计算化学发展历史

来自计算思维百科
跳转至: 导航搜索

历史悠久

自一九二零年代量子力学理论建立以来,许多科学家曾尝试以各种数值计算方法来深入了解原子与分子之各种化学性质。然而在数值计算机广泛使用之前,此类的计算由于其复杂性而只能应用在简单的系统与高度简化的理论模型之中。在十多年前,计算化学仍是一门须具有高度量子力学与数值分析素养的人从事的研究,而且由于其庞大的计算量,绝大部分的计算工作需依靠昂贵的大型计算机主机或高阶工作站来进行。

发展

此情况在九十年代中期开始有了重大的改变。由于使用在个人计算机上的处理器(Pentium,Pentium Pro)以及外围设备(如高速内存及硬盘)的大幅进步,个人计算机的运算速度已经直逼一些传统的工作站;再加上个人计算机系统无需负担传统多人多任务系统中复杂的作业,使得个人计算机逐渐开始成为从事量子化学计算的一种经济而有效率的工具。然而,早期为个人计算机操作系统所发展的计算化学软件非常有限,因为数十年来大部分的科学应用软件都是在Unix操作系统下所开发出来的,但当时在个人计算机上的Unix操作系统都非常昂贵且不易安装与使用。就在此时,逐渐成熟的Linux操作系统开始被广泛的使用在个人计算机之上。Linux 是由一位芬兰人Torvald Linus所开发出来的在个人计算机上执行的Unix操作系统。在经过数年全世界无数人的协助发展下 ,在九十年代末期Linux已成为一功能齐全的网络多人多任务操作系统。Linux最吸引人 的地方在其稳定性且不需要昂贵的计算机配备,而且更重要的是它基本上是免费的。比 如说,大家对普遍使用的操作系统当机的情况并不陌生,但Linux工作站通常可以正常运作几个月而不出现任何问题;此外,一般个人计算机上使用的操作系统、网络、网页、邮件、档案、X-Window等服务器软件动辄需要上万元,但这些在Linux操作系统中几乎都可免费取得。近几年来许多可在Windows操作系 统下运作的计算化学软件也陆续出现,功能也不断的增强,使得个人计算机成为当今计 算化学领域中非常重要的工具。

计算化学普及的另外一个原因是图形接口的发展与使用。传统上计算工作的输入与输出都是以文字方式来表示,不但输入耗时易错,许多计算结果的解读也非常不易。图形接口的使用大大的简化了这些过程,使得稍具计算化学知识的人都能够轻易的设计复杂的理论计算,并且能够以简单直接的视觉效果来分析计算所得的结果。