شیمی آیتی (IT) چیه؟!

سال اولی که رفتم دانشگاه رشته جدیدی اومده بود به اسم شیمی آیتی! بریم ببینیم چیه این رشته! ترم دوم دانشگاه آزاد نجف آباد بودم که توی یکی از درس های پایه ( ریاضی ) متوجه شدم یک نفر از دانشجوها رشتش شیمی آیتی بود. خود استاد هم تعجب کرده بود. چون این رشته تازه اضافه شده بود به گرایش های دانشگاه آزاد. میشه گفت این رشته ترکیبی از شیمی محاسباتی + شیمی‌انفورماتیک + کاربردهای کامپیوتری در شیمی باشه. در چند سال اخیر رشته های ترکیبی ( interdisciplinary – بین رشته ای) اهمیت زیادی پیدا کردن و جز مهم‌ترین ترندهای آموزشی و شغلی دنیا در ۱۰ سال اخیرن و سرعت رشدشون از رشته‌های کلاسیک خیلی بیشتره. اینا رشته‌هایی هستن که دو یا چند حوزه مختلف رو با هم ترکیب می‌کنن؛ مثل:

• زیست + فناوری اطلاعات → بیوانفورماتیک
• شیمی + دیتا + هوش مصنوعی → شیمی‌انفورماتیک / شیمی IT
• پزشکی + مهندسی → مهندسی پزشکی
• روانشناسی + اقتصاد → اقتصاد رفتاری
• حقوق + تکنولوژی → حقوق فناوری (Tech Law)
• هنر + کامپیوتر → طراحی دیجیتال و گیم دیزاین

دنیا داره به سمتی میره که داده ها زیاده و حل مسائل داره پیچیده تر میشه و مهارت های تک بعدی کافی نیستن. امروزه تقریباً هر مشکل واقعی، یک مشکل چندرشته‌ایه. مثلا الان داریم میبینیم که هوش مصنوعی داره توی همه ی رشته ها ورود میکنه. مثلا برای طراحی دارو جدید باید زیست، شیمی، هوش مصنوعی ترکیب بشن. یا برای ساخت خودروهای خودران نیاز به تخصص در رشته های برق، مکانیک و کامپیوتر هست. بازی‌سازی هم که میشه گفت ترکیبی از هنر، ریاضیات، برنامه‌نویسی و داستان‌نویسی هست. به همین دلیل شرکت‌ها دنبال آدمی هستن که پل بین دو دنیا باشه.

شیمی IT در دانشگاه‌ها (گرایش کاربردهای کامپیوتری در شیمی)

هدف از ایجاد رشته شیمی ایتی هم همین بوده. ترکیب دو دنیای شیمی کاربردی + فناوری اطلاعات/کامپیوتر. در این رشته، شیمی فیزیک، آلی، تجزیه، معدنی، برنامه‌نویسی (معمولاً Python، MATLAB، R) و کار با نرم‌افزارهای شیمی محاسباتی مثل Gaussian ، ChemDraw، Schrodinger و Avogadro تدریس میشه ( البته توی ایران فکر نکنم خیلی وارد این ابزارها بشن). از دیگه مباحثی که تدریس میشه:

• مدل‌سازی مولکولی و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری (Molecular Dynamics)
• دیتا ساینس در شیمی، یادگیری ماشین روی داده‌های شیمیایی
• شیمی انفورماتیک (Cheminformatics)

جالبه که بدونید در حدود سال های ۱۳۹۳ تا ۱۳۹۶ دانشگاه آزاد نجف‌آباد جزو اولین دانشگاه‌هایی بود که یک رشته/گرایش با عنوان «شیمی IT» یا «شیمی کاربردی–فناوری اطلاعات» ارائه کرد و شیمی IT در ایران فقط در چند دانشگاه آزاد به‌عنوان یک رشته داخلی تعریف شده بود نه به‌عنوان یک کد رشته رسمی وزارت علوم!

در دانشگاه های معتبر خارج از ایران ولی چیزی به نام شیمی IT نداریم! رشته اصلی که ترکیب این دو دنیا باشه Cheminformatics هست که در مقاطع کارشناسی ارشد (M.Sc) و دکتری (Ph.D) ارائه میشه. رشته اصلی دیگه Computational Chemistry هست که بسیار رایجه و درونش مباحث یادگیری ماشین (ML) در دانشگاه های معتبری مثل MIT ، Stanford و Cambridge تدریس میشه.

شیمی IT و هوش مصنوعی

به نظر من رشته شیمی مادر همه رشته هاست. ( حداقل یکی از مادراش هست D: ) رشته ای نیست که شیمی توش دخیل نباشه. از آناتومی انسان تا داروها، غذا، قطعات الکترونیکی و ساخت و ساز همه از «ماده» تشکیل شده‌اند، و علم بررسی ماده شیمی هست. شیمی IT + هوش مصنوعی ( Cheminformatics + AI / Computational Chemistry + Machine Learning ) حوزه‌ایه که الان تو دنیا ترند شماره یک شیمی و داروسازی شده. این ترکیب یکی از آینده‌دارترین مسیرهای علمی و شغلیه، چون تقریباً همهٔ مسائل مدرن شیمی و داروسازی به داده و الگوریتم وصل شدن. کاربردش چیست؟

• پیش‌بینی خواص مولکول‌ها با هوش مصنوعی
• طراحی دارو با روش‌های محاسباتی
• شبیه‌سازی واکنش‌ها به‌جای آزمایش پرهزینه
• آنالیز Big Data در صنایع نفت، پتروشیمی، داروسازی
• پیاده‌سازی سیستم‌های اتوماسیون آزمایشگاهی

شیمی + IT در صنعت (Cheminformatics / Bioinformatics)

در سطح جهانی، ترکیب شیمی و IT با نام‌های زیر شناخته میشه:

Cheminformatics (شیمی‌انفورماتیک)

این گرایش ترکیبی از شیمی + برنامه‌نویسی + دیتا ساینس + هوش مصنوعی هست و به پیش‌بینی سمیت مواد، بهینه‌سازی فرمولاسیون، طراحی مولکول‌های جدید، مدیریت بانک داده‌های شیمیایی و مدل‌های ML برای پیش‌بینی خواص مواد میپردازه.

Computational Chemistry (شیمی محاسباتی)

این گرایش با DFT (فیزیک مادهٔ چگال و علوم مواد) ، کوانتوم شیمی و شبیه‌سازی دینامیک مولکولی سر و کار داره و برای طراحی دارو ، طراحی کاتالیست جدید و تحلیل واکنش‌های پیچیده بدون آزمایشگاه ازش استفاده میشه

مسیر شغلی و درآمد شیمی IT

شیمی IT یکی از رشدکننده‌ترین حوزه‌ها در دنیا بین 2025–2035 است و فرصت های شغلی زیادی رو برای فرد تحصیل کرده میسازه:

• شرکت‌های داروسازی و بیوتک
• صنایع نفت، گاز، پتروشیمی
• آزمایشگاه‌های تحقیقاتی
• هوش مصنوعی در شیمی
• شرکت‌های استارتاپ طراحی دارو
• شرکت‌های نرم‌افزار تخصصی شیمی
• کار در خارج: کانادا، آلمان، هلند، آمریکا

درآمد متخصصین این رشته از 70,000 تا 180,000 دلار سالانه (بسته به کشور و تجربه) میرسه و توی ایران در حال حاضر بیشترین موقعیت شغلی این تخصص در شرکت های پتروشیمی هست که فرد میتونه به راحتی تا ۶۰ میلیون تومان در ماه از این مسیر کسب درآمد کنه.

ترکیب مهارت‌ها: شیمی IT + AI شما رو تبدیل میکنه به یکی از نیروی‌های کمیاب دنیا

کسی که بتونه در این رشته تخصص خودش رو در حوزه شیمی محاسباتی و برنامه نویسی بالا ببره و همچنین با ابزارهای هوش مصنوعی مثل Scikit-learn کار کنه آینده بسیار خوبی رو برای خودش رقم زده. بطور کلی مهارت های این گرایش رو میشه در ۴ قسمت تقسیم کرد:

۱) شیمی محاسباتی

• Gaussian
• Orca
• VASP
• MD (LAMMPS)

2) برنامه‌نویسی

• Python (خیلی مهم)
• pandas, numpy
• RDKit ← مهم‌ترین کتابخانه شیمی IT

3) هوش مصنوعی

• Scikit-learn
• PyTorch یا TensorFlow
• Graph Neural Networks (برای مولکول‌ها)

4) شیمی‌انفورماتیک واقعی

• Fingerprint ها
• featurization مولکولی
• QSAR modeling
• دیتاست‌های MoleculeNet, ChEMBL

سمت‌های شغلی در حوزه شیمی آیتی

AI Scientist (Chemistry) : کسی که از هوش مصنوعی برای تحلیل داده‌های شیمیایی و پیش‌بینی خواص مولکول‌ها استفاده میکنه. کارش شامل طراحی مدل‌های یادگیری ماشین برای شبیه‌سازی واکنش‌ها، کشف دارو و مواد جدیده.

Cheminformatics Scientist : متخصصی که داده‌های شیمیایی را برای شناسایی الگوهای مولکولی و ساختاری مدیریت، تحلیل و مدل‌سازی میکنه. از ابزارهایی مثل RDKit، QSAR/QSPR و دیتابیس‌های شیمیایی برای طراحی دارو یا مواد استفاده میکنه.

Computational Chemist : کسی که با شبیه‌سازی‌های کامپیوتری، DFT و Molecular Dynamics خواص مولکول‌ها و مواد را بررسی میکنه. هدفش پیش‌بینی رفتار مولکول‌ها و واکنش‌ها بدون آزمایشگاهه.

Machine Learning Scientist (Drug Discovery) : کسی که الگوریتم‌های یادگیری ماشین را برای شناسایی داروهای بالقوه و بهینه‌سازی ترکیبات دارویی به کار میبره. کارش شامل تحلیل دیتابیس‌های بزرگ شیمیایی و طراحی مدل‌هایی برای پیش‌بینی فعالیت بیولوژیکی مولکول‌هاست.

Materials Informatics Expert : متخصصی که با داده‌کاوی و هوش مصنوعی، مواد جدید و ترکیبات پیشرفته را طراحی و بهینه میکنه. تمرکزش روی شناسایی خواص مواد، شبیه‌سازی ساختارها و تسریع توسعه مواد برای باتری، کاتالیست یا نانو مواده.