Химия компьютера: какова роль химии в компьютерах

Если ваш пытливый ум хочет знать, есть ли какая-либо связь между компьютерными науками, инженерией и химией или нет — тогда эта статья для вас. Из названия темы у вас есть два разных предметных аспекта — химия, информатика и инженерия. Если вы хотите связать их друг с другом, сначала вам нужно знать определение химии, информатики и инженерии.

Связь между информатикой, инженерией и химией

Химия – это отрасль науки, изучающая свойства вещества и изменения, которые оно претерпевает. Пример — таяние льда, кипящая или замерзающая вода (физическое изменение), ржавчина на железе (химическое изменение). Информатика и инженерия (CSE) — это академическая программа, которая объединяет области компьютерной инженерии и информатики, предоставляя знания о вычислительных системах как в аппаратном, так и в программном обеспечении Windows, Linux, Mac, Android и многое другое.

Сначала, если вы пойдете в раздел «Информатика и инженерия», вы найдете компьютер, который является его основной частью. Компьютер состоит из аппаратного и программного обеспечения. Программное обеспечение сообщает оборудованию, что делать. Аппаратное обеспечение — это физическая часть компьютера. Он включает в себя корпус компьютера, центральный процессор (ЦП), монитор, мышь, клавиатуру, компьютерное хранилище данных, графическую карту, звуковую карту, динамики и материнскую плату. CPU называют мозгом компьютера. Он извлекает данные, обрабатывает их и выдает результат. Процессоры сделаны в основном из элемента, называемого кремнием. Кремний довольно распространен в земной коре и является полупроводником. Это означает, что в зависимости от того, какие материалы вы добавите к нему, он может проводить ток при приложении к нему напряжения. Это «переключатель, который заставляет процессор работать». Кремний — это химический элемент с символом «Si» и атомным номером 14. Это твердый, хрупкое кристаллическое твердое вещество с сине-серым металлическим блеском, четырехвалентный металлоид и полупроводник. Материнская плата состоит из слоев, между которыми заключена медь из стекловолокна. Медь — это химический элемент с символом «Cu» и атомным номером 29. Это мягкий, ковкий и пластичный металл с очень высокой тепло- и электропроводностью.

В компьютере есть два типа памяти — первичная память и вторичная память. Память — это часть компьютера, в которой хранится информация. Чем больше программ запущено в вашей системе, тем больше памяти вам, вероятно, потребуется. В некотором смысле память подобна вашему письменному столу. RAM и ROM являются основной памятью. ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) состоит из триггеров, бистабильной схемы, состоящей из четырех-шести транзисторов. Транзисторы изготовлены из полупроводниковых химических элементов, обычно кремния, который относится к современной группе 14 (ранее группа IV) в периодической таблице элементов. Германий, еще один элемент группы 14, используется вместе с кремнием в специализированных транзисторах. ПЗУ (память только для чтения) имеет возможность постоянного хранения информации. ПЗУ состоит из декодера и логических элементов ИЛИ в одном корпусе ИС. Большинство затворов изготовлены из полевых МОП-транзисторов (полевых транзисторов металл-оксид-полупроводник). Составные логические вентили И-ИЛИ-инверсия (AOI) и ИЛИ-И-инверсия (OAI) часто используются в схемотехнике, потому что их конструкция с использованием полевых МОП-транзисторов проще и эффективнее, чем сумма отдельных вентилей.

Теперь, если вы перейдете к химии, вы увидите, что химики не только заняты своими стеклянными колбами, но и используют компьютеры для работы со своими приборами. Они строят свои результаты, пишут свои исследовательские статьи, используя различные компьютерные программы. Вычислительная химия — это раздел химии, который использует компьютерное моделирование для решения химических задач. Он использует методы теоретической химии, включенные в эффективные компьютерные программы, для расчета структуры и свойств молекул и твердых тел. Она обширна и может быть использована для изучения всех форм материи, а именно твердой, жидкой, газообразной и плазменной.

Например, фармацевтическая промышленность использует вычислительную химию (CC) для скрининга многих соединений, чтобы найти наилучшие возможные молекулы лекарств для связывания определенного белкового кармана, или они проводят скрининг нескольких полиморфов конкретной молекулы лекарства, чтобы найти наиболее стабильные полиморфы при комнатной температуре. Эти процедуры скрининга помогают отраслям промышленности во много раз снизить стоимость производства лекарств, по которым они могут продавать лекарство, поскольку окончательные испытания с реальными экспериментами теперь нужно проводить только с очень небольшим набором соединений. С недавними радикальными улучшениями в области искусственного интеллекта наблюдается огромный всплеск использования CC в фармацевтической промышленности. Комбинируя искусственный интеллект с CC, миллионы молекул лекарств проходят скрининг, чтобы найти потенциальных кандидатов для медицинского применения.

Итак, с учетом приведенного выше обсуждения можно сказать, что между химией, компьютерными науками и инженерией существует основная связь. Вы не можете думать о компьютерных науках и технике без химии, а также о химии.