2022-жылы чоң химияны өнүктүргөн массалык куралдар
Гиганттык маалыматтар топтомдору жана эбегейсиз зор аспаптар окумуштууларга быйыл химияны ири масштабда чечүүгө жардам берди
тарабынанАриана Реммел
Кредит: ORNLдеги Оак Ридж лидерлик эсептөө борбору
Оак Ридж улуттук лабораториясындагы Frontier суперкомпьютери химиктерге мурдагыдан да татаал молекулярдык симуляцияларды жасоого жардам бере турган жаңы муундагы машиналардын биринчиси.
Окумуштуулар 2022-жылы өтө чоң шаймандар менен чоң ачылыштарды жасашкан. Химиялык жактан компетенттүү жасалма интеллекттин акыркы тенденциясына таянып, изилдөөчүлөр компьютерлерге белоктун түзүлүшүн болуп көрбөгөндөй масштабда алдын ала айтууну үйрөтүп, чоң ийгиликтерге жетишти. Июль айында Alphabet компаниясына таандык DeepMind компаниясы ... түзүлүштөрүн камтыган маалымат базасын жарыялаган.дээрлик бардык белгилүү белоктор—100 миллиондон ашык түрдүн 200 миллиондон ашык жеке белоктору — AlphaFold машиналык үйрөнүү алгоритми тарабынан алдын ала айтылгандай. Андан кийин, ноябрь айында Meta технологиялык компаниясы жасалма интеллект алгоритми менен белокту алдын ала айтуу технологиясындагы жетишкендиктерин көрсөттү.ESMFoldБасып чыгарууга чейинки изилдөөдө, азырынча эксперттик кароодон өтө элек, Meta изилдөөчүлөрү жаңы алгоритми AlphaFold сыяктуу так эмес, бирок тезирээк экенин билдиришкен. Ылдамдыктын жогорулашы изилдөөчүлөргө болгону 2 жуманын ичинде 600 миллион түзүлүштү алдын ала айта алгандыгын билдирген (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).
Вашингтон университетинин (UW) медицина мектебинин биологдору жардам берип жатышаткомпьютерлердин биохимиялык мүмкүнчүлүктөрүн жаратылыштын шаблонунан тышкары кеңейтүүмашиналарга нөлдөн баштап заказ боюнча белокторду сунуштоону үйрөтүү менен. UWден Дэвид Бейкер жана анын командасы жөнөкөй тапшырмаларды кайталап жакшыртуу же бар болгон структуранын тандалган бөлүктөрүнүн ортосундагы боштуктарды толтуруу аркылуу белокторду долбоорлой турган жаңы жасалма интеллект куралын түзүштү (Илим2022, DOI:10.1126/science.abn2100). Ошондой эле, команда бир нече белок суббирдиктеринин 3D формаларын жана жыйындыларын иштеп чыгуудан баштап, аларды натыйжалуу түзүү үчүн керектүү аминокислота ырааттуулугун аныктай турган жаңы ProteinMPNN программасын сунуштады (Илим2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964Бул биохимиялык жактан акылдуу алгоритмдер окумуштууларга жаңы биоматериалдарда жана фармацевтикада колдонула турган жасалма белоктордун долбоорлорун түзүүгө жардам бере алат.
Автордук укук: Иан К. Хайдон/Уэльс Университетинин Белок Дизайн Институту
Машина үйрөнүү алгоритмдери окумуштууларга белгилүү бир функцияларды эске алуу менен жаңы белокторду ойлоп табууга жардам берип жатат.
Эсептөө химиктеринин амбициялары өскөн сайын, молекулярдык дүйнөнү симуляциялоо үчүн колдонулган компьютерлер да өсүүдө. Оак-Ридж улуттук лабораториясында (ORNL) химиктер тарыхтагы эң күчтүү суперкомпьютерлердин бирин биринчи жолу көрүштү.ORNL компаниясынын эксраскалай суперкомпьютери Frontier, секундасына 1 квинтиллиондон ашык калкып жүрүүчү операцияларды, эсептөө арифметикасынын бирдигин эсептеген алгачкы машиналардын бири. Бул эсептөө ылдамдыгы учурдагы чемпион, Япониядагы Fugaku суперкомпьютеринен үч эсе тез. Кийинки жылы дагы эки улуттук лаборатория АКШда эксазкалей компьютерлерин чыгарууну пландаштырууда. Бул заманбап машиналардын компьютердик кубаттуулугу химиктерге андан да чоңураак молекулярдык системаларды жана узак убакыт аралыгында симуляциялоого мүмкүндүк берет. Бул моделдерден чогултулган маалыматтар изилдөөчүлөргө колбадагы реакциялар менен аларды моделдөө үчүн колдонулган виртуалдык симуляциялардын ортосундагы ажырымды кыскартуу менен химияда мүмкүн болгон нерселердин чектерин кеңейтүүгө жардам берет. "Биз эксперименттин реалдуу экенин айтып жаткан нерсеге жакындата турган теориялык методдорубузда же моделдерибизде эмне жетишпейт деген суроолорду бере баштаган учурда турабыз", - деди Айова мамлекеттик университетинин эсептөө химиги жана Exascale эсептөө долбоорунун долбоорунун жетекчиси Тереза Виндус сентябрь айында C&ENге. Эксазкалей компьютерлеринде иштетилген симуляциялар химиктерге жаңы отун булактарын ойлоп табууга жана климатка туруктуу жаңы материалдарды иштеп чыгууга жардам берет.
Өлкө боюнча, Калифорния штатынын Менло Парк шаарында SLAC Улуттук акселератор лабораториясы орнотулуудаLinac Coherent Light Source (LCLS) үчүн супер сонун жаңыртууларбул химиктерге атомдордун жана электрондордун өтө ылдам дүйнөсүнө тереңирээк көз чаптырууга мүмкүндүк берет. Объект 3 км сызыктуу акселератордо курулган, анын бөлүктөрү 2 К чейин суюк гелий менен муздатылат, бул рентгендик эркин электрон лазери (XFEL) деп аталган өтө жаркыраган, өтө ылдам жарык булагынын бир түрүн өндүрүү үчүн жүргүзүлөт. Химиктер аспаптардын күчтүү импульстарын молекулярдык тасмаларды жасоо үчүн колдонушкан, бул аларга химиялык байланыштардын пайда болушу жана фотосинтетикалык ферменттердин иштеши сыяктуу сансыз процесстерди көрүүгө мүмкүндүк берген. "Фемтосекунддук жаркылдаганда атомдордун кыймылсыз турганын, бир атомдук байланыштардын үзүлгөнүн көрүүгө болот", - деп билдирди Стэнфорд университетинде жана SLACта биргелешип иштеген материал таануучу Леора Дресселхаус-Мараис июль айында C&ENге. LCLS жаңыртуулары окумуштууларга жаңы мүмкүнчүлүктөр келерки жылдын башында жеткиликтүү болгондо рентген нурларынын энергиясын жакшыраак жөнгө салууга мүмкүндүк берет.
Кредит: SLAC Улуттук акселератор лабораториясы
SLAC Улуттук акселератор лабораториясынын рентген лазери Калифорниянын Менло Парк шаарындагы 3 км узундуктагы сызыктуу акселераторго курулган.
Бул жылы окумуштуулар көптөн күткөн Джеймс Уэбб космостук телескобунун (JWST) канчалык күчтүү экенин көрүштү.биздин ааламдын химиялык татаалдыгыNASA жана анын өнөктөштөрү — Европа космос агенттиги, Канада космос агенттиги жана Космостук телескоп илим институту — жылдыз тумандуулуктарынын көз жоосун алган портреттеринен тартып, байыркы галактикалардын элементардык манжа издерине чейин ондогон сүрөттөрдү жарыялашты. 10 миллиард долларлык инфракызыл телескоп биздин ааламдын терең тарыхын изилдөө үчүн иштелип чыккан илимий аспаптардын топтому менен кооздолгон. Ондогон жылдар бою иштелип чыккан JWST 4,6 миллиард жыл мурун пайда болгон айланма галактиканын сүрөтүн тартып, инженерлеринин күтүүлөрүнөн ашып түштү, анда кычкылтек, неон жана башка атомдордун спектроскопиялык белгилери бар. Окумуштуулар ошондой эле экзопланеттеги бууланган булуттардын жана тумандуулуктун белгилерин өлчөштү, бул астробиологдорго Жерден тышкары жашоого ылайыктуу дүйнөлөрдү издөөгө жардам бере турган маалыматтарды берди.
Жарыяланган убактысы: 2023-жылдын 7-февралы