2022-yilda ulkan vositalar katta kimyoni rivojlantirdi
Bu yil ulkan ma'lumotlar to'plamlari va ulkan asboblar olimlarga kimyo bilan ulkan miqyosda shug'ullanishga yordam berdi
tomonidanAriana Remmel
Kredit: ORNLdagi Oak Ridge yetakchilik hisoblash markazi
Oak Ridge milliy laboratoriyasidagi Frontier superkompyuteri kimyogarlarga avvalgidan ham murakkabroq molekulyar simulyatsiyalarni amalga oshirishga yordam beradigan yangi avlod mashinalarining birinchisidir.
Olimlar 2022-yilda juda katta asboblar yordamida katta kashfiyotlar qilishdi. Kimyoviy jihatdan yetarli sun'iy intellektning so'nggi tendentsiyasiga asoslanib, tadqiqotchilar kompyuterlarga misli ko'rilmagan miqyosda oqsil tuzilmalarini bashorat qilishni o'rgatib, katta yutuqlarga erishdilar. Iyul oyida Alphabet kompaniyasiga tegishli DeepMind tuzilmalarni o'z ichiga olgan ma'lumotlar bazasini nashr etdi.deyarli barcha ma'lum oqsillar—100 milliondan ortiq turlardan 200 milliondan ortiq individual oqsillar — AlphaFold mashina o'rganish algoritmi tomonidan bashorat qilinganidek. Keyin, noyabr oyida Meta texnologik kompaniyasi AI algoritmi yordamida oqsillarni bashorat qilish texnologiyasidagi yutuqlarini namoyish etdi.ESMFoldHali ekspertlar tomonidan ko'rib chiqilmagan bosmadan oldingi tadqiqotda Meta tadqiqotchilari ularning yangi algoritmi AlphaFold kabi aniq emas, balki tezroq ekanligini xabar qilishdi. Tezlikning oshishi tadqiqotchilarga atigi 2 hafta ichida 600 million tuzilmani bashorat qilish imkonini berdi (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).
Vashington universiteti (UW) tibbiyot maktabining biologlari yordam bermoqdakompyuterlarning biokimyoviy imkoniyatlarini tabiat shablonidan tashqariga kengaytirishmashinalarga noldan boshlab maxsus oqsillarni taklif qilishni o'rgatish orqali. UW dan Devid Beyker va uning jamoasi oddiy ko'rsatmalarni iterativ ravishda takomillashtirish yoki mavjud tuzilmaning tanlangan qismlari orasidagi bo'shliqlarni to'ldirish orqali oqsillarni loyihalashi mumkin bo'lgan yangi AI vositasini yaratdilar (Fan2022, DOI:10.1126/science.abn2100). Jamoa shuningdek, bir nechta oqsil subbirliklarining 3D shakllari va yig'ilishlaridan boshlab, ularni samarali yaratish uchun zarur bo'lgan aminokislotalar ketma-ketligini aniqlay oladigan yangi ProteinMPNN dasturini taqdim etdi (Fan2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964Ushbu biokimyoviy jihatdan aqlli algoritmlar olimlarga yangi biomateriallar va farmatsevtika mahsulotlarida ishlatilishi mumkin bo'lgan sun'iy oqsillar uchun chizmalar yaratishda yordam berishi mumkin.
Kredit: Ian C. Haydon/UW Protein Dizayn Instituti
Mashinani o'rganish algoritmlari olimlarga ma'lum funktsiyalarni yodda tutgan holda yangi oqsillarni yaratishda yordam bermoqda.
Hisoblash kimyogarlarining ambitsiyalari o'sib borishi bilan molekulyar dunyoni simulyatsiya qilish uchun ishlatiladigan kompyuterlar ham o'sib bormoqda. Oak Ridge milliy laboratoriyasida (ORNL) kimyogarlar tarixda yaratilgan eng kuchli superkompyuterlardan birini birinchi marta ko'rishdi.ORNLning ekzaskalyar superkompyuteri Frontier, hisoblash arifmetikasining birligi bo'lgan soniyasiga 1 kvintilliondan ortiq suzuvchi operatsiyalarni hisoblagan birinchi mashinalar qatorida. Bu hisoblash tezligi amaldagi chempion, Yaponiyadagi Fugaku superkompyuteridan taxminan uch baravar tezroq. Keyingi yili yana ikkita milliy laboratoriya AQShda exascale kompyuterlarini taqdim etishni rejalashtirmoqda. Ushbu zamonaviy mashinalarning ulkan kompyuter quvvati kimyogarlarga yanada kattaroq molekulyar tizimlarni va uzoqroq vaqt oralig'ida simulyatsiya qilish imkonini beradi. Ushbu modellardan to'plangan ma'lumotlar tadqiqotchilarga kolbadagi reaksiyalar va ularni modellashtirish uchun ishlatiladigan virtual simulyatsiyalar o'rtasidagi farqni qisqartirish orqali kimyoda mumkin bo'lgan narsalar chegaralarini kengaytirishga yordam berishi mumkin. "Biz nazariy usullarimiz yoki modellarimizda bizni tajriba bizga haqiqat deb aytayotgan narsaga yaqinlashtiradigan nima etishmayotgani haqida savollar berishni boshlashimiz mumkin bo'lgan nuqtadamiz", dedi Ayova shtati universitetining hisoblash kimyogari va Exascale hisoblash loyihasi loyihasi rahbari Tereza Vindus sentyabr oyida C&EN nashriga. Exascale kompyuterlarida ishlaydigan simulyatsiyalar kimyogarlarga yangi yoqilg'i manbalarini ixtiro qilish va yangi iqlimga chidamli materiallarni loyihalashda yordam berishi mumkin.
Mamlakat bo'ylab, Kaliforniyaning Menlo Park shahrida SLAC milliy akselerator laboratoriyasi o'rnatilmoqdaLinac Coherent Light Source (LCLS) uchun super ajoyib yangilanishlarbu kimyogarlarga atomlar va elektronlarning ultratez dunyosiga chuqurroq nazar tashlash imkonini berishi mumkin. Qurilma 3 km uzunlikdagi chiziqli tezlatgichda qurilgan bo'lib, uning qismlari 2 K gacha bo'lgan suyuq geliy bilan sovutiladi va bu rentgen nurlari erkin elektron lazeri (XFEL) deb ataladigan super yorqin, supertez yorug'lik manbasini ishlab chiqaradi. Kimyogarlar asboblarning kuchli impulslaridan molekulyar filmlar yaratish uchun foydalanishdi, bu ularga kimyoviy bog'lanishlarning shakllanishi va fotosintetik fermentlarning ishlay boshlashi kabi ko'plab jarayonlarni kuzatish imkonini berdi. "Femtosekundli chaqnashda siz atomlarning harakatsiz turganini, bitta atom bog'lanishlarining uzilishini ko'rishingiz mumkin", dedi Stenford universiteti va SLACda qo'shma lavozimlarda ishlaydigan materialshunos Leora Dresselhaus-Marais iyul oyida C&EN nashriga. LCLSga yangilanishlar olimlarga yangi imkoniyatlar kelgusi yil boshida mavjud bo'lganda rentgen nurlarining energiyasini yaxshiroq sozlash imkonini beradi.
Kredit: SLAC Milliy akselerator laboratoriyasi
SLAC Milliy Akselerator Laboratoriyasining rentgen lazeri Kaliforniyaning Menlo Park shahridagi 3 km uzunlikdagi chiziqli tezlatgichda qurilgan.
Bu yil olimlar uzoq kutilgan James Webb kosmik teleskopi (JWST) ning kashf etishda qanchalik kuchli bo'lishi mumkinligini ham ko'rishdi.koinotimizning kimyoviy murakkabligiNASA va uning hamkorlari — Yevropa kosmik agentligi, Kanada kosmik agentligi va Kosmik teleskop fan instituti — allaqachon yulduz tumanliklarining ko'zni qamashtiruvchi portretlaridan tortib, qadimgi galaktikalarning elementar barmoq izlarigacha bo'lgan o'nlab tasvirlarni nashr etishdi. 10 milliard dollarlik infraqizil teleskop koinotimizning chuqur tarixini o'rganish uchun mo'ljallangan ilmiy asboblar to'plami bilan bezatilgan. O'nlab yillar davomida ishlab chiqilgan JWST 4,6 milliard yil oldin paydo bo'lgan aylanuvchi galaktikaning tasvirini olish orqali muhandislarining kutganlaridan ham oshib ketdi, bu tasvirda kislorod, neon va boshqa atomlarning spektroskopik belgilari mavjud. Olimlar shuningdek, ekzoplanetdagi bug'li bulutlar va tumanlarning belgilarini o'lchab, astrobiologlarga Yerdan tashqarida yashashga yaroqli dunyolarni qidirishda yordam beradigan ma'lumotlarni taqdim etdilar.
Joylashtirilgan vaqt: 2023-yil 7-fevral