计算化学与医药化工研究

星河

在二十一世纪的国民经济中，创新早已毋庸置疑地成为各个行业探索产品改进和产业升级的主旋律。而作为传统行业的制造业，在激烈的市场竞争下，更是被推到了这股创新浪潮的风口浪尖，产品视觉设计上追求耳目一新的光彩，效能上希求获得消费者毫不吝啬的赞叹。产品要创新自然离不开先进的研发能力，也正式在这样的背景下，各个行业的跨国巨头们开始在国乃至世界范围内的研发重心如雨后春笋般相继涌现，而且一个比一个更加富丽堂皇。全球制造业已经进入了以科技研发推动产品创新的时代。
医药化工行业的产品研发无疑是所有制造行业中最为复杂的一片天地。这里需要探究纳米级甚至更小的空间，研究单个分子的特性，确定分子间的不同组合对药品药效的影响，有时后个别分子间结合角度的微小变化就有可能颠覆成品药在药效上的表现，可谓“失之毫厘，谬以万里”。因为药品的药效将关系到数以千计的健康甚至生命，因此需要做巨量的数据分析和研究，数据的海洋里波涛汹涌。计算化学就成了在数据海洋中寻找有意发现的中流砥柱。

位于英格兰Alderley Park的AstraZeneca(阿斯利康) 公司是世界最著名的制药企业之一，该公司的计算化学家Paula Kitts博士这样定义什么是计算化学：计算化学就是试图通过计算或建立统计模型的方法预测未来的情形，从而协助药剂师们进行下一步的工作决策，帮助他们设计出具有某种特定性质，能激活某一目标对象的分子。计算化学可以说为统计学在医药化工行业开辟了一款全新但意义重大的应用空间。在这里，统计学的巧妙应用可谓如鱼得水，成效显著，通过对海量数据的分析建立统计分析模型，找到分子特性对目标对象的影响模式，然后依据这个已然建立的模式，设计出具有所需特性的分子，而这些分子就将成为药剂师们不可多得的“原料库”，他们就地取材，疗效显著的各类药品变应运而生。阿斯利康公司的计算化学家和药剂师们正是在基于统计分析的计算化学的帮助下，大大缩短了新药品的研发时间，提高了公司新药的上市速度。

计算化学对医药化工行业的研究工作可谓是功勋卓著，然而在实际的工作中，如何从海量的数据中快速获取有意义的发现并不是一件轻而易举的事情。实践和经验都表明，要想最大限度地从计算化学的深邃与强大中获益，企业需要配备强大而易用的统计分析工具。而在当今世界的医药行业中，很多企业都选用了JMP软件来进行分析，它能用于企业甚至企业集团的六西格玛品质管理方法的实施。六西格玛是当今世界最先进的品质管理理念和方法，自从上个世纪七十年代在美国通用电器、摩托罗拉公司诞生和发扬一来，已经在全球各个行业广为应用。六西格玛从上个世纪九十年代开始为中国的优秀企业所应用，到目前位置六西格玛在中国的应用已经蔚然成风，一大批中国注明企业如联想、海尔等都是六西格玛品质管理理念和方法的受益者。六西格玛分为六西格玛改进(DMAIC)和六西格玛设计(DFSS)，越来越多的企业开始意识到，只有完美的产品设计才是稳定高品质的根本。正是在这样的背景下，JMP六西格玛统计分析软件开始在六西格玛品质管理领域大显身手，被誉为“六西格玛时代的统计分析大师”。

医药化工行业的研发离不开计算化学。阿斯利康的计算化学家们曾经需要同时使用好几种数据分析软件进行计算化学研究，但困难重重。首先，由于这些软件支持不同的数据格式，为了能用不同的工具做各种统计分析，公司的计算化学家们需要做繁重的反复的数据整理工作，浪费着宝贵的研发实践。其次，由于每个不同软件所擅长的分析都不一样，为了得到全面的统计分析结果，阿斯利康的计算化学家们需要将来自不同软件的分析结果整合在一起，宝贵的实践和精力就在这种低效的整合工作中消散得无影无踪。再次，由于这些普通软件在统计分析功能方面的缺憾，很多时候甚至无法得到令人信服的精确的统计分析结果。而且这些传统软件的运算速度也是一个令人诟病的话题，它们不仅运行速度慢，而且无法支持庞大的数据表，计算化学家们不得不把需要分析啊庞大数据表分割成若干个小块进行分析。此外，这些传统统计分析软件的另外一个短板是它们在数据可视化和图形化方面的欠缺，它们无法将枯燥的统计分析结果以生动形象的方式展现出来。据说这些化学化学家们后来选择了JMP，一直使用至今。