Системный анализ и подготовка информации о химических структурах с целью разработки модели конструктора активных добавок для полимерных композитов

• Автор: Цаплева, Милана Николаевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 116 с. : ил

Введение.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Компьютерные методы анализа и использования информации о химических структурах в области изучения строения и свойств веществ
1.1.1. Дескрипторы как форма представления информации о структуре химического соединения.
1.1.2. Моделирование взаимосвязи структура свойство на оснозе статистической обработки информации

1.2. Подготовка информации и создание баз данных,

использующихся в процессе конструирования

1.2.1. Характеристика банков данных структур химических соединений

1.2.2. Программные комплексы для работы с информацией баз данных. 2

1.3. Проблема конструирования активных химических структур с использованием информационных ресурсов.
Глава 2. Системный анализ информации о полистироле, композициях на его основе и конструкционных материалах из них
2.1. Промышленный синтез полистирола.
2.2. Области применения полистирола. 4
2.3. Методы регулирования свойств материалов на основе полистирола.
2.3.1. Антиоксиданты.
2.3.2. Термостабилизаторы
2.3.3. Светостабилизаторы
2.3.4. Пластификаторы 4
2.3.5. Антипирены 4
2.3.6. Вспенивающие агенты. 4
2.3.7. Красители. 4
2.3.8. Смазки
2.3.9. Наполнители.
2.4. Системный анализ информационных потоков по полистиролу и полистирольным пластикам
2.4.1. Информационный поток по органическим добавкам
к полистиролу и полистироль ным пластикам.
2.4.2. Дифференциальный анализ информационного потока по полистиролу.
Глава 3. Формирование, систематизация и обработка информации по добавкам к полистиролу для базы данных
3.1. Представление информации о химических структурах в виде дескрипторов.
3.2. Статистическая база данных добавок к полистиролу
3.2.1. Методика использования информации.
3.2.2. Архитектура базы данных.
3.2.3. Функции информации в базе данных
Глава 4. Формирование набора деталей для конструктора химических структур
Глава 5. Теоретические основы конструирования химических структур.
5.1. Математическая задача конструирования технических объектов из деталей конструктора путем бинарного синтеза
5.1.1. Теоретическая постановка задачи
5.2. Формализация объектов исследования на примере задачи конструирования химических структур. 7
5.3. Оценка сложности алгоритма конструирования химических структур
5.4. Методика конструирования химических структур, как предпроектной основы разработки и создания поли
стирольных пластиков. 8
Глава 6. Примеры конструирования перспективных химических структур для создания новых технических решений в области полистирольных пластиков
Выводы
Приложе ние.
Библиографический список
ВВЕДЕНИЕ


Конструирование новых конкурентоспособных технических объектов ТО в большинстве случаев невозможно без системного анализа, структурирования и использования информации в предметной, смежной, а часто и в далекой областях. Особенно продуктивно, учитывая ее почти неисчерпаемые ресурсы, информация используется в системах автоматизированного проектирования САПР возникших как результат компьютерной техники, кибернетических и информационных подходов. Однако при внешней сравнительной простоте применение САПР как инструмента конструирования показывает, что связь элементов приводящих на ранней стадии проектирования к появлению ТО основана на использовании мировых информационных ресурсов. Поэтому само создание САПР, прежде всего, связано с системным анализом и подготовкой к использованию в диалоговом режиме необходимой научнотехнической информации. Сказанное полностью относится к такому техническому объекту как вещество, конструирование и проектирование которого средствами САПР на основе использования баз данных БД все больше вытесняет интуитивное, так как открывает широкие возможности для оптимизации процесса создания веществ с заданными свойствами. Последнее необходимо пояснить. Вещество с заданными свойствами это проектируемый ТО, который при его практическом осуществлении с определенной вероятностью реализует закладываемые в проект технические характеристики. Задача проектирования и конструирования вещества с заданными свойствами не может быть поставлена и решена без учета требований экологии. В идеале вещество должно быть безопасным это необходимо поставить во главу всей проблемы. Этот список можно значительно расширить. Мы решали более узкий класс задач, ограничив круг ТО характеризуемых как вещество только индивидуальными органическими соединениями ОС и их химическими структурами. Но и в таком виде эти задачи охватывают миллионы реальных веществ и десятки миллионов виртуальных. Поэтому мы еще больше сузили это пространство и, учитывая научные интересы коллектива, в котором выполнялась настоящая работа, в качестве конкретного ТО выбрали органические добавки к полистиролу и композициям ее его основе, а в необходимых случаях и другим полимерным композитам. Кроме того, учитывая достижения з области теории распознавания образов и искусственного интеллекта 1, 2, мы сформировали идею конструирования структуры нового органического соединения виртуального, используя структуры веществ с известными физикохимическими, технологическими и экологическими свойствами, хранящихся в базе данных ЭВМ. Понятно, что такая база данных должна создаваться на основе проведения системного анализа и обработки химической информации. При подготовке информации, создании конструктора и методики конструирования химических структур мы широко использовали общепринятый в научнотехнической среде постулат сходные вещества имеют сходные характеристики. Распространили его на детали конструктора сходные детали функциональные группы ОС имеют сходные функции проявление этих функций. Рис. Примерная последовательность действий при разработке реальной модели конструктора активных добавок. Отметим также, что предлагаемая работа вписывается в перечень приоритетных направлений фундаментальных исследований утвержденных на заседании Президиума РАН от г. З.2 Зависимость структура свойство. Постановка данной работы была бы невозможна без серьезных достижений в области определения и прогнозирования вида активности химических соединений вычислительными методами и средствами 3 5. Об этом речь пойдет ниже, поскольку в большой степени решает обратную задачу исходя из заданных свойств и набора структур, связанных этими свойствами, сконструировать химическую структуру, которая с наибольшей вероятностью будет отвечать зависимости свойство структура. Учитывая вышесказанное, целью настоящей работы является сбор и системный анализ информации о химических структурах веществ, используемых в качестве добавок к композициям на основе полистирола, создание набора деталей элементов для конструирования новых структур с заданными свойствами и разработка научнометодических основ конструирования безопасных активных добавок. Сама постановка задачи является новой. Этапы достижения цели представлены на рис.