxist уже все сказал.

Marxist

Сообщение Marxist » Пт ноя 09, 2007 12:44 pm

Serty писал(а):Насчет затрат: разговаривали тут недавно с авторами одной программы(Quantum Pharmaceutical - это выходцы из физтеха) - расчет конст. связывания с белком, на подвижной модели в растворе у них занимает сутки расчета на кластере. Расходы на тестирование в данном случае не больше, а сравнимы.
Я представляю себе, чем занимается qpharm, и могу только сказать, что единственное, что они делают хорошо, -- это себя рекламируют. Сам лично был свидетелем, как два весьма уважаемых в данной области человека на конференции разгнромно критиковали предлагаемый ими подход.
С другой стороны, в их подходе есть своя полезность, но не на современном уровне расчётной техники. Конечно, оптимизировать программу можно было бы и получше. С другой стороны, на молбиоловском форуме как-то вылезал человек, который якобы от них уволился и якобы оптимизировал белок квантовыми методами за секунды на десктопе :shock:

Darth Vasya
Сообщения: 426
Зарегистрирован: Чт май 24, 2007 1:54 pm

Сообщение Darth Vasya » Сб ноя 10, 2007 1:02 am

Marxist писал(а):который якобы от них уволился и якобы оптимизировал белок квантовыми методами за секунды на десктопе :shock:
Таки они же и сами называют свой товар "квантовым":
QUANTUM is a new generation tool for biochemical modeling and drug discovery based on ab initio physical approaches. QUANTUM models molecular interactions and consists of three parts: a) vacuum force field for internal molecular interactions, b) the continuous water model, c) thermodynamic expressions for Gibbs energy.
:lol:
Плохо зная грамматику, сложные конструкции должны употребляться с осторожностью.

Аватара пользователя
Lexx
Сообщения: 1205
Зарегистрирован: Пн фев 28, 2005 12:44 pm
Контактная информация:

Сообщение Lexx » Сб ноя 10, 2007 8:17 pm

surius писал(а):
Lexx писал(а):Мне кажется что к расчетам большое внимание привлеклось из-за того, что они требут меньшн вложений. Да и ответсвенности за результат меньше :))
Хочется не согласиться! Особенно про ответственность. Ответственность настолько высока, насколько ты ответственно относишся в копросу. Что же касается вложений, то временные вложения при проведении расчета, по крайней мере сопоставимы с временем затрачиваемым на синтез.
Ну и плюс не будем забывать, что КХ все же наука, а не только инструмент и ввиду этого у нее есть свои научные интересы :!:
Извиняюсь, под ответственностью я имел ввиду немного не то. Неправильно выразился. Дело в том, что в квантовой химии истинно то, что непротиворечит теории. В, так сказать, классической химии критерием истинности всеже является эксперимент. Я хотел сказать, что то что не вызывает нарекания с точки зрения квантовой химии, может вызывать нарекания.
Приведу пример из своей практики. Делал расчет комплекса пиразина с одним азотцентрированной электрофильной частицей. Когда электронная корреляция не учитывалась - частица раполагалась перпендикулярно плоскости кольца, когда корреляцию учитывал - частица лежала в плоскости кольца. Сказать, какой из вариантов верный - было трудно. Рентген показал, что все же лежит в плоскости кольца. В тоже время видел кучу расчетных работ, где брали DFT 6311G(2d,2p)** и прогоняли там различные структуры и публиковались. Таких работ я, честно говоря, немного не понимаю.
Я не против квантовой химии, наоборот - это очень полезный инструмент и я рад что он развивается. Очень хорошо помогает при интерпретации экспериментальных фактов.
Про меньшие вложения... Да, времязатраты тоже большие, да, если работать на кластере - и ресурсозатраты большие. Однако часто расчет ведется на обычных писи, часто и следить не надо. Поэтому и появлется куча работ, где расчеты приплетаются ни к селу ни к городу.

Вот... Может и путанно... Но просто у нас в Н-ске таааааакое на дорогах творится, что просто ппц - по 5-6 часов в пробках без движения стоять...
А я вот паровоз поднимал... Но не поднял.

Nord
Сообщения: 2227
Зарегистрирован: Сб фев 14, 2004 5:36 pm

Сообщение Nord » Сб ноя 10, 2007 10:33 pm

Lexx писал(а):Извиняюсь, под ответственностью я имел ввиду немного не то. Неправильно выразился. Дело в том, что в квантовой химии истинно то, что непротиворечит теории. В, так сказать, классической химии критерием истинности всеже является эксперимент. Я хотел сказать, что то что не вызывает нарекания с точки зрения квантовой химии, может вызывать нарекания.
Приведу пример из своей практики. Делал расчет комплекса пиразина с одним азотцентрированной электрофильной частицей. Когда электронная корреляция не учитывалась - частица раполагалась перпендикулярно плоскости кольца, когда корреляцию учитывал - частица лежала в плоскости кольца.
Неправда Ваша. Не надо отводить теории роль служанки при эксперименте. Тория может существенно больше.
Например, квантовая химия позволяет делать выводы без обращения к эксперименту. Как? Именно, она предоставляет иерархию подходов, все более увеличивающейся достоверности. Если на каком-то уровне теории возникли сомениня - расширьте базис, возьмите более продвинутый метод - и можно делать выводы. В вашем примере люди не сумели воспользоваться теорией правильно. Но это не значит, что она такого не умеет.
Не важно, что о вас говорят современники, важно что о вас скажут потомки

Аватара пользователя
Himera
Сообщения: 3454
Зарегистрирован: Ср мар 05, 2003 5:38 pm
Контактная информация:

Сообщение Himera » Вс ноя 11, 2007 1:17 am

Nord писал(а):Именно, она предоставляет иерархию подходов, все более увеличивающейся достоверности. Если на каком-то уровне теории возникли сомениня - расширьте базис, возьмите более продвинутый метод - и можно делать выводы.
Ну, с "более продвинутыми методами" пока существует куча методических проблем, иначе не ломали бы копья о механизме ВТСП и многих других интересных явлениях, связанных с переходными металлами. Более того, даже если решатся методические проблемы, останутся технические, ограничивающие размеры систем, доступных для расчёта. Так что перспектива "выводов без обращения к эксперименту" остаётся несколько призрачной.

На мой взгляд, ни из чего не нужно делать культа. Квантовая химия остаётся таким же методом (точнее, группой методов) исследования вещества как, к примеру, спектроскопия ЯМР. Можно снять один спектр ПМР и получить некоторую, неполную и не интерпретируемую однозначно информацию. Точно также можно сделать один кв. химический расчёт и чего-нибудь узнать о системе. С другой стороны, можно снять много разных ЯМР спектров или сделать много разных расчётов, получив тем самым гораздо более полную и достоверную информацию. Тем не менее, эффективнее, надёжнее и просто изящнее использовать разные методы, поскольку интересные задачи редко бывают завязаны на один подход. Более того, любой подход всегда имеет и методические, и технические ограничения, поэтому проверка (в частности, проверка расчёта экспериментом, и наоборот) совершенно необходима.

Polychemist
Сообщения: 9661
Зарегистрирован: Вт дек 21, 2004 11:42 am

Сообщение Polychemist » Вс ноя 11, 2007 5:31 pm

Обсуждаемый вопрос оооочень не нов. Возникал и 20 лет назад, когда машины были Большими. Как говорила наша квантовая химичка (тогда она еще и писала на алголе/фортране):
1. Правильно применный метод Хюккеля никто не опроверг.
2. Чем круче (неимпиричней) расчет, тем сложнее соотнести результаты с экспериментом и понятными народу терминами типа заряд.

На мой взгляд, главная ценность КХ - отсечение бредовых теорий - если предполагаемое никак не подтверждается расчетом - значит бред... Есть что-то общее с ИК - установить по спектру структуру обычно невозможно, но если нет полосы карбонила - то значит нет его, нефиг дергаться...

Ответить

Вернуться в «квантовая химия и моделирование»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 5 гостей