Dieses Buch behandelt die Computerapplikationen im Zeitraum 1970 bis 2000 in der Mitteldeutschen Chemieindustrie. Dabei wird die Wirkung von Algorithmen der Computerchemie in der Produktionssphäre dargestellt. Zusätzlich zu diesen fachlich-mathematischen Darstellungen werden reportageartig Stimmungsbilder über diese damals neue Disziplin der Chemie eingeblendet, also ein kulturhistorischer Background gegeben. Damit entsteht zugleich ein historischer Abriss der Chemieindustrie in Mitteldeutschland. Die Applikationen der Computerchemie bilden damals den Versuch der Modernisierung einer an sich im Althergebrachten verharrenden Chemie. Besonders die Einführung der Fuzzy-Set-Theorie stellt jedoch die allein auf Machtausübung organisierten Leitungsstrukturen vor fast unlösbare Probleme. Die Breite der Applikationen von der Moleküldarstellung, der Datenbankrecherche, Fuzzy-Prozesskontrolle der Simulation der Karzinogenität und des Sensorbaus und des Bioabbaus basiert auf einer geschickten multivariaten Verwendung der Algorithmen.
Der Computereinsatz in der Chemie beginnt in den 60er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts mit der numerischen Berechnung von Aufgabenstellungen aus der Physikalischen Chemie und der Quantenchemie. Doch mit wesentlich verbesserten Speichertechniken folgt bereits 10 Jahre später ein weiteres Aufgabengebiet mit dem Aufbau großer, chemieorientierter Datenbanken. Wiederum ein neues Arbeitsfeld entsteht mit der Verarbeitung von figürlichen Gebilden, den Valenzstrichformeln.
Anfangs steht das Operieren mit Molekülgraphen in der Computerchemie vor einer technischen Hürde. Niemand weiß, wie man in der Rechnerebene mit Figuren operieren kann und vor allem, wie diese Figuren überhaupt in den Rechner zu portieren sind. Heute ist die letztgenannte Aufgabe softwaremäßig relativ einfach gelöst.
In der Chemie werden etwa ab Mitte der 60er-Jahre die ersten Datenbanken für NMR-, MS-, IR- oder UV/VIS-Spektren aufgebaut. Sie wachsen schnell von 103 auf 106 Spektren pro Analysenmethode an. Wirklich produktiv lässt sich in der Strukturaufklärung aber mit diesen Datenbanken erst arbeiten, als es gelingt, die spektralen Informationen mit den Strukturen zu verknüpfen. Etwas später entstehen die Datenbanken mit abgespeichertem Wissen zum Aufbau der rechnergestützten Syntheseplanung.
Die Klassifizierung von gemessenen oder simulierten Daten erfolgt in den 70er- und 80er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts zunächst mit Mustererkennungsverfahren, wie z. B. mit Verfahren der Clusteranalyse [4.1] oder der Hauptkomponentenanalyse [4.2], später aber dominant mittels Neuronaler Netze [4.3] (Tab. 4.1).
Aus den Konnektivitätsparametern von Kier und Hall gemäß Gl. 2-1 und Gl. 2-2 ergeben sich für das Moleküldesign einige Konsequenzen. Will man auf der Basis bestehenden Wissens neue Stoffe mit besseren Wirkeigenschaften kreieren, scheint es wesentlich, ökonomischer mit diesen Konnektivitäten zu arbeiten, als eine rechnergestützte Syntheseplanung auszuführen. Eine Syntheseplanung könnte zwar prinzipiell neues Wissen generieren, doch die Wahrscheinlichkeit, eine völlig neue Synthese zu finden, ist relativ gering und ziemlich kostenaufwendig.
Die Buna-Werke betrieben eine moderne zentrale Abwasserkläranlage mit einem Durchsatz von ca. 1,1∗ 104 m3/h. Jeder produzierende Betriebsteil war zudem mit einem Mehrkammersystem zur Produktzurückhaltung für den Havariefall versehen. Eine Laboranalytik kontrollierte im Schichtsystem die Einhaltung staatlich festgelegter Grenzwerte und eine mobile Kanalkontrollgruppe überwachte zusätzlich die Einhaltung des Einleitungsverbotes von Produktabfällen oder Fehlchargen.
Für computergestützte Simulatoren existieren zwei Anwendungsbereiche: Einmal dienen Simulatoren zur Darstellung komplexer Bewegungsabläufe, z. B. zur Darstellung von Andockvorgängen im dreidimensionalen Raum zur Katalyse- oder Wirkstoffforschung. Zum anderen können Simulatoren zur Substitution von chemischen Experimenten in der Lehre eingesetzt werden. Zu beiden Aufgabenbereichen werden nachfolgend Beispiele aufgeführt.
Reiche Bodenschätze an Braunkohle und Mineralsalzen bilden im 19. Jahrhundert die Basis für den Aufbau der Chemischen Industrie in Mitteldeutschland. Zunächst sind es aber nicht die Chemiker, die die Entwicklung der Region prägen, sondern zwei Energiepioniere: Carl Adolf Riebeck und Dr. Walter Rathenau.
Computerapplikationen in der Mitteldeutschen Chemieregion – ein historischer Abriss
Verfasst von
Prof. Dr. Bernhard Adler
Copyright-Jahr
2019
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-59056-0
Print ISBN
978-3-662-59055-3
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-59056-0
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