化學計量學

化學計量學（chemometrics）是一門應用數學、統計學和計算機技術的原理和方法來處理化學數據的學問，它是分析化學的三級學科，化學計量學可以優化化學量測過程，並從化學量測數據中最大限度地提取有用的化學信息，與其他以理論計算的化學分支如量子化學不同的是，化學計量學是以化學實驗數據為基礎的學科，其一切理論和方法都是建立在試驗數據的基礎上的。

概念與應用

國際化學計量學學會給化學計量學作出了如下的定義：

化學計量學是一門通過統計學或數學方法將對化學體系的測量值與體系的狀態之間建立聯繫的學科。

化學計量學的研究覆蓋了很廣泛的範圍，其所涉及的不同方法均可以應用於化學。化學計量學可以應用於優化實驗方法以獲得較好的實驗數據（如實驗參數的最優化、實驗設計、信號處理等）；同時化學計量學還可以從這些數據中獲取有用的信息（如數據的統計處理、模式識別、模擬等）。

總之，化學計量學的任務就是儘量在其所研究的方法與這些方法在化學中的應用之間建立一種聯繫。

化學計量學的興起

興起的背景

• 計量經濟學的產生：1920年代開始的大蕭條時代對西方經濟體系產生了嚴重的衝擊，同時也衝擊到了傳統的經濟學領域，一些經濟學家試圖引入數學和統計學的方法研究和分析經濟現象，以期避免經濟的劇烈周期性波動。他們引入了數學中的主成分分析、因子分析等方法，對經濟走勢、股票價位等海量信息進行處理，獲得了空前的成功。
• 儀器分析技術的發展：進入20世紀之後，隨着物理學和工程技術的發展，化學科學發生了質的變化，從早期的描述性的定性學科，逐漸轉變為定量科學，各種光譜、質譜、核磁共振譜、光度分析等技術的產生和分析儀器的出現更是將化學的定量程度和精確性帶到一個新的階段，同時也產生了大量的數據，如何處理和應用這些由儀器產生的海量數據成為化學家面臨的一個難題

化學計量學的產生

化學計量學的產生始於計量學與化學數據的結合。化學領域出現的海量數據與此前在經濟學領域出現的海量數據具有相似性，這提示化學家們應用計量經濟學的處理方法來處理化學問題，1960年代，Crawford以及Morrison以計量學方法處理質譜數據取得成功，證明了化學數據也就有「結構」的，而且可以利用這種內在結構獲得有用的信息，從此開啟了化學計量學的大門。但是他們應用的方法還僅僅是計量經濟學方法的簡單移植，雖然取得成功但並非最適合化學數據的處理方法。

1972年Bruce Kowalski發展了適應於化學數據的處理方法「線性學習機器」程序，這是一套全新的並專門適用於化學領域的方法，這個方法的誕生標誌着化學計量學的產生。同年，Svante wold根據化學與測量學的英文單詞創造了chemometrics一詞，即中文的化學計量學。

1974年，國際化學計量學學會成立，標誌着化學計量學作為一門新型學科得到了國際學術界的承認。

化學計量學的發展

隨着計算科學和化學分析的發展，人們對物質世界的認識越來越深刻，各種測量手段層出不窮，人們面對的測量數據也越來越多，電子計算機的出現和迅速發展更是極大地刺激了化學計量學的發展。現在的化學計量學不僅僅應用於多維化學數據的處理，還與化學工程相結合，為化學工程優化決策提供理論指導；與藥物化學相結合研究定量構效關係，是合理藥物設計的一個理論基礎。

化學計量學方法

• 早期的化學計量學處理數據應用的都是計量經濟學的方法如：主成分分析法、因子分析、典型相關性方法等
• 1970年代出現了線性學習機器、非線性映射等方法轉麼用於處理化學數據
• 1980年代微型計算機逐漸普及，出現了專家系統和數據庫技術
• 1990年代出現了人工神經網絡、模擬退火算法、遺傳算法等方法
• 中文化學計量計算器

參見

• 分析化學
• 計算化學
• 量子化學
• 俞汝勤