¿Solapamiento entre la informática y la química?

Question

No se trata de una pregunta sobre la química en sí, sino más bien sobre la perspectiva de la química.

¿Qué tipo de oportunidades surgen cuando se solapan la química y la informática? Estoy estudiando informática, pero antes de ir a la universidad tenía (y sigo teniendo) una profunda pasión por la química. Mis mejores notas siempre fueron en química, pero decidí seguir el camino de la informática porque también es una de mis pasiones. Se ha presentado la oportunidad de hacer una doble licenciatura en compsci y química y tengo curiosidad por saber si merece la pena.

Mis conocimientos de química son bastante escasos (una limitación de la educación secundaria), pero como he dicho, era mi asignatura más fuerte y, por alguna razón, simplemente encaja conmigo. A menudo he pasado noches sin dormir leyendo libros de texto de química y revistas en línea porque me fascina.

No busco mayores perspectivas de trabajo (ya trabajo tanto en compsci como programador como en química en una empresa de cigarrillos electrónicos), busco más bien una búsqueda más satisfactoria del conocimiento. Aunque es irrelevante, mi universidad ha inaugurado recientemente un nuevo edificio dedicado principalmente a la química, por lo que las instalaciones son recientes y el profesorado es experto y la enseñanza es moderna. Me gustaría mucho aprovechar la oportunidad, pero no estoy seguro de si un programa de química de nivel universitario me va a satisfacer.

Answer 1

Echa un vistazo a lista de software de química computacional . Le ofrece una visión general de cómo se utilizan los ordenadores en la química. Muchos de ellos caen más en el campo de la física química, algunos en el quimioinformática por nombrar sólo algunos. Así que definitivamente hay muchos lugares donde contribuir al uso de los ordenadores en la química. Si eres capaz de mezclar la ingeniería de software y la propia ciencia de forma adecuada, las posibilidades son inmensas.

En cuanto a la última pregunta, sea cual sea el campo de la química que elijas, puedes contribuir a los programas que se utilizan en él. No existe un código científico completo. Y el nivel universitario es un requisito necesario para hacer ciencia razonable. Concéntrate en los modelos y las matemáticas entre bastidores y todo vendrá por añadidura.

Answer 2

Llego tarde a la fiesta y todo el mundo aquí ha sugerido cómo la experiencia en informática puede contribuir a la química. Voy a hacer un poco de eso, pero también señalar cómo la experiencia en química podría contribuir potencialmente a algunas oportunidades (muy selectas) de CS.

Me encuentro en una situación similar a la tuya. Recientemente he declarado una doble titulación en Química y Matemáticas Aplicadas-Ciencias de la Computación porque me gustan ambas asignaturas. En un principio, tenía previsto hacer una doble licenciatura en Ciencias de la Computación puras, pero nuestro departamento de ciencias de la computación está lleno de profesores horribles y las matemáticas son un problema. Pero nuestro departamento de ciencias de la computación está lleno de profesores horribles y el de matemáticas está lleno de profesores increíbles, así que me metí con calzador en la otra.

La química computacional es uno de los muchos campos en los que la CS y la química se solapan hoy en día. No es obvio, pero hay muchos, muchos otros, ya que las personas que son buenas con los ordenadores y la ciencia son más raras de lo que deberían. Muchos laboratorios, incluso los que no son de naturaleza computacional, dependen de algún tipo de modelado básico. Actualmente trabajo con un grupo de nanopartículas, y el investigador principal se quejaba recientemente de que la mayoría de sus estudiantes graduados no podían programar nada para salvar sus vidas.

Si no es así, nuestro campo siempre puede necesitar algunos buenos desarrolladores de software. Tal vez esté un poco mimado, pero algunas de nuestras supuestas suites de software "de vanguardia" tienen que ser parcialmente recompiladas cada vez que se lanzan y sufren el bloqueo espontáneo de los módulos de comunicación, lo que hace necesario reiniciar varios ordenadores para que las cosas vuelvan a funcionar. Para mí es bastante obvio que muchas de las cosas fueron diseñadas por un desarrollador de software y no por un científico en activo, como el millón de botones que hay que pulsar para cargar los datos y trabajar con ellos, y la recalcitrancia general de dicho software para escupir varios tipos de datos.

Si no quieres trabajar en ese problema, seguimos luchando con el tema de cómo compartir código y modelos/datos. Todo se está trasladando a los ordenadores, y la investigación no es una excepción. Los investigadores siguen intentando averiguar cómo compartir archivos con facilidad, almacenarlos y publicarlos (más de un estudio ha ido a la imprenta como una carta sin nada de código adjunto).

En última instancia, no sé lo que quieres. Basado en sus últimos párrafos, esto probablemente no es lo que estaba buscando, pero ya que abrió con una pregunta acerca de la superposición entre dos campos, y no cómo uno podría contribuir a la otra, estoy dejando esto aquí como ideas acerca de cómo varios campos pueden potencialmente interactuar.

P.D. Como ejemplo interesante, la tesis doctoral de Philip Guo giraba en torno a la cuestión de cómo el mismo código podía dar los mismos resultados cuando se ejecutaba en diferentes sistemas, a pesar de los diferentes entornos. La cuestión le llevó a crear una herramienta (creo que Python) que permite ejecutar simulaciones en un entorno seguro (y por tanto idéntico) sin pérdida de rendimiento. http://www.pgbovine.net/PhD-memoir.htm

Answer 3

La química computacional es un campo enorme. El Premio Nobel de Química 2013 se concedió a los investigadores que sentaron las bases para que la química computacional moderna avanzara, y es esencialmente un comentario del comité del Premio Nobel de Química sobre la importancia de la química computacional. Los modelos informáticos son especialmente críticos para desarrollar una comprensión de los sistemas a los que es difícil (o imposible) acceder experimentalmente.

En esencia, se trata de crear modelos matemáticos sobre el comportamiento de las moléculas y los átomos, escribir programas para resolverlos y ejecutarlos en ordenadores (normalmente masivos). La dinámica molecular es una actividad habitual, y consiste en simular un puñado de moléculas que siguen un puñado de reglas (cómo chocan, cómo giran, cómo se atraen o repelen, etc.). Cuanta más potencia de cálculo se tenga, más moléculas se podrán simular y, por tanto, mejores serán las extrapolaciones a escalas mayores. Las simulaciones que se realizan en superordenadores pueden proporcionar un vínculo directo entre lo microscópico (moléculas) y lo macroscópico (propiedades de los fluidos, como la viscosidad o la conductividad). Escribir programas que se ejecuten (y se ejecuten eficazmente) en los superordenadores implica muchas partes móviles, la mayoría de las cuales son pura ciencia informática.

Si tienes una formación en informática y entras en un programa de grado en química, o vas a trabajar en una empresa química donde trabajas con químicos, tendrás una ventaja gracias a tus habilidades computacionales, y tendrás la intuición para pensar en los problemas de una manera computacional, cuyo valor no puede ser exagerado. Como ya se ha mencionado, los modelos informáticos se utilizan a menudo en la química, por lo que la fluidez en la programación es importante. Por otro lado, tendrás que ponerte al día con las matemáticas y la física, lo que supone un tipo de intuición diferente que quizá no tengan otros.

Los laboratorios nacionales y las universidades realizan una gran cantidad de trabajos de química computacional, mientras que la industria de I+D lo hace en menor medida (debido, entre otras razones, a la falta de acceso a suficientes recursos informáticos y a la dificultad de obtener resultados de aplicación inmediata). Las empresas farmacéuticas son los gorilas de 800 libras de la química computacional industrial. Sin embargo, si busca trabajo en la industria, piense en la ingeniería química. La ingeniería química es otro campo enorme con un número igualmente enorme de oportunidades (léase: fruta al alcance de la mano) para alguien con una inclinación computacional.

Answer 4

En resumen:

• química cuántica, si te gusta la química académica,
• quimioinformática/bioinformática, si te gusta más la química industrial, farmacéutica,
• simulaciones en nanotecnología, si no te asusta un poco la física, y te gustan los campos interdisciplinares

En largo: La química cuántica / las simulaciones moleculares son agradables e interesantes, pero hay dos posibles contras principales (dependiendo de su gusto):

• El control de calidad suele estar muy orientado a la academia. Aunque se utiliza en la industria también, la gente de QC generalmente se ciñe a la academia o a las pequeñas empresas de empresas de software científico. Sólo tienes que buscar en Google anuncios de trabajo para tener una idea idea, antes de tomar cualquier decisión importante.
• Es posible que llegue tarde a la fiesta. QC tiene muchas implementaciones, la mayoría de ellas en antiguos dialectos de FORTRAN. Hay incluso más algoritmos no implementados algoritmos no implementados, sin embargo puede ser difícil empezar un proyecto desde cero, y puede encontrar doloroso spagetthicoding en FORTRAN si se une a otros.

Hay que tener en cuenta que, en ese sentido, la gente de la simulación molecular (mecánica molecular, MD basada en MM, etc.) es muy similar a la gente de la química cuántica.

La quimioinformática es un campo diferente y, por lo general, requiere otro tipo de matemáticas (mucho más orientadas al aprendizaje automático/estadística):

• La quimioinformática es mucho menos popular en el mundo académico, y la comunidad académica es mucho más pequeña, en cambio es mucho más popular en la industria. Si buscas trabajos de "química computacional", la mayor parte de los anuncios serán de algún tipo de quimioinformática.
• Por lo general, requiere grandes bases de datos (fiables) que pueden limitar su investigación a determinados campos. Sin embargo, hay algunos usos innovadores de cheminfo, por ejemplo, el realizado por el grupo Grzybowski en Notheastern para digitalizar las bases de datos de síntesis química.
• Este campo tiene una relación casi incestuosa con la industria farmacéutica, por lo que si no es su principal interés, la mayoría de los temas pueden resultarle aburridos.

Campos combinados: siempre hay mezclas interesantes de teoría y cálculo (y experimento), véase, por ejemplo, el trabajo de Christofer Wilmer sobre el diseño de MOF.

Las simulaciones para la nanotecnología deberían ser similares a las de la química cuántica, aunque se trata de un campo emergente con una cultura ligeramente diferente, bases de código mucho menos establecidas y mucha más diversidad de teorías. Suele ser un campo en el que chocan físicos, ingenieros y químicos. También significa que hay que tener una idea más clara de lo que se hace. Es esencialmente el Salvaje Oeste. Según mi experiencia, los grupos experimentales de nanotecnología también están mucho más dispuestos a colaborar con gente computacional/teórica que los químicos clásicos y tienen una relación mucho más íntima con las máquinas y los datos cuantitativos que, por ejemplo, los químicos orgánicos.

Una advertencia Sin embargo: Los chicos de la computación científica son inteligentes y todo en muchos sentidos, pero la mayoría de ellos son HORRIBLES programadores. Con programadores horribles me refiero a gente que nunca ha oído hablar del control de versiones, que no prueba su código adecuadamente y que está dispuesta a escribir código totalmente indocumentado e ilegible en lenguajes que a la mayoría de los programadores se les pone la piel de gallina. Es un campo en el que incluso el software de visualización está escrito en FORTRAN. Esto puede ser un enorme pro o un enorme contra, dependiendo de su situación.

Answer 5

Estudia Python (más rápido de aprender) o Java (mejor pagado) si eres químico. NO estudies química si eres un desarrollador.

Las universidades lanzan toneladas de químicos al mercado laboral. El mismo ritmo que en los años 60. Pero no hay puestos de trabajo porque en los años 60 se necesitaban muchos químicos para hacer funcionar una fábrica. Ahora, gracias a la automatización, sólo se necesita uno.

Antes cada provincia de Europa tenía una fábrica de productos químicos. Europa trasladó los procesos de producción sucios a India/China debido a las estrictas leyes medioambientales europeas.

Si estudias química ahora, cambia de carrera. En serio.