کامپیوترها و بهینه سازی


Widget not in any sidebars
علوم مربوط به کامپیوتر به سه دسته کلی تقسیم می شوند :
سخت افزار
نرم افزار
میان افزار
از اجزای مهم یک کامپیوتر واحد پردازنده مرکزی ، CPU است که به عنوان مغز سیستم تلقی می شود. این واحد کار کنترل داده های ورودی ، ارسال آنها به حافظه و همچنین فرا خوانی آنها را از حافظه بر عهده دارد. CPUدارای تعدادی ثبات نیز می باشد که عملیات منطقی و ریاضی بطور بنیادی در آنها انجام می گیرد.
7-2 شیمی محاسباتی
شیمی محاسباتی در سایه ی دو پیشرفت عظیم ، توسعه چشم گیری یافت:
فهمیدن و فرمول بندی یک توصیف ریاضی از رفتار میکروسکوپی ماده
توسعه تکنیکی کامپیوتر های بسیار قوی نسبت به محاسبه کننده های مکانیکی
شیمی محاسباتی در عین حال که علمی نو می باشد ، علمی قدیمی نیز محسوب می شود. چرا که پایه های اولیه ی آن در قرن بیستم بنا نهاده شد. علمی جدید است به دلیل اینکه با پدید آمدن کامپیوترهای پیشرفته در سال های اخیر قادر به انجام محاسبات با بیشترین سرعت در کمترین زمان می باشد.
این علم ، شیمی محاسباتی ، عبارتی عمومی و کلی است که گستره ی وسیعی از روش ها و تقریب ها را در بر می گیرد و با استفاده از قوانین ریاضی و تئوری به حل مسائل شیمی می پردازد. شیمی محاسباتی در مورد مطالعه ی موانع چرخشی در مولکول های آروماتیک دارای استخلاف نیز بسیار جالب و زیبا می باشد.
از نظرتئوری برای موانع چرخشی داخلی با صحت قابل قبول در محدوده ی وسیعی از مولکول لازم است. این موضوع با درک این حقیقت دشوارتر میگردد که پدیده هایی نظیر انتقال بار بین مولکولی ، پراکندگی و جفت الکترون های غیر مستقر می توانند روی فعالیت چرخشی داخلی در مولکول ها تاثیر داشته باشند. همچنین یک روش کوانتومی ایده آل باید برای همه آنها با یک سطح متعادل در نظر گرفته شود.
به نظر می رسد محاسبه ی دقیق مواردی چون پراکندگی و انتقال بار به روش های شیمی کوانتومی تصحیح شده ، CCSD در سطح بالا نیاز دارد ، با وجود کار های محاسباتی زیاد با تکنیک های HF ، HF/MP2 ، DFT با مجموعه پایه های کوچک ، محاسبات شیمی کوانتومی چندانی در این زمینه انجام نگرفته است.
صحت چنین داده هایی قابل بحث می باشد ، به عبارت دیگر مطالعات سطح بالا فقط برای مولکول های نسبتا ساده انجام می گیرد. شیمی محاسباتی ، همچنین در تعیین خواص ساختاری ، واکنش پذیری و سایر ویژگی های اتم و مولکول های کوچک و بزرگ ، پلیمر ها و دیگر سیستم ها کاربرد دارد. این علم شامل عباراتی نظیر بهینه سازی ، حداقل سازی ، شبیه سازی و بررسی ساختاری است که جهت پیش بینی رفتار سیستم های مولکولی بکار می روند.
1-7-2 مزایای شیمی محاسباتی
از مزایای شیمی محاسباتی این می باشد که محاسبات به مراتب ارزان تر از آزمایش ها هستند. کامپیوتر ها با قیمتی کمتر از یک طیف سنج جرمی با یک دستگاه NMR قادر به انجام همه ی محاسبات توصیف شده در کتاب های شیمی کوانتومی هستند. البته در مورد مولکول هایی با چندین هسته و الکترون محاسبات کوانتومی دشوار می باشند.
همچنان که تئوری به درک بهتر سیستم های جزئی که تاکنون بطور تجربی مورد آزمایش قرار گرفته اند کمک می کند تصویری هیجان انگیز هم برای کشف دیده های جدید شیمی ارائه می کند.
محاسبات کمک می کنند تا دریابیم چه گونه هایی برای بررسی آزمایشگاهی مناسب هستند یا چه گونه هایی پایداری لازم برای تبدیل به یک ماده ی کاربردی را دارند. در سایه ی این عمل حتی در مواردی نیاز به مطالعات تایید کننده ی آزمایشگاهی نداریم.
8-2 بررسی روش های محاسباتی
تکنیک ها و روش های محاسباتی را می توان در دو دسته طبقه بندی کرد:
1-8-2 روشهای مکانیک مولکولی
YeTi و UFF ،MMFFو OPLS ، CHARMM ، AMBER
MMx (MM1 , MM2 , MM3 , MM4 )
2-8-2 روش های نیمه تجربی