Die Repräsentation chemischer Strukturen
| Am Anfang wurden Verbindungen meist mit Trivialnamen charakterisiert. Ein besseres Verständnis der Molekülstrukturen führte über den bekannten Strukturdiagrammen zu den 3D-Strukturen der Moleküle. Noch mehr Information ist in den Struktureigenschaften wie z.B. elektrostatisches Potential enthalten, welche auf eine Oberfläche projiziert werden können. Diese Komplexität in Strukturdarstellungen lässt sich in einer hierarchische Art und Weise veranschaulichen. |
Hierarchisches Schema für Struktur-Repräsentationen
mit unterschiedlichen Informationsinhalten
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Eine Hauptaufgabe in der Chemoinformatik ist es, chemische Verbindungen darzustellen und die unterschiedlichen Darstellungstypen in Anwendungsprogramme zu über tragen. Ein erster und grundlegender Schritt einen Computer Chemie zu "lehren" ist somit, die Molekülstruktur in eine dem Computer verständliche Sprache zu übersetzen. Grundsätzlich können Computer nur Bits (bestehend aus 0 oder 1) verarbeiten, wodurch das Codieren die Basis für den Datentransfer darstellt. Codierung gilt allgemein als Form der Verschlüsselung mit Hilfe verschiedener Zeichen nach einem bestimmten System unter Einhaltung von Regeln.
Die Schrift ist so ein System von Zeichen, mit deren Hilfe die Sprache mehrmalig wiedergegeben werden kann. Sie ist also eine Codierungsform der Sprache.
| Die Menschen der Altsteinzeit überlieferten
uns Eindrücke ihrer Kultur in Form von Felsmalereien; sie
verwendeten dazu eine Bilderschrift. Aus dieser
Bilderschrift entwickelte sich jede weitere Schriftform. |
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| Die Wortschrift entwickelte
sich aus der Bilderschrift, dabei bedeutet jedes Zeichen ein
Wort. Aus einsilbigen Wörtern entwickelte sich die Silbenschrift.
Die ägyptischen Hieroglyphen sind eine Mischform aus Bilder-
und Silbenschrift. Ein noch heute verwendetes Beispiel für
eine Silbenschrift ist die chinesische Schrift. |
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| Die Buchstabenschrift entwickelte
sich aus der Umsetzung phonetischer Laute in graphische Symbole.
Ein großer Vorteil der Buchstabenschrift gegenüber
der Silbenschrift ist die geringe Anzahl der Zeichen, wie im
Beispiel des Runenalphabets. |
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In der Chemie müssen chemische Strukturen in einer wissenschaftlichen, künstlichen Sprache dargestellt werden, damit Maschinen diese verarbeiten können. Dazu werden vier grundlegende Möglichkeiten vorgestellt: Trivialnamen, systematische Nomenklatur, chemische Notationen und mathematische Notationen chemischer Strukturen.
Klassifizierung der Sprachen. Beispiele zu den
jeweiligen Sprachen sind in der untersten Zeile aufgeführt.
Die hauptsächliche Bedeutung der chemischen Nomenklatur bzw. der Notationssysteme ist, dass sie Verbindungen bezeichnen um sie reproduzieren oder von einer Codierung in eine andere übertragen zu können, je nach beabsichtigter Anwendung. Da jede Codierung eigene Regeln besitzt und somit manche Information mehr oder weniger Berücksichtigung findet, ist eine Übertragung nicht immer eindeutig und einmalig.
Eine Nomenklatur bzw. Notation wird als eindeutig bezeichnet, wenn
nur eine Struktur daraus erzeugt werden kann. Dennoch ist es möglich
diese Struktur in einer Nomenklatur bzw. Notation durch mehrere
Codierungen darzustellen. Einmaligkeit oder Eineindeutigkeit fordert,
dass die Übertragung zwischen Struktur und Codierung (Nomenklatur
bzw. Notation) jeweils nur ein Ergebnis erzielt - in beiden Richtungen!
© Prof. Dr. J. Gasteiger, Dr. Th. Engel, CCC Univ. Erlangen, Thu Dec 18 14:53:53 2003 GMT
 BMBF-Leitprojekt Vernetztes Studium - Chemie
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