Жаппай құралдар 2022 жылы үлкен химияны дамытты
Үлкен деректер жинақтары мен орасан зор аспаптар биылғы жылы ғалымдарға химияны үлкен ауқымда шешуге көмектесті
бойыншаАриана Реммель
Несие: ORNL-дегі Oak Ridge көшбасшылық есептеуіш қондырғысы
Oak Ridge Ұлттық зертханасындағы Frontier суперкомпьютері химиктерге бұрынғыдан да күрделі молекулалық модельдеуге көмектесетін жаңа буын машиналарының біріншісі болып табылады.
Ғалымдар 2022 жылы үлкен өлшемді құралдармен үлкен жаңалықтар ашты. Химиялық тұрғыдан сауатты жасанды интеллекттің соңғы тенденциясына сүйене отырып, зерттеушілер компьютерлерді бұрын-соңды болмаған ауқымда ақуыз құрылымдарын болжауды үйретіп, үлкен жетістіктерге жетті.Шілде айында Alphabet иелігіндегі DeepMind компаниясы құрылымдары бар мәліметтер базасын жарияладыбарлық дерлік белгілі белоктар— AlphaFold машиналық оқыту алгоритмі болжағандай, 100 миллионнан астам түрдегі 200 миллионнан астам жеке белоктар.Содан кейін, қараша айында Meta технологиялық компаниясы протеинді болжау технологиясындағы прогресті AI алгоритмі арқылы көрсетті.ESMFold.Мета зерттеушілері әлі тексерілмеген алдын ала жүргізілген зерттеуде олардың жаңа алгоритмі AlphaFold сияқты дәл емес, бірақ жылдамырақ екенін хабарлады.Жылдамдықтың жоғарылауы зерттеушілердің 2 апта ішінде 600 миллион құрылымды болжай алатынын білдірді (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).
Вашингтон университетінің (UW) медицина мектебінің биологтары көмектесудекомпьютерлердің биохимиялық мүмкіндіктерін табиғат үлгісінен тыс кеңейтумашиналарды нөлден бастап тапсырыс беруші ақуыздарды ұсынуға үйрету арқылы.UW-дан Дэвид Бейкер және оның командасы қарапайым нұсқаулар бойынша итерациялық жақсарту немесе бар құрылымның таңдалған бөліктері арасындағы бос орындарды толтыру арқылы ақуыздарды жобалай алатын жаңа AI құралын жасады (Ғылым2022, DOI:10.1126/science.abn2100).Команда сонымен қатар протеиннің бірнеше бөлімшелерінің жобаланған 3D пішіндері мен жинақтарынан басталып, содан кейін оларды тиімді ету үшін қажетті аминқышқылдарының ретін анықтай алатын ProteinMPNN жаңа бағдарламасын ұсынды (Ғылым2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964).Бұл биохимиялық тәжірибелі алгоритмдер ғалымдарға жаңа биоматериалдар мен фармацевтикада қолданылуы мүмкін жасанды ақуыздардың сызбаларын құруға көмектесуі мүмкін.
Несие: Ian C. Haydon/UW протеинді жобалау институты
Машиналық оқыту алгоритмдері ғалымдарға нақты функцияларды ескере отырып, жаңа ақуыздарды армандауға көмектеседі.
Есептеу химиктерінің амбициялары өскен сайын, молекулалық әлемді модельдеу үшін қолданылатын компьютерлер де өседі.Oak Ridge Ұлттық зертханасында (ORNL) химиктер бұрын-соңды жасалған ең қуатты суперкомпьютерлердің бірін көрді.ORNL компаниясының Exascale суперкомпьютері, Frontier, секундына 1 квинтиллионнан астам өзгермелі операцияларды есептейтін алғашқы машиналар арасында, есептеу арифметикасының бірлігі.Бұл есептеу жылдамдығы қазіргі чемпион, Жапониядағы Фугаку суперкомпьютерінен шамамен үш есе жылдам.Келесі жылы тағы екі ұлттық зертхана АҚШ-та үлкен компьютерлерді шығаруды жоспарлап отыр.Бұл заманауи машиналардың үлкен компьютерлік қуаты химиктерге одан да үлкен молекулалық жүйелерді және ұзақ уақыт шкалаларында модельдеуге мүмкіндік береді.Бұл модельдерден жиналған деректер зерттеушілерге колбадағы реакциялар мен оларды модельдеу үшін қолданылатын виртуалды модельдеу арасындағы алшақтықты қысқарту арқылы химияда мүмкін болатын нәрселердің шекарасын ілгерілетуге көмектесуі мүмкін.Тереза Виндус, Айовадағы есептеу химигі: «Біз теориялық әдістерімізде немесе модельдерімізде не жетіспейтіні туралы сұрақтар қоя бастаймыз, бұл бізді эксперименттің шындық деп көрсететініне жақындатады» Мемлекеттік университет пен жобаның жетекшісі Exascale Computing жобасы қыркүйек айында C&EN-ге хабарлады.Үлкен компьютерлерде жұмыс істейтін модельдеу химиктерге жаңа отын көздерін ойлап табуға және климатқа төзімді жаңа материалдарды жасауға көмектесуі мүмкін.
Ел бойынша Калифорния штатындағы Менло Паркте SLAC Ұлттық үдеткіш зертханасы орнатылудаLinac когерентті жарық көзіне (LCLS) supercool жаңартуларыБұл химиктерге атомдар мен электрондардың өте жылдам әлеміне тереңірек қарауға мүмкіндік береді.Нысан 3 км сызықты үдеткіште салынған, оның бөліктері рентгендік бос электронды лазер (XFEL) деп аталатын өте жарқын, өте жылдам жарық көзінің түрін алу үшін сұйық гелиймен 2 К дейін салқындатылған.Химиктер аспаптардың қуатты импульстарын молекулалық фильмдер жасау үшін пайдаланды, бұл оларға химиялық байланыстардың пайда болуы және фотосинтетикалық ферменттердің жұмыс істеуі сияқты көптеген процестерді көруге мүмкіндік берді.«Фемтосекундтық жарқылда сіз атомдардың бір орында тұрғанын, бір атомдық байланыстардың үзілгенін көре аласыз», - деді Леора Дрессельхаус-Марайс, Стэнфорд университетінде және SLAC-те бірлескен тағайындаулары бар материалтанушы ғалым, шілдеде C&EN.LCLS жаңартулары ғалымдарға келесі жылдың басында жаңа мүмкіндіктер пайда болған кезде рентген сәулелерінің энергиясын жақсырақ реттеуге мүмкіндік береді.
Кредит: SLAC Ұлттық үдеткіш зертханасы
SLAC Ұлттық үдеткіш зертханасының рентгендік лазері Калифорния штатындағы Менло Парктегі 3 км сызықтық үдеткіште құрастырылған.
Осы жылы ғалымдар көптен күткен Джеймс Уэбб ғарыштық телескопының (JWST) қаншалықты күшті екенін көрді.біздің ғаламның химиялық күрделілігі.NASA және оның серіктестері — Еуропалық ғарыш агенттігі, Канаданың ғарыш агенттігі және ғарыштық телескоп туралы ғылым институты жұлдызды тұмандықтардың таңғажайып портреттерінен бастап, ежелгі галактикалардың саусақ ізіне дейін ондаған суреттерді шығарды.Құны 10 миллиард доллар тұратын инфрақызыл телескоп біздің ғаламның терең тарихын зерттеуге арналған ғылыми құралдар жиынтығымен жабдықталған.Жасалған онжылдықтарда JWST оттегі, неон және басқа атомдардың спектроскопиялық белгілерімен 4,6 миллиард жыл бұрын пайда болған айналмалы галактиканың суретін түсіру арқылы инженерлерінің күткенінен асып түсті.Ғалымдар сонымен қатар экзопланетадағы буды бұлттар мен тұмандардың белгілерін өлшеп, астробиологтарға Жерден тыс жерде өмір сүруге болатын әлемдерді іздеуге көмектесетін деректер берді.
Жіберу уақыты: 07 ақпан 2023 ж