Ang dagkong mga himan nagpalambo sa dagkong kemistri sa 2022
Ang higanteng mga set sa datos ug dagkong mga instrumento nakatabang sa mga siyentista sa pag-atubang sa kemistri sa dako nga sukod karong tuiga
pinaagi saAriana Remmel
Kredito: Oak Ridge Leadership Computing Facility sa ORNL
Ang Frontier supercomputer sa Oak Ridge National Laboratory mao ang una sa bag-ong henerasyon sa mga makina nga makatabang sa mga chemist sa paghimo sa mga molecular simulation nga mas komplikado kaysa kaniadto.
Ang mga siyentista nakahimo og dagkong mga nadiskobrehan gamit ang mga himan nga dako kaayo og gidak-on niadtong 2022. Base sa bag-o nga uso sa artipisyal nga paniktik nga may katakus sa kemikal, ang mga tigdukiduki nakahimo og dakong mga lakang, nga nagtudlo sa mga kompyuter sa pagtagna sa mga istruktura sa protina sa usa ka wala pa sukad nga sukod. Niadtong Hulyo, ang kompanya nga gipanag-iya sa Alphabet nga DeepMind nagpatik og database nga adunay mga istruktura sahalos tanan nga nailhan nga mga protina—200 milyon ka indibidwal nga mga protina gikan sa kapin sa 100 milyon nga mga espisye—sama sa gitagna sa machine learning algorithm nga AlphaFold. Dayon, niadtong Nobyembre, ang kompanya sa teknolohiya nga Meta nagpakita sa pag-uswag niini sa teknolohiya sa pagtagna sa protina gamit ang usa ka AI algorithm nga gitawag ogESMFoldSa usa ka preprint nga pagtuon nga wala pa masusi sa mga kaedad, ang mga tigdukiduki sa Meta nagtaho nga ang ilang bag-ong algorithm dili sama ka tukma sa AlphaFold apan mas paspas. Ang dugang nga katulin nagpasabut nga ang mga tigdukiduki makatagna og 600 milyon nga mga istruktura sulod lang sa 2 ka semana (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).
Ang mga biologist sa University of Washington (UW) School of Medicine nagtabangpagpalapad sa mga kapabilidad sa biokemikal sa mga kompyuter lapas sa template sa kinaiyahanpinaagi sa pagtudlo sa mga makina sa pagpropose og mga bespoke nga protina gikan sa wala. Si David Baker sa UW ug ang iyang team nakahimo og bag-ong AI tool nga makadisenyo og mga protina pinaagi sa balik-balik nga pagpaayo sa mga simpleng prompt o pinaagi sa pagpuno sa mga kal-ang tali sa pinili nga mga bahin sa usa ka kasamtangang istruktura (Siyensya2022, DOI:10.1126/science.abn2100). Ang team nagpagawas usab og bag-ong programa, ang ProteinMPNN, nga makasugod gikan sa gidisenyo nga 3D nga mga porma ug mga asembliya sa daghang mga subunit sa protina ug dayon mahibal-an ang mga han-ay sa amino acid nga gikinahanglan aron mahimo kini nga episyente (Siyensya2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964Kining mga algorithm nga hanas sa biokemikal makatabang sa mga siyentista sa paghimo og mga blueprint para sa artipisyal nga mga protina nga magamit sa bag-ong mga biomaterial ug mga parmasyutiko.
Kredito: Ian C. Haydon/UW Institute for Protein Design
Ang mga algorithm sa machine learning nakatabang sa mga siyentista sa paghanduraw og bag-ong mga protina nga adunay espesipikong mga gimbuhaton sa hunahuna.
Samtang nagkadako ang ambisyon sa mga computational chemist, nagkadako usab ang mga kompyuter nga gigamit sa pagsundog sa kalibutan sa molekula. Sa Oak Ridge National Laboratory (ORNL), nakita sa mga chemist ang usa sa labing gamhanang supercomputer nga nahimo sukad.Ang exascale supercomputer sa ORNL, ang Frontier, usa sa mga unang makina nga nakakalkula og sobra sa 1 quintillion nga naglutaw nga operasyon kada segundo, usa ka yunit sa computational arithmetic. Kana nga katulin sa pag-compute mga tulo ka pilo nga mas paspas kay sa nagharing kampeon, ang supercomputer nga Fugaku sa Japan. Sa sunod tuig, duha pa ka nasudnong laboratoryo ang nagplano nga mag-debut sa mga exascale computer sa US. Ang dako nga gahum sa kompyuter niining mga state-of-the-art nga makina magtugot sa mga chemist sa pag-simulate sa mas dagkong mga sistema sa molekula ug sa mas taas nga mga timescale. Ang datos nga nakolekta gikan niadtong mga modelo makatabang sa mga tigdukiduki sa pagduso sa mga utlanan sa kung unsa ang posible sa kemistri pinaagi sa pagpahumok sa kal-ang tali sa mga reaksyon sa usa ka flask ug sa mga virtual simulation nga gigamit sa pagmodelo niini. "Naa na kita sa punto diin makasugod na kita sa pagpangutana bahin sa kung unsa ang nawala gikan sa atong mga teoretikal nga pamaagi o mga modelo nga makapaduol kanato sa kung unsa ang gisulti kanato sa usa ka eksperimento nga tinuod," si Theresa Windus, usa ka computational chemist sa Iowa State University ug project lead sa Exascale Computing Project, nagsulti sa C&EN kaniadtong Septyembre. Ang mga simulation nga gipadagan sa mga exascale nga kompyuter makatabang sa mga chemist sa pag-imbento og bag-ong mga tinubdan sa sugnod ug pagdesinyo og bag-ong mga materyales nga makasugakod sa klima.
Sa tibuok nasud, sa Menlo Park, California, ang SLAC National Accelerator Laboratory nag-instalarsupercool nga mga pag-upgrade sa Linac Coherent Light Source (LCLS)nga makatugot sa mga chemist sa pagtan-aw og mas lawom sa ultrafast nga kalibutan sa mga atomo ug mga electron. Ang pasilidad gitukod sa usa ka 3 km nga linear accelerator, diin ang mga bahin niini gipabugnaw sa liquid helium hangtod sa 2 K, aron makahimo og usa ka klase sa superbright, superfast light source nga gitawag og X-ray free-electron laser (XFEL). Gigamit sa mga chemist ang kusgan nga mga pulso sa mga instrumento aron makahimo og mga molecular movie nga nakapahimo kanila sa pagtan-aw sa daghang mga proseso, sama sa pagporma sa mga chemical bond ug mga photosynthetic enzyme nga molihok. "Sa usa ka femtosecond flash, makita nimo ang mga atomo nga nagbarog, ang single atomic bond nabungkag," si Leora Dresselhaus-Marais, usa ka materials scientist nga adunay hiniusa nga mga appointment sa Stanford University ug SLAC, nagsulti sa C&EN kaniadtong Hulyo. Ang mga pag-upgrade sa LCLS magtugot usab sa mga siyentista nga mas maayo nga i-tune ang mga enerhiya sa X-ray kung ang bag-ong mga kapabilidad magamit na sa sayong bahin sa sunod tuig.
Kredito: SLAC National Accelerator Laboratory
Ang X-ray laser sa SLAC National Accelerator Laboratory gitukod sa usa ka 3 km nga linear accelerator sa Menlo Park, California.
Karong tuiga, nakita usab sa mga siyentista kung unsa ka gamhanan ang dugay nang gipaabot nga James Webb Space Telescope (JWST) alang sa pagpadayag sakemikal nga pagkakomplikado sa atong unibersoAng NASA ug ang mga kauban niini—ang European Space Agency, ang Canadian Space Agency, ug ang Space Telescope Science Institute—nakapagawas na og daghang mga imahe, gikan sa mga makabungog nga hulagway sa mga stellar nebulae hangtod sa mga elemental fingerprint sa karaang mga galaksiya. Ang $10 bilyon nga infrared telescope gidayandayanan og mga suite sa mga siyentipikong instrumento nga gidisenyo aron masuhid ang lawom nga kasaysayan sa atong uniberso. Sulod sa mga dekada nga paghimo, ang JWST milabaw na sa mga gilauman sa mga inhenyero niini pinaagi sa pagkuha og imahe sa usa ka nagtuyok nga galaksiya sama sa hitsura niini 4.6 bilyon ka tuig ang milabay, kompleto sa spectroscopic signatures sa oxygen, neon, ug uban pang mga atomo. Gisukod usab sa mga siyentista ang mga signature sa mga panganod ug gabon sa usa ka exoplanet, nga naghatag og datos nga makatabang sa mga astrobiologist sa pagpangita og mga kalibutan nga posibleng mapuy-an lapas sa Yuta.
Oras sa pag-post: Pebrero 07, 2023