有机结构解析专家系统CAMOS的研制

本文系统地介绍了有机结构解析专家系统CAMOS（Computer Automatted Manipulation of Organic Structures)的研制，建立结构解析专家系统的目的是应用计算机人工智能技术，充分应用化学家的知识和经验，模拟结构解析的思维过程，辅助各种现代结构分析手段，达到用计算机自动解析结构的目的。本文分七个部分介绍CAMOS系统。第一部分介绍系统整体设计和组织以及运行环境。第二部分介绍亚结构的生成和描述。系统从未知物的分子式出发，采用迭代法生成所有符合元素组成的亚结构。生成过程分为两级，先由分子式生成元素组成亚结构（ECSS)，再由EGSS生成键性亚结构（BASS)。然后描述BASS的元素性质（EA)和键性质（BA)。根据集合论，将BASS看成一个集合，则EA和BA为两个子集，通过对EA和BA进行逻辑运算，可以判断任意两个BASS之间是否能成键，生成的亚结构可以用已知的化的亚结构集合。第三部分介绍分子整体结构的生成。作者根据图论，提出了分子结构树生成算法，即用经过挑选的亚结构在一定的约束条件下来构造分子结构树，一棵完整的结构树即为一个候选结构，它必须符合分子式和联接性。算法可迭代生成所有的结构树。生成的候选结构用亚结构联接矩阵SSCM表示。为了减少组合过程中所占存储量，缩短生成时间，本系统中采用了SSGM变换技术，即，将生成的一个候选结构的SSGM进行穷举变换，可得到所有候选结构的SSGM，这对于含多个亚结构的分子的结构生成很有效。第四部分介绍作者提出的一种新的亚结构编码SSTNC（Substructure Tree Numerial Gode)。这种编码可用于亚结构参与结构变换的过程。在GAMOS中，SSTNC用于生成候选分子结构的二维联接表。SSTNC具有很好的唯一性，可减少重复结构的生成。第五部分介绍候选结构的验证。有两个策略，一是模拟候选结构的碳－13核磁共振谱，与未知物的实验谱比较，比较的方法有谱峰个数比较和化学位移比较，去掉与实验谱不符合的候选结构。二是用相似度经验公式计算模拟谱与实验谱的相似性，按相似度排队。第六部分介绍结构的显示。CAMOS系统移植了R.E.Carhart报导的结构显示程序，设计了接口，生成的二维联接表可直接用于结构的显示。最后以一个实例演示CAMOS的解析过程。CAMOS系统目前只是个模型系统，可在小型机或微机上运行。程序用FORTRAN－77语言编写。系统的功能将随着库中内容的增加和推理规则的严格而加强。