Воситаҳои азим дар соли 2022 кимиёи бузургро пешрафта карданд
Маҷмӯаҳои бузурги додаҳо ва асбобҳои бузург имсол ба олимон дар ҳалли масъалаҳои химия дар миқёси бузург кумак карданд.
аз ҷонибиАриана Реммел
Акс: Маркази ҳисоббарории роҳбарии Оак Ридж дар ORNL
Суперкомпютери Frontier дар Лабораторияи миллии Оак Ридж аввалин аз насли нави мошинҳост, ки ба химикҳо дар амалӣ кардани симулятсияҳои молекулавӣ, ки нисбат ба пештара мураккабтаранд, кӯмак мекунад.
Олимон бо истифода аз асбобҳои хеле калон дар соли 2022 кашфиётҳои бузурге анҷом доданд. Таҳқиқотчиён бо такя ба тамоюли ахири зеҳни сунъии аз ҷиҳати кимиёвӣ салоҳиятдор, ба пешрафтҳои бузург ноил гардиданд ва ба компютерҳо пешгӯии сохторҳои сафедаҳоро дар миқёси бесобиқа омӯзонданд. Дар моҳи июл, ширкати DeepMind, ки ба Alphabet тааллуқ дорад, пойгоҳи додаҳоеро нашр кард, ки сохторҳоиқариб ҳамаи сафедаҳои маълум—200 миллион сафедаҳои инфиродӣ аз зиёда аз 100 миллион намуд — чунон ки аз ҷониби алгоритми омӯзиши мошинӣ AlphaFold пешгӯӣ шудааст. Сипас, дар моҳи ноябр, ширкати технологии Meta пешрафти худро дар технологияи пешгӯии сафедаҳо бо алгоритми зеҳни сунъӣ бо номи ... нишон дод.ESMFoldДар як таҳқиқоти пеш аз чоп, ки ҳанӯз аз ҷониби ҳамкорон баррасӣ нашудааст, муҳаққиқони Meta гузориш доданд, ки алгоритми нави онҳо ба мисли AlphaFold дақиқ нест, балки тезтар аст. Суръати афзоянда маънои онро дошт, ки муҳаққиқон метавонанд дар тӯли ҳамагӣ 2 ҳафта 600 миллион сохторро пешгӯӣ кунанд (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).
Биологҳо дар Мактаби тиббии Донишгоҳи Вашингтон (UW) кӯмак мерасонандвасеъ кардани имкониятҳои биохимиявии компютерҳо аз қолаби табиат берунбо омӯзонидани мошинҳо барои пешниҳоди сафедаҳои фармоишӣ аз сифр. Дэвид Бейкер аз Донишгоҳи Уэлс ва дастаи ӯ як абзори нави зеҳни сунъӣ эҷод карданд, ки метавонад сафедаҳоро бо роҳи такмили такрорӣ дар дастурҳои оддӣ ё пур кардани фосилаҳо байни қисмҳои интихобшудаи сохтори мавҷуда тарроҳӣ кунад (Илм2022, DOI:10.1126/science.abn2100). Даста инчунин як барномаи нав бо номи ProteinMPNN-ро муаррифӣ кард, ки метавонад аз шаклҳои сеченакаи тарҳрезишуда ва васлкунии зерқисматҳои сершумори сафеда оғоз кунад ва сипас пайдарпайии аминокислотаҳои заруриро барои самаранок сохтани онҳо муайян кунад (Илм2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964Ин алгоритмҳои аз ҷиҳати биохимиявӣ оқил метавонанд ба олимон дар сохтани нақшаҳо барои сафедаҳои сунъӣ, ки метавонанд дар биоматериалҳо ва дорусозиҳои нав истифода шаванд, кӯмак расонанд.
Акс аз: Ян С. Ҳайдон/Институти тарроҳии сафедаҳои Донишгоҳи Калифорния
Алгоритмҳои омӯзиши мошинӣ ба олимон дар эҷоди сафедаҳои нав бо дарназардошти вазифаҳои мушаххас кӯмак мекунанд.
Бо афзоиши орзуҳои химикҳои ҳисоббарорӣ, компютерҳое, ки барои тақлид кардани ҷаҳони молекулавӣ истифода мешуданд, низ афзоиш меёбанд. Дар Лабораторияи миллии Оак Ридж (ORNL), химикҳо бори аввал ба яке аз пуриқтидортарин суперкомпютерҳои сохташуда нигоҳ карданд.Суперкомпютери эксраскалии ORNL, Frontier, яке аз аввалин мошинҳоест, ки беш аз 1 квинтиллион амалиёти шинокунандаро дар як сония, як воҳиди арифметикаи ҳисоббарорӣ, ҳисоб кардааст. Ин суръати ҳисоббарорӣ тақрибан се маротиба аз қаҳрамони амалкунанда, суперкомпютери Фугаку дар Ҷопон тезтар аст. Дар соли оянда, ду озмоишгоҳи дигари миллӣ нақша доранд, ки компютерҳои эксазкалро дар ИМА муаррифӣ кунанд. Қудрати компютерии бузурги ин мошинҳои муосир ба химикҳо имкон медиҳад, ки системаҳои молекулавии калонтарро дар миқёси дарозтар тақлид кунанд. Маълумоте, ки аз ин моделҳо ҷамъоварӣ шудааст, метавонад ба муҳаққиқон дар васеъ кардани марзҳои имконпазир дар химия тавассути кам кардани фосилаи байни реаксияҳо дар колба ва симулятсияҳои виртуалӣ, ки барои моделсозии онҳо истифода мешаванд, кӯмак кунад. "Мо дар нуқтае ҳастем, ки мо метавонем воқеан саволҳо диҳем, ки дар бораи он чизе, ки дар усулҳои назариявии мо ё моделҳои мо намерасад, ки моро ба он чизе, ки таҷриба ба мо мегӯяд, воқеӣ аст, наздиктар мекунад, чӣ намерасад", - гуфт Тереза Виндус, химик-компютер дар Донишгоҳи давлатии Айова ва роҳбари лоиҳа бо лоиҳаи ҳисоббарории Эксазкал, дар моҳи сентябр ба C&EN гуфт. Симулятсияҳое, ки дар компютерҳои эксазкалӣ кор мекунанд, метавонанд ба химикҳо дар ихтирои манбаъҳои нави сӯзишворӣ ва тарҳрезии маводҳои нави ба иқлим тобовар кӯмак расонанд.
Дар саросари кишвар, дар Менло Парк, Калифорния, Лабораторияи миллии суръатбахшии SLAC насб карда мешаваднавсозиҳои хеле хуб ба манбаи равшании когерентии Linac (LCLS)ки метавонад ба химикҳо имкон диҳад, ки ба ҷаҳони ултратези атомҳо ва электронҳо амиқтар назар кунанд. Ин иншоот дар асоси суръатбахши хаттии 3-километра сохта шудааст, ки қисмҳои он бо гелии моеъ то 2 К хунук карда мешаванд, то як навъи манбаи рӯшноии фавқуттабиӣ ва фавқуттабиӣ бо номи лазери озоди электронии рентгенӣ (XFEL) тавлид шаванд. Кимиёшиносон аз импулсҳои пуриқтидори ин асбобҳо барои сохтани филмҳои молекулавӣ истифода кардаанд, ки ба онҳо имкон додааст равандҳои сершуморро, аз қабили ташаккули пайвандҳои кимиёвӣ ва ба кор даромадани ферментҳои фотосинтетикӣ, тамошо кунанд. "Дар як дурахши фемтосония, шумо метавонед атомҳоро бубинед, ки чӣ тавр пайвандҳои атомии ягона шикаста мешаванд", - гуфт Леора Дресселхаус-Мараис, олими мавод бо таъйиноти муштарак дар Донишгоҳи Стэнфорд ва SLAC, моҳи июл ба C&EN. Такмили LCLS инчунин ба олимон имкон медиҳад, ки энергияи рентгенҳоро ҳангоми дастрас шудани имконоти нав дар аввали соли оянда беҳтар танзим кунанд.
Акс: Лабораторияи миллии суръатбахшии SLAC
Лазери рентгении Лабораторияи миллии суръатбахшии SLAC дар суръатбахши хаттии 3-километра дар Менло Парк, Калифорния сохта шудааст.
Имсол олимон инчунин диданд, ки телескопи кайҳонии Ҷеймс Уэбб (JWST) то чӣ андоза пурқудрат буда метавонад, то...мураккабии кимиёвии коиноти моNASA ва шарикони он - Агентии кайҳонии Аврупо, Агентии кайҳонии Канада ва Институти илмии телескопи кайҳонӣ - аллакай даҳҳо тасвирҳоро нашр кардаанд, аз портретҳои дурахшони туманҳои ситораӣ то изи ангуштони элементҳои галактикаҳои қадим. Телескопи инфрасурхи 10 миллиард долларӣ бо маҷмӯаҳои асбобҳои илмӣ муҷаҳҳаз шудааст, ки барои омӯхтани таърихи амиқи коиноти мо тарҳрезӣ шудаанд. Дар тӯли даҳсолаҳо, JWST аллакай интизориҳои муҳандисони худро бо гирифтани тасвири галактикаи чархзананда, ки 4,6 миллиард сол пеш пайдо шуда буд, бо имзоҳои спектроскопии оксиген, неон ва дигар атомҳо пурра кардааст, иҷро кардааст. Олимон инчунин имзоҳои абрҳои буғӣ ва туманро дар экзосайёра чен карданд ва маълумотеро пешниҳод карданд, ки метавонанд ба астробиологҳо дар ҷустуҷӯи ҷаҳонҳои эҳтимолан қобили зист берун аз Замин кӯмак расонанд.
Вақти нашр: 07 феврали соли 2023