Именно так сегодня обстоит дело с применением в химии современной вычислительной техники. В этом еще раз убеждает обширное исследование, предпринятое учеными из Института химической физики АН СССР А. Овчинниковым и А. Болдыревым. Ученые определяют четыре главные направления исследований, где без опоры на ЭВМ невозможно продвинуться ни шагу.
Во-первых, это квантовая химия. Уравнение Шредингера известно уже более полувека, однако решить его удалось только для водорода -- атома и молекулярного иона. Более сложные системы рассчитываются вручную очень приближенно. Применение ЭВМ повысит точность расчетов и скорость их выполнения, а значит, и сложность рассчитываемых молекул. Есть пример — неэмпирические методы, реализуемые на компьютере, позволили описать молекулу из 51 атома, содержащую 176 электронов.
Другим направлением служит задача моделирования растворов. Здесь уже успешно применяются вычислительные методы — прямой оптимизации, молекулярной динамики, Монте-Карло и другие. Все это оказалось пригодным для описания сложных органических и биологических молекул, окруженных со всех сторон молекулами растворителя.
Еще одно направление — «молекулярный дизайн» новых лекарств. Чтобы найти новый препарат обычным путем, требуется синтезировать и испытать на животных не менее двадцати тысяч химических соединений, на что уйдет семь — десять лет работы. Компьютерный подход предполагает вначале установить связи между физиологическим эффектом препарата и взаимодействием активного фрагмента молекулы с биологически важным центром рецептора. Затем проводятся квантово-химические расчеты, позволяющие в ходе быстротекущего машинного эксперименте так видоизменить молекулу, чтобы резко и целенаправленно усилить лечебный эффект.
Последнее важное приложение ЭВМ ученые представляют как «искусственный химический интеллект». Одна из его задач - - распознать молекулу неизвестного химического соединения по его спектру. В мире уже известны спектры более ста тысяч простых и сложных молекул, и порой легче заново синтезировать одно из них, нежели найти в справочниках его аналог. Реально возможность поиска аналога доступна только компьютеру. А вот и другая задача для «интеллекта» — найти стратегию синтеза заданного соединения. В этом случае ЭВМ должна решать обратную задачу: берется конечная молекула, которую надо получить, и в ней последовательно разрушают связи. В результате через ряд простых реакций доходят до требуемого исходного вещества, необходимого для запуска всей цепи.