Mjetet masive përparuan kiminë e madhe në vitin 2022
Sete gjigante të dhënash dhe instrumente kolosale i ndihmuan shkencëtarët të merren me kiminë në shkallë gjigante këtë vit.
ngaAriana Remmel
Kredia: Oak Ridge Leadership Computing Facility në ORNL
Superkompjuteri Frontier në Laboratorin Kombëtar Oak Ridge është i pari i një brezi të ri makinash që do t'i ndihmojë kimistët të kryejnë simulime molekulare më komplekse se kurrë më parë.
Shkencëtarët bënë zbulime të mëdha me mjete shumë të mëdha në vitin 2022. Duke u bazuar në trendin e fundit të inteligjencës artificiale kimikisht kompetente, studiuesit bënë përparime të mëdha, duke i mësuar kompjuterët të parashikojnë strukturat e proteinave në një shkallë të paparë. Në korrik, kompania DeepMind, në pronësi të Alphabet, publikoi një bazë të dhënash që përmbante strukturat epothuajse të gjitha proteinat e njohura—Mbi 200 milionë proteina individuale nga mbi 100 milionë specie—siç parashikohet nga algoritmi i të mësuarit automatik AlphaFold. Pastaj, në nëntor, kompania teknologjike Meta demonstroi përparimin e saj në teknologjinë e parashikimit të proteinave me një algoritëm të inteligjencës artificiale të quajturESMFoldNë një studim paraprak që ende nuk është shqyrtuar nga kolegët, studiuesit e Meta raportuan se algoritmi i tyre i ri nuk është aq i saktë sa AlphaFold, por është më i shpejtë. Shpejtësia e shtuar do të thotë që studiuesit mund të parashikojnë 600 milionë struktura në vetëm 2 javë (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).
Biologët në Shkollën e Mjekësisë të Universitetit të Uashingtonit (UW) po ndihmojnëzgjerojnë aftësitë biokimike të kompjuterëve përtej shabllonit të natyrësduke i mësuar makinat të propozojnë proteina të personalizuara nga e para. David Baker i UW dhe ekipi i tij krijuan një mjet të ri të inteligjencës artificiale që mund të dizajnojë proteina duke përmirësuar në mënyrë iterative udhëzimet e thjeshta ose duke plotësuar boshllëqet midis pjesëve të zgjedhura të një strukture ekzistuese (Shkencë2022, DOI:10.1126/science.abn2100Ekipi gjithashtu prezantoi një program të ri, ProteinMPNN, i cili mund të fillojë nga forma dhe bashkësi të projektuara 3D të nënnjësive të shumëfishta të proteinave dhe më pas të përcaktojë sekuencat e aminoacideve të nevojshme për t'i bërë ato në mënyrë efikase (Shkencë2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964Këto algoritme të zgjuara biokimikisht mund t'i ndihmojnë shkencëtarët në ndërtimin e planeve për proteinat artificiale që mund të përdoren në biomateriale dhe produkte farmaceutike të reja.
Kredia: Ian C. Haydon/Instituti i UW për Dizajnimin e Proteinave
Algoritmet e të mësuarit automatik po i ndihmojnë shkencëtarët të krijojnë proteina të reja duke pasur parasysh funksione specifike.
Ndërsa ambiciet e kimistëve kompjuterikë rriten, rriten edhe kompjuterët që përdoren për të simuluar botën molekulare. Në Laboratorin Kombëtar Oak Ridge (ORNL), kimistët panë për herë të parë një nga superkompjuterët më të fuqishëm të ndërtuar ndonjëherë.Superkompjuteri ekzaskalë i ORNL-së, Frontier, është ndër makinat e para që llogaritin më shumë se 1 kuintilion operacione lundruese për sekondë, një njësi e aritmetikës llogaritëse. Kjo shpejtësi llogaritëse është rreth tre herë më e shpejtë se kampioni në fuqi, superkompjuteri Fugaku në Japoni. Vitin e ardhshëm, dy laboratorë të tjerë kombëtarë planifikojnë të debutojnë kompjuterë ekzaskalë në SHBA. Fuqia e jashtëzakonshme kompjuterike e këtyre makinave të teknologjisë së fundit do t'u lejojë kimistëve të simulojnë sisteme molekulare edhe më të mëdha dhe në afate kohore më të gjata. Të dhënat e mbledhura nga këto modele mund t'i ndihmojnë studiuesit të shtyjnë kufijtë e asaj që është e mundur në kimi duke ngushtuar hendekun midis reaksioneve në një balonë dhe simulimeve virtuale të përdorura për t'i modeluar ato. "Jemi në një pikë ku mund të fillojmë të bëjmë pyetje të vërteta rreth asaj që mungon në metodat ose modelet tona teorike që do të na afronin me atë që një eksperiment na tregon se është reale", tha për C&EN në shtator Theresa Windus, një kimiste llogaritëse në Universitetin Shtetëror të Ajovës dhe udhëheqëse e projektit me Projektin e Kompjuterizimit Ekzaskalë. Simulimet e kryera në kompjuterë ekzaskalë mund t'i ndihmojnë kimistët të shpikin burime të reja karburanti dhe të projektojnë materiale të reja rezistente ndaj klimës.
Në të gjithë vendin, në Menlo Park, Kaliforni, Laboratori Kombëtar i Përshpejtuesve SLAC po instalonpërmirësime supercool për Burimin Koherent të Dritës Linac (LCLS)Kjo mund t'u lejojë kimistëve të shikojnë më thellë në botën ultra të shpejtë të atomeve dhe elektroneve. Objekti është ndërtuar mbi një përshpejtues linear 3 km, pjesë të të cilit ftohen me helium të lëngshëm deri në 2 K, për të prodhuar një lloj burimi drite super të ndritshëm dhe super të shpejtë të quajtur lazer me elektrone të lira me rreze X (XFEL). Kimistët kanë përdorur pulset e fuqishme të instrumenteve për të bërë filma molekularë që i kanë mundësuar atyre të shikojnë procese të panumërta, të tilla si formimi i lidhjeve kimike dhe enzimat fotosintetike që fillojnë të funksionojnë. "Në një shkëndijë femtosekondë, mund të shihni atomet të qëndrojnë në vend, lidhjet e vetme atomike të prishen", tha për C&EN në korrik Leora Dresselhaus-Marais, një shkencëtare materialesh me emërime të përbashkëta në Universitetin Stanford dhe SLAC. Përmirësimet në LCLS do t'u lejojnë gjithashtu shkencëtarëve të akordojnë më mirë energjitë e rrezeve X kur aftësitë e reja të bëhen të disponueshme në fillim të vitit të ardhshëm.
Kredia: Laboratori Kombëtar i Përshpejtuesve SLAC
Lazeri me rreze X i Laboratorit Kombëtar të Përshpejtuesve SLAC është ndërtuar në një përshpejtues linear 3 km në Menlo Park, Kaliforni.
Këtë vit, shkencëtarët panë gjithashtu se sa i fuqishëm mund të jetë Teleskopi Hapësinor James Webb (JWST) i shumëpritur për zbulimin e...kompleksiteti kimik i universit tonëNASA dhe partnerët e saj - Agjencia Hapësinore Evropiane, Agjencia Hapësinore Kanadeze dhe Instituti i Shkencës së Teleskopit Hapësinor - kanë publikuar tashmë dhjetëra imazhe, nga portrete verbuese të mjegullnajave yjore deri te gjurmët elementare të galaktikave të lashta. Teleskopi infra të kuq prej 10 miliardë dollarësh është i pajisur me grupe instrumentesh shkencore të dizajnuara për të eksploruar historinë e thellë të universit tonë. Dekada të tëra në ndërtim e sipër, JWST tashmë i ka tejkaluar pritjet e inxhinierëve të tij duke kapur një imazh të një galaktike rrotulluese siç dukej 4.6 miliardë vjet më parë, e kompletuar me nënshkrime spektroskopike të oksigjenit, neonit dhe atomeve të tjera. Shkencëtarët gjithashtu matën nënshkrime të reve me avull dhe mjegullës në një ekzoplanetë, duke ofruar të dhëna që mund të ndihmojnë astrobiologët të kërkojnë botë potencialisht të banueshme përtej Tokës.
Koha e postimit: 07 shkurt 2023