計(jì)算機(jī)在藥學(xué)中的應(yīng)用

前言

　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的廣泛使用，各學(xué)科對(duì)計(jì)算機(jī)的依賴(lài)程度越來(lái)越高，藥學(xué)領(lǐng)域也不例外。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及擬合、模型參數(shù)的確定、非線性方程的求解到藥學(xué)過(guò)程模擬，均離不開(kāi)計(jì)算機(jī)的幫助，對(duì)這方面內(nèi)容計(jì)算機(jī)主要發(fā)揮的是高速的數(shù)值計(jì)算功能；另一方面，我們還要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行藥學(xué)信息的發(fā)布、藥學(xué)信息檢索、藥學(xué)數(shù)據(jù)挖掘等一系列其他非計(jì)算性的工作，同時(shí)還需利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行藥學(xué)實(shí)用軟件的開(kāi)發(fā)工作。這些需求促進(jìn)了《計(jì)算機(jī)在藥學(xué)中的應(yīng)用》這門(mén)課程的發(fā)展，國(guó)內(nèi)部分高等醫(yī)藥院校開(kāi)設(shè)這門(mén)課程已有二十余年的歷史了?！　　队?jì)算機(jī)在藥學(xué)中的應(yīng)用》是一門(mén)旨在提高藥學(xué)各專(zhuān)業(yè)大學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平的專(zhuān)業(yè)課程。盡管學(xué)生在基礎(chǔ)階段的學(xué)習(xí)中已經(jīng)學(xué)過(guò)《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》、《計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)》等有關(guān)計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)課程，但在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段還經(jīng)常碰到有些學(xué)生無(wú)法利用計(jì)算機(jī)開(kāi)展畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)工作的問(wèn)題，如：利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)上文獻(xiàn)檢索、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛥?shù)的確定、藥動(dòng)學(xué)模型計(jì)算、藥學(xué)專(zhuān)業(yè)論文的編輯、藥學(xué)信息的多媒體發(fā)布、常用藥學(xué)計(jì)算軟件應(yīng)用，以及實(shí)用藥學(xué)程序設(shè)計(jì)或軟件的開(kāi)發(fā)。產(chǎn)生上述問(wèn)題的主要原因是基礎(chǔ)階段的學(xué)習(xí)中講授的僅是計(jì)算機(jī)的基本理論和基本知識(shí)，沒(méi)有講授這些理論和知識(shí)在具體專(zhuān)業(yè)中的應(yīng)用。而《計(jì)算機(jī)在藥學(xué)中的應(yīng)用》正是結(jié)合專(zhuān)業(yè)的實(shí)際情況講授計(jì)算機(jī)的具體應(yīng)用，是培養(yǎng)學(xué)生使用藥學(xué)應(yīng)用軟件和開(kāi)發(fā)藥學(xué)應(yīng)用軟件的入門(mén)課程。　　現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)全國(guó)部分高等醫(yī)藥院校的同仁共同努力，《計(jì)算機(jī)在藥學(xué)中的應(yīng)用》一書(shū)納入了普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，即將正式出版了。本書(shū)力求遵循簡(jiǎn)明、實(shí)用的原則，對(duì)藥學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、常用藥學(xué)計(jì)算及模擬等需要用到復(fù)雜數(shù)學(xué)知識(shí)的內(nèi)容，以簡(jiǎn)單實(shí)用的形式呈現(xiàn)給讀者，并提供立即可以應(yīng)用的程序；對(duì)一些常用軟件及藥學(xué)應(yīng)用軟件的介紹采用實(shí)例應(yīng)用的形式，對(duì)于新開(kāi)發(fā)的藥學(xué)應(yīng)用軟件，著重于介紹軟件開(kāi)發(fā)的背景、環(huán)境及方法，力爭(zhēng)為讀者提供一種藥學(xué)軟件開(kāi)發(fā)的基本思路。　　我們傾聽(tīng)國(guó)內(nèi)部分高等藥學(xué)院系計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)第一線的聲音，設(shè)計(jì)了本書(shū)的編寫(xiě)大綱，并請(qǐng)多年從事教學(xué)工作、經(jīng)驗(yàn)豐富的教師參加編寫(xiě)。我們盡力從計(jì)算機(jī)在藥學(xué)中的應(yīng)用實(shí)際出發(fā)，認(rèn)真綜合計(jì)算機(jī)較新的技術(shù)，構(gòu)成了本書(shū)的主線，力圖為我國(guó)藥學(xué)高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才的培養(yǎng)做出一點(diǎn)努力。本書(shū)得到國(guó)內(nèi)許多專(zhuān)家學(xué)者的關(guān)注和支持，參考了一大批他們的專(zhuān)著。本書(shū)許多內(nèi)容都經(jīng)過(guò)了多年教學(xué)和科研應(yīng)用，有很好的實(shí)踐基礎(chǔ)。

內(nèi)容概要

本教材為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，是一本結(jié)合藥學(xué)專(zhuān)業(yè)實(shí)際情況，重點(diǎn)講授計(jì)算機(jī)的具體應(yīng)用，以及培養(yǎng)學(xué)生使用和開(kāi)發(fā)藥學(xué)應(yīng)用軟件能力的入門(mén)教材。教材共分為9章，重點(diǎn)講述藥學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、藥學(xué)計(jì)算可視化、藥學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量方法及其應(yīng)用、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及其應(yīng)用、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及其應(yīng)用、藥學(xué)信息學(xué)及網(wǎng)絡(luò)藥學(xué)等計(jì)算機(jī)在藥學(xué)中的應(yīng)用。本書(shū)作為高等學(xué)校藥學(xué)類(lèi)各專(zhuān)業(yè)本科高年級(jí)學(xué)生及研究生教材，同時(shí)也可作為藥學(xué)工作者的參考用書(shū)。    本教材的主要內(nèi)容都有相應(yīng)的教學(xué)演示文檔、實(shí)例數(shù)據(jù)和部分應(yīng)用軟件提供。實(shí)驗(yàn)指南作為附錄，放在教材內(nèi)容末。

書(shū)籍目錄

第一章  計(jì)算機(jī)在藥學(xué)中的應(yīng)用概述  第一節(jié)  計(jì)算機(jī)科學(xué)與藥學(xué)研究  第二節(jié)  藥學(xué)應(yīng)用軟件與工具簡(jiǎn)介    一、Excel軟件簡(jiǎn)介    二、MATLAB工具箱簡(jiǎn)介    三、SQL Server 2005數(shù)據(jù)挖掘工具簡(jiǎn)介    四、JMP應(yīng)用軟件簡(jiǎn)介  第三節(jié)  如何開(kāi)發(fā)滿足藥學(xué)應(yīng)用特殊需求的軟件    一、應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)流程    二、軟件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言工具  思考題第二章  藥學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化  第一節(jié)  試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法概述    一、試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的基本概念    二、常用試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法    三、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化的基本步驟  第二節(jié)  基于計(jì)算機(jī)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法的實(shí)現(xiàn)    一、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)    二、均勻設(shè)計(jì)    三、響應(yīng)曲面法  思考題第三章  藥學(xué)計(jì)算可視化  第一節(jié)  藥學(xué)計(jì)算可視化方法概述  第二節(jié)  藥學(xué)計(jì)算可視化方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    一、基于MATLAB的概率單位正規(guī)法半數(shù)致死量計(jì)算    二、基于VB6.0的固體制劑體外溶出試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算  思考題第四章  藥學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析  第一節(jié)  藥學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法概述  第二節(jié)  基于Excel的藥學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析    一、描述統(tǒng)計(jì)分析    二、假設(shè)檢驗(yàn)    三、回歸分析  第三節(jié)  基于MATLAB的藥學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析    一、聚類(lèi)分析    二、判別分析    三、主成分分析  思考題第五章  計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量方法及其應(yīng)用  第一節(jié)  計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量技術(shù)概述  第二節(jié)  基于圖像的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量方法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    一、系統(tǒng)組成及工作原理    二、軟件設(shè)計(jì)  第三節(jié)  計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量技術(shù)在藥學(xué)中的應(yīng)用    一、抗生素效價(jià)的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量    二、藥物粒徑的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量    三、病理組織切片的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量  思考題第六章  計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及其應(yīng)用  第一節(jié)  計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)概述  第二節(jié)  計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法    一、Simulink仿真工具箱簡(jiǎn)介    二、計(jì)算機(jī)仿真模型設(shè)計(jì)  第三節(jié)  藥動(dòng)學(xué)參數(shù)計(jì)算仿真模型設(shè)計(jì)與應(yīng)用    一、藥動(dòng)學(xué)算法描述    二、藥動(dòng)學(xué)參數(shù)計(jì)算仿真模型設(shè)計(jì)  思考題第七章  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用  第一節(jié)  人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述    一、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理    二、典型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)    三、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在藥學(xué)中的應(yīng)用  第二節(jié)  基于MATLAB的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)    一、MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱使用簡(jiǎn)介    二、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)與應(yīng)用  思考題第八章  數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及其應(yīng)用  第一節(jié)  數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)概述    一、數(shù)據(jù)挖掘定義及含義    二、數(shù)據(jù)挖掘方法    三、數(shù)據(jù)挖掘過(guò)程    四、數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用  第二節(jié)  基于SQL Server 2005數(shù)據(jù)挖掘工具的數(shù)據(jù)挖掘    一、SQL Server 2005數(shù)據(jù)挖掘工具簡(jiǎn)介    二、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、聯(lián)機(jī)分析處理與數(shù)據(jù)挖掘    三、基于SQL Server 2005的數(shù)據(jù)挖掘解決方案  第三節(jié)  基于SQL Server 2005的中藥指紋圖譜數(shù)據(jù)挖掘    一、中藥指紋圖譜數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)建    二、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備    三、創(chuàng)建指紋圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化    四、建立數(shù)據(jù)挖掘方案  思考題第九章  藥學(xué)信息學(xué)及網(wǎng)絡(luò)藥學(xué)  第一節(jié)  藥學(xué)信息學(xué)及網(wǎng)絡(luò)藥學(xué)與藥物科技創(chuàng)新    一、藥學(xué)信息學(xué)及網(wǎng)絡(luò)藥學(xué)概述    二、促進(jìn)藥物科技創(chuàng)新的途徑  第二節(jié)  基于藥學(xué)信息學(xué)的藥學(xué)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)計(jì)與應(yīng)用    一、開(kāi)發(fā)環(huán)境的構(gòu)建與開(kāi)發(fā)流程    二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)    三、網(wǎng)頁(yè)界面設(shè)計(jì)  思考題附：實(shí)驗(yàn)指南實(shí)驗(yàn)一  藥學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)二  藥學(xué)計(jì)算可視化實(shí)驗(yàn)三  基于Excel的藥學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)四  基于MATLAB的藥學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)五  基于MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱的藥物處方優(yōu)化實(shí)驗(yàn)六  基于MATLAB的藥動(dòng)學(xué)參數(shù)計(jì)算仿真模型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)七  基于SQL Server 2005的藥學(xué)數(shù)據(jù)挖掘

章節(jié)摘錄

　　21世紀(jì)是一個(gè)信息時(shí)代，信息在醫(yī)藥領(lǐng)域的地位和作用已日益引起人們的重視，開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)代藥學(xué)信息技術(shù)、加快醫(yī)藥科技創(chuàng)新，已成為醫(yī)藥現(xiàn)代化發(fā)展的一個(gè)不可缺少的條件?，F(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)藥物研究的促進(jìn)作用是加快實(shí)現(xiàn)藥物研究科技創(chuàng)新的途徑。目前，醫(yī)藥科技和信息科技是當(dāng)今世界發(fā)展最快和影響最大的學(xué)科。受其自身發(fā)展內(nèi)在邏輯力量的強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)，醫(yī)藥科技和信息科技正從宏觀和微觀兩個(gè)方向不斷深入拓展。藥物、化學(xué)和信息等學(xué)科交叉匯聚，融合加速，學(xué)科界限日趨模糊，思路不斷突破，逐漸形成新的科技體系，進(jìn)入了前所未有的多學(xué)科集群創(chuàng)新時(shí)代。當(dāng)代醫(yī)藥研究的領(lǐng)先權(quán)，在很大程度上取決于信息技術(shù)手段的先進(jìn)程度。因此，信息處理技術(shù)理所當(dāng)然地成為藥學(xué)及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的重要研究前沿和技術(shù)支撐點(diǎn)?！　∷幬镅芯颗c開(kāi)發(fā)是一個(gè)復(fù)雜而漫長(zhǎng)的過(guò)程。一般要經(jīng)過(guò)藥物資源調(diào)查、藥物設(shè)計(jì)與篩選、化學(xué)合成與改造、藥效學(xué)、藥物代謝、安全性評(píng)價(jià)、工藝及制劑、質(zhì)量檢測(cè)與控制、臨床評(píng)價(jià)、中試放大、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、市場(chǎng)反饋等多個(gè)階段。在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，藥學(xué)科研工作者需要針對(duì)各種復(fù)雜的對(duì)象體系構(gòu)建多種研究方案，需要完成不同階段的各種實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，產(chǎn)生大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和研究信息，從而形成藥物研究信息流程。隨著數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，各研究機(jī)構(gòu)及企事業(yè)單位建立了相應(yīng)的藥學(xué)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，但由于缺少分析方法及信息處理平臺(tái)，雖然數(shù)據(jù)越來(lái)越多，而數(shù)據(jù)帶給研究者的輔助決策信息卻很貧乏。如何將大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為輔助決策信息，如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘以便分析評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，獲取藥物研發(fā)過(guò)程的相關(guān)信息，以及總結(jié)和探索研究對(duì)象的規(guī)律性等已成為藥學(xué)科研領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題和研究熱點(diǎn)?！　‰S著藥學(xué)科研工作更加深入和廣泛的開(kāi)展，藥學(xué)科研工作者需要使用各種新型的儀器設(shè)備與先進(jìn)的分析技術(shù)，需要縮短新藥開(kāi)發(fā)周期和處理大量的多變量數(shù)據(jù)。昔日以化學(xué)分析為主的經(jīng)典分析化學(xué)，已發(fā)展成為一門(mén)以眾多儀器分析（包括：色譜、光譜、質(zhì)譜、核磁共振及各類(lèi)儀器聯(lián)用等）為主的現(xiàn)代分析化學(xué)。計(jì)算機(jī)技術(shù)與分析儀器的結(jié)合促進(jìn)了化學(xué)及藥學(xué)量測(cè)數(shù)據(jù)獲取方法的重大進(jìn)步，這一進(jìn)步不僅實(shí)現(xiàn)了分析儀器數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、傳遞和儲(chǔ)存，而且使分析儀器的自動(dòng)化操作成為現(xiàn)實(shí)。

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