2.3. Программа ChemComb

Программа ChemComb сравнительно проста, но подразумевает сравнительно большие временные затраты пользователя при интерпретации результатов. Однако при этом она помогает обеспечить нахождение полного набора одномаршрутных механизмов, построенных из ограниченного числа заранее заданных типов элементарных реакций. В следующей главе будет подробно описано, как метод, заложенный в основу программы, может быть использован вручную (без компьютера). Здесь мы опишем программу в более математизированном виде.

В основу алгоритма положено простейшее (и весьма неполное) кодирование элементарных реакций. Каждой элементарной реакции ставится в соответствие кортеж (неупорядоченный набор целых чисел или символов, допускающий повторения). Каждое число в кортеже идентифицирует разрыв или образование одной связи между конкретными типами атомов. Понижение порядка связи рассматривается как разрыв одной связи большей кратности и образование одной связи меньшей кратности. Аналогичным образом рассматривается и увеличение порядка связи. Итоговая реакция рассматривается с тех же позиций, что и элементарные реакции. Кортежи, поставленные в соответствие элементарным реакциям, называютсяэлементарными формулами(a_i), а кортеж, поставленный в соответствие итоговой реакции, –простейшей формулой превращения. Путь реакции, приводящий к заданному итоговому уравнению, лежит (в простейшем случае) через разрывы и образования связей, описываемые простейшей формулой превращения, т.е., элементарные формулы, взятые вместе, даютg:

a₁a₂a_n =g.

Например, если a₁= (1, 2, 4) иa₂= (2, 4, 3), тоa₁a₂= (1, 2, 2, 3, 4, 4). Кортежgможет содержать также коды изменения других связей. В этом случаеgназываютрасширенной формулой превращения.Если в расширенной формуле превращения есть коды разрыва (образования), которые не входят в минимальную формулу превращения, то они должны быть скомпенсированы кодами образования (разрыва) однотипных связей.

В качестве исходных данных алгоритм использует библиотеку характерных типов реакций, хранящуюся в виде текстового файла, и формулу превращения, сформированную пользователем по специальным таблицам. Программа последовательно перебирает все записи в библиотеке, осуществляя поиск таких элементарных реакций, для которых a_i g. Результаты поиска оформляются в виде текстового файла, который может быть отредактирован пользователем. Часть реакций может быть удалена, а другие добавлены. Далее программа реализует поиск всех сочетанийm,m– 1,m– 2, …, 2 стадий из конечного спискаnстадий (nm), сформированных пользователем в окончательном варианте. Программа автоматически выбирает те из них, для которых выполняется указанное выше условие, и заносит их в файл результатов поиска. Останов происходит по окончании перебора всех сочетаний. Предусмотрена такжевозможность проверки сочетаний с повторениями, если вgсодержатсяповторения чисел. Результаты далее нуждаются в корректировке иинтерпретации.

2.4. Программа ChemNet

Программа ChemNet также подробно описана в следующей главе, а здесь мы опишем лишь основы алгоритма. В программу вводятся исходные вещества, ограничения на генерируемые стадии и вещества, а также прообразы элементарных стадий – трансформации, аналогичные тем, которые используются вChemComb, но закодированные исчерпывающе (и однозначно идентифицируемые). Программа превращает исходные вещества в другие вещества, используя при этом трансформации. Затем трансформации применяются к пополненному списку веществ (исходные вещества плюс вещества, полученные на предыдущем этапе). Затем процедура повторяется вновь и вновь до тех пор как новые вещества не перестанут формироваться благодаря действию ограничений.