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Einführung in die Chemoinformatik

Lernen in der Chemie

Von Daten zum Wissen

Abb.1
Allgemeiner Lernprozess

In der Chemie findet, wie in allen Naturwissenschaften, ein Lernprozess statt, um Wissen zu erlangen bzw. zu vervollständigen. Dieser Prozess wird durch die Chemoinformatik unterstützt und beschleunigt.Am Anfang des Lernens stehen Einzelbeobachtungen und das Sammeln von Fakten. Aus diesen Fakten können Regeln oder Gesetzmäßigkeiten abgeleitet werden, die bestimmte Informationen enthalten. Um letztendlich ein allgemeingültiges Modell aufzustellen, kann durch Abstraktion und Verallgemeinerung, aus Information Wissen erworben werden.

Lernprozesse

Abb.2
Induktives und deduktives Lernen
  • Im induktiven Lernprozess werden aus den gesammelten, experimentellen Fakten oder Beobachtungen allgemeine Aussagen getroffen. Mit ihnen kann entweder ein Modell generiert (modellabhängig) oder ein Analogieschluss (datenabhängig) gezogen werden.
  • Abstraktion: Mit den bisher erhaltenen Informationen können durch Verallgemeinerung Modelle oder Gesetzmäßigkeiten aufgestellt werden, die sich im nächsten Schritt abstrahieren lassen. Es wird somit versucht, die Beobachtungen zu verallgemeinern um damit Vorhersagen zu treffen und somit Wissen zu erlangen. Hierin liegt der Schwerpunkt der Chemoinformatik, da unterschiedliche Computermethoden angewandt bzw. entwickelt werden, wie z.B. Statistik, Mustererkennung, Neuronale Netze, Genetische Algorithmen, Expertensysteme oder andere mathematische Modelle.
  • Im deduktiven Lernen werden aufgrund bestimmter Regelungen logische Ableitungen von Aussagen aus anderen Aussagen getroffen. So können aus Berechnungen (Quanten-, Molekülmechanik), Optimierungsverfahren oder statistische Auswertungen ebenfalls empirische Modelle aufgestellt werden, die die Ergebnisse aus dem Experiment (Messdaten oder Reaktionen) stützen, aber auch verwerfen lassen.
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