计算化学e-Science中化学数据库管理工具的研究与实现

摘要

近几十年来，化学数据库已经成为化学研究工作中一个必不可少的工具。随着化学科学研究的不断信息化，化学数据库的发展也是层出不穷。众多的化学数据库在一定程度上确实方便了化学家的科研工作，但是另一方面，各种数据库之间查询和操作方式的差异，则严重影响了化学家享受这种数据共享带来的科研便利性。因此，为化学家提供一种统一的数据查询方式，屏蔽各种化学数据库之间查询和操作方式的差异，将极大地方便化学工作者的研究工作。 数据是化学科研工作中的核心部分，化学家可以从化学数据库检索到需要的数据，也可以从具体实验中获得数据。当数据在本地积累到一定数量的时候，如何有效的组织和管理这些数据将变得异常重要，例如本地数据的查询、查看、分子属性的计算等，直接关系到能否取得科研成果。因此化学家需要一种统一、高效的方式来组织、管理和查询本地的化学数据。 本文所做的工作也正是围绕目前化学研究领域内存在的这两个问题而展开，通过研究和分析典型化学数据库及其管理工具和计算化学e-Science建设中对化学数据库的统一查询及对本地化学数据的管理需求，研究和实现一个个性化的化学数据库管理工具来解决上述两方面的问题。利用此工具化学家既能建立本地的数据库对本地数据进行高效的组织和管理，也能在一个统一的查询界面对化学数据库进行查询，屏蔽化学数据库之间操作的差异性。本文重点实现了本地化学数据的组织和管理，通过利用内嵌式数据库Derby和开源化学信息开发工具包实现了化学数据在数据库中的存储、分子结构的查看和编辑、二维分子子结构的查询和分子属性的计算等；然后对化学数据库的统一查询方式方面进行了简单的示范性研究。

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2典型化学数据库概述

1.2.1 CA数据库

1.2.2谱图数据库

1.2.3药物化学数据库

1.2.4化学物质物性数值数据库

1.2.5 PDB数据库

1.3国内外化学数据库管理工具现状

1.3.1国外现状

1.3.2国内现状

1.3.3研究现状分析

1.4本文的研究思路

1.5论文结构

第二章MyChemDB所需的技术基础

2.1开源化学信息开发工具包

2.1.1 BioJava

2.1.2CDK

2.1.3 JChempaint

2.1.4 Jmol

2.2 Eclipse相关知识

2.2.1 Eclipse体系架构

2.2.2 Eclipse开发

2.3内嵌式数据库Derby

2.3.1 Derby的特性

2.3.2 Derby的运行模式

2.3.3 Derby与eclipse的集成

2.3.4 Derby的数据存储类型

2.4 SMILES 和SMARTS

第三章关键技术研究

3.1化学数据的存储

3.2化学数据的处理

3.2.1化学结构的解析和显示

3.2.2化学属性的计算

3.2.3数据的显示

3.3二维子结构的查询

第四章MyChemDB系统的设计与实现

4.1 MyChemDB系统的总体设计

4.2导航模块

4.2.1新建项目

4.2.2目录树

4.2.3新建数据库工程

4.2.4数据库连接

4.2.5新建表结构

4.2.6数据的导入导出

4.3数据显示编辑模块

4.3.1二维和三维数据的操作

4.3.2显示字段的修改

4.3.3插入数据后的更新

4.4本地数据查询模块

4.5异构数据库查询模块

第五章示范应用

5.1系统概述

5.2配体对接示范应用

第六章结论与展望

6.1本文工作总结

6.2未来工作展望

参考文献

研究生期间参与的项目和发表的论文

致谢