Массивдуу аспаптар 2022-жылы чоң химияны өнүктүргөн
Гиганттык маалымат топтому жана эбегейсиз аспаптар илимпоздорго быйыл химияны ири масштабда чечүүгө жардам берди
тарабынанАриана Реммел
Кредит: ORNLдеги Oak Ridge Leadership Computing Facility
Oak Ridge Улуттук лабораториясындагы Frontier суперкомпьютери химиктерге мурда болуп көрбөгөндөй татаал молекулярдык симуляцияларды жасоого жардам бере турган жаңы муундагы машиналардын биринчиси.
Окумуштуулар 2022-жылы чоңураак куралдар менен чоң ачылыштарды жасашты. Химиялык жактан компетенттүү жасалма интеллекттин соңку тенденциясына таянып, изилдөөчүлөр компьютерлерди белок структураларын болуп көрбөгөндөй масштабда болжолдоого үйрөтүп, чоң ийгиликтерге жетишти.Июль айында Alphabetге таандык DeepMind компаниясы түзүмдөрүн камтыган маалымат базасын жарыялагандээрлик бардык белгилүү белоктор— 100 миллиондон ашык түрдөгү 200 миллиондон ашык жеке протеиндер — AlphaFold машиналык үйрөнүү алгоритми тарабынан алдын ала айтылгандай.Андан кийин, ноябрда Meta технологиялык компаниясы протеинди болжолдоо технологиясындагы прогрессти AI алгоритми менен көрсөттү.ESMFold.Мета изилдөөчүлөрү рецензиялана элек препографиялык изилдөөдө алардын жаңы алгоритми AlphaFold сыяктуу так эмес, бирок тезирээк экенин билдиришти.Ылдамдыктын жогорулашы изилдөөчүлөр 2 жуманын ичинде 600 миллион структураны болжолдой аларын билдирген (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).
Вашингтон университетинин (UW) Медицина мектебинин биологдору жардам берип жатышаттабияттын үлгүсүнөн тышкары компьютерлердин биохимиялык мүмкүнчүлүктөрүн кеңейтүүмашиналарды нөлдөн баштап буйрутма протеиндерди сунуш кылууга үйрөтүү менен.UW'тин Дэвид Бейкер жана анын командасы протеиндерди итеративдик түрдө жөнөкөй сунуштар боюнча өркүндөтүү же учурдагы структуранын тандалган бөлүктөрүнүн ортосундагы боштуктарды толтуруу аркылуу долбоорлой турган жаңы AI куралын түзүштү.Илим2022, DOI:10.1126/science.abn2100).Команда ошондой эле протеиндин бир нече бөлүмчөлөрүнүн 3D фигураларынан жана жыйындыларынан башталып, андан кийин аларды эффективдүү кылуу үчүн керектүү аминокислота ырааттуулугун аныктай ала турган ProteinMPNN жаңы программасын чыгарды.Илим2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964).Бул биохимиялык түшүнүктүү алгоритмдер илимпоздорго жаңы биоматериалдарда жана фармацевтикада колдонула турган жасалма протеиндердин долбоорлорун түзүүгө жардам бере алат.
Кредит: Ian C. Haydon/UW протеинди долбоорлоо институту
Машина үйрөнүү алгоритмдери илимпоздорго белгилүү бир функцияларды эске алуу менен жаңы белокторду кыялданууга жардам берет.
Эсептөөчү химиктердин амбициялары өскөн сайын молекулярдык дүйнөнү симуляциялоо үчүн колдонулган компьютерлер да өсөт.Oak Ridge Улуттук лабораториясында (ORNL) химиктер эң күчтүү суперкомпьютерлердин бирин биринчи жолу көрүштү.ORNLдин экса масштабдуу суперкомпьютери, Frontier, секундасына 1 квинтиллиондон ашык калкып жүрүүчү операцияларды эсептеген биринчи машиналардын арасында, эсептөө арифметикасынын бирдиги.Бул эсептөө ылдамдыгы учурдагы чемпион, Япониядагы Фугаку суперкомпьютеринен болжол менен үч эсе ылдам.Кийинки жылы дагы эки улуттук лаборатория АКШда эң масштабдуу компьютерлерди чыгарууну пландаштырууда.Бул заманбап машиналардын компьютердик кубаттуулугу химиктерге андан да чоңураак молекулалык системаларды жана узак убакытка окшоштурууга мүмкүндүк берет.Ал моделдерден чогултулган маалыматтар изилдөөчүлөргө колбадагы реакциялар менен аларды моделдөө үчүн колдонулган виртуалдык симуляциялардын ортосундагы ажырымды кыскартуу аркылуу химияда мүмкүн болгон чектерди жылдырууга жардам бере алат.Тереза Виндус, Айова штатындагы эсептөөчү химиги: "Биз теориялык методдорубузда же моделдерибизде эмне жетишпейт деген суроону чындап бере баштай турган чекитте турабыз, бул эксперимент бизге чындык деп айтып жаткан нерсеге жакындатат". Мамлекеттик университет жана долбоордун жетекчиси Exascale Computing долбоору сентябрда C&ENге билдирди.Өтө масштабдуу компьютерлерде иштеген симуляциялар химиктерге жаңы отун булактарын ойлоп табууга жана климатка туруктуу материалдарды иштеп чыгууга жардам берет.
Өлкө боюнча, Калифорния штатындагы Менло Парк шаарында SLAC Улуттук тездетүүчү лабораториясы орнотулуудаLinac когеренттүү жарык булагына (LCLS) supercool жаңыртууларыБул химиктерге атомдор менен электрондордун өтө тез дүйнөсүн тереңирээк изилдөөгө мүмкүндүк берет.Объект 3 км сызыктуу тездеткичтин үстүнө курулган, анын бөлүктөрү суюк гелий менен 2 К чейин муздатылган, рентгендик эркин электрон лазери (XFEL) деп аталган абдан жаркыраган, супер ылдам жарык булагынын түрүн өндүрүү үчүн.Химиктер аспаптардын күчтүү импульстарын молекулярдык тасмаларды тартуу үчүн колдонушту, бул аларга химиялык байланыштардын түзүлүшү жана фотосинтетикалык ферменттердин иштеши сыяктуу сансыз процесстерди көрүүгө мүмкүндүк берди.Стэнфорд университетинде жана SLACда биргелешкен дайындоолор менен материал таануучу Леора Дрессельхаус-Марайс июль айында C&ENге: "Фемтосекунд жарк эткенде, сиз атомдордун токтоп турганын, бир атомдук байланыштар үзүлүп жатканын көрө аласыз" деди.LCLS жаңыртуулары илимпоздорго келерки жылдын башында жаңы мүмкүнчүлүктөр пайда болгондо рентген нурларынын энергиясын жакшыраак жөнгө салууга мүмкүндүк берет.
Кредит: SLAC Улуттук Accelerator Laboratory
SLAC Улуттук тездетүүчү лабораториясынын рентген лазери Калифорния штатындагы Менло Парктагы 3 км сызыктуу тездеткичке курулган.
Бул жылы илимпоздор көптөн күткөн Джеймс Уэбб космостук телескобу (JWST) канчалык күчтүү экенин көрүштү.биздин ааламдын химиялык татаалдыгы.НАСА жана анын өнөктөштөрү — Европа космостук агенттиги, Канаданын Космос агенттиги жана Космостук телескоп илими институту буга чейин жылдыз тумандарынын көз жоосун алган портреттеринен тартып байыркы галактикалардын элементардык манжаларынын издерине чейин ондогон сүрөттөрдү чыгарышкан.10 миллиард долларлык инфракызыл телескоп биздин ааламдын терең тарыхын изилдөөгө арналган илимий аспаптардын топтому менен кооздолгон.Ондогон жылдар бою түзүлүп жаткан JWST 4,6 миллиард жыл мурун пайда болгон кычкылтек, неон жана башка атомдордун спектроскопиялык белгилери менен айланган галактиканын сүрөтүн тартып, инженерлеринин күткөнүнөн ашып кетти.Окумуштуулар ошондой эле экзопланетадагы буулуу булуттардын жана тумандардын кол тамгаларын өлчөп, астробиологдорго Жерден тышкаркы жашоого мүмкүн болгон дүйнөлөрдү издөөгө жардам бере турган маалыматтарды беришкен.
Посттун убактысы: 07-февраль 2023-ж