Асбобҳои азим дар соли 2022 химияи калонро пеш бурданд
Маҷмӯи маълумотҳои азим ва асбобҳои азим ба олимон кӯмак карданд, ки имсол бо химия дар миқёси азим мубориза баранд
аз ҷонибиАриана Реммел
Кредит: Таҷҳизоти ҳисоббарории роҳбарикунандаи Oak Ridge дар ORNL
Суперкомпютери Frontier дар Лабораторияи Миллии Оук Риҷ аввалин насли нави мошинҳост, ки ба химикҳо дар қабули симулятсияҳои молекулавӣ, ки беш аз пеш мураккабтаранд, кӯмак мекунад.
Олимон дар соли 2022 бо асбобҳои аз ҳад калон кашфиётҳои бузург карданд. Дар асоси тамоюли охирини зеҳни сунъии аз ҷиҳати кимиёвӣ салоҳиятдор, муҳаққиқон ба комёбиҳои бузург ноил шуданд ва ба компютерҳо барои пешгӯии сохторҳои сафеда дар миқёси бесобиқа таълим доданд.Дар моҳи июл ширкати DeepMind, ки ба Alphabet тааллуқ дорад, махзани маълумотеро нашр кард, ки сохторҳои онро дар бар мегирадқариб ҳама сафедаҳои маълум— 200 миллион протеинҳои инфиродӣ аз зиёда аз 100 миллион намудҳо - тавре ки алгоритми омӯзиши мошини AlphaFold пешбинӣ кардааст.Сипас, дар моҳи ноябр, ширкати технологии Meta пешрафти худро дар технологияи пешгӯии сафедаҳо бо алгоритми AI нишон дод.ESMFold.Дар як таҳқиқоти пеш аз чоп, ки то ҳол аз ҷониби ҳамсолон баррасӣ нашудааст, муҳаққиқони Meta гузориш доданд, ки алгоритми нави онҳо мисли AlphaFold дақиқ нест, балки тезтар аст.Суръати афзоиш маънои онро дошт, ки муҳаққиқон метавонанд дар тӯли 2 ҳафта 600 миллион сохторро пешгӯӣ кунанд (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).
Биологҳои Мактаби тиббии Донишгоҳи Вашингтон (UW) кӯмак мекунандимкониятҳои биохимиявии компютерҳоро берун аз қолаби табиат васеъ кунедтавассути таълим додани мошинҳо, ки сафедаҳои фармоиширо аз сифр пешниҳод кунанд.Дэвид Бейкер аз UW ва дастаи ӯ як асбоби нави AI-ро эҷод карданд, ки метавонад сафедаҳоро тавассути такроран такмил додани дастурҳои оддӣ ё пур кардани холигии байни қисмҳои интихобшудаи сохтори мавҷуда тарҳрезӣ кунад (Илм2022, DOI:10.1126/science.abn2100).Даста инчунин барномаи нави ProteinMPNN-ро муаррифӣ кард, ки метавонад аз шаклҳои тарҳрезишудаи 3D ва маҷмӯаҳои зербахшҳои сершумори сафеда оғоз кунад ва сипас пайдарпаии аминокислотаҳои аминокислотаҳо барои самаранок сохтани онҳо муайян карда шавад (Илм2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964).Ин алгоритмҳои аз ҷиҳати биохимиявӣ оқилона метавонанд ба олимон дар сохтани нақшаҳои сафедаҳои сунъӣ, ки метавонанд дар биоматериалҳои нав ва дорусозӣ истифода шаванд, кӯмак расонанд.
Кредит: Ian C. Haydon/UW Институти тарҳрезии сафедаҳо
Алгоритмҳои омӯзиши мошинҳо ба олимон кӯмак мекунанд, ки сафедаҳои навро бо дарназардошти вазифаҳои мушаххас орзу кунанд.
Бо афзоиши орзуҳои химикҳои ҳисоббарор, компютерҳое, ки барои тақлид кардани ҷаҳони молекулавӣ истифода мешаванд, зиёд мешаванд.Дар Лабораторияи Миллии Оук Риҷ (ORNL) химикҳо дар бораи яке аз пуриқтидортарин суперкомпютерҳои то ҳол сохташуда дидан карданд.Суперкомпютери exascale аз ORNL, Frontier, яке аз аввалин мошинҳоест, ки дар як сония зиёда аз 1 квинтиллион амалиёти шинокунандаро ҳисоб мекунад, воҳиди арифметикии ҳисоббарор.Ин суръати ҳисоббарорӣ аз қаҳрамони феълӣ, суперкомпютери Фугаку дар Ҷопон тақрибан се маротиба тезтар аст.Дар соли оянда боз ду лабораторияи миллӣ нақша доранд, ки компютерҳои азимро дар ИМА муаррифӣ кунанд.Қувваи бузурги компютерии ин мошинҳои муосир ба химикҳо имкон медиҳад, ки системаҳои боз ҳам калонтари молекулавӣ ва дар мӯҳлатҳои дарозтарро тақлид кунанд.Маълумоте, ки аз ин моделҳо ҷамъоварӣ шудаанд, ба муҳаққиқон кӯмак карда метавонанд, то сарҳадҳои имконпазирро дар химия тавассути танг кардани фосилаи байни реаксияҳо дар колба ва симулятсияҳои виртуалӣ, ки барои моделсозии онҳо истифода мешаванд, пеш баранд.Тереза Виндус, химикшиноси ҳисоббарор дар Айова: "Мо дар он ҷое ҳастем, ки мо метавонем дар бораи он саволҳо диҳем, ки дар усулҳои назариявӣ ё моделҳои мо чӣ намерасад, ки моро ба он чизе, ки таҷриба ба мо воқеият аст, наздиктар мекунад." Донишгоҳи давлатӣ ва роҳбари лоиҳа бо лоиҳаи Exascale Computing, дар моҳи сентябр ба C&EN гуфта буд.Симуляцияҳое, ки дар компютерҳои барҷаста кор мекунанд, метавонанд ба химикҳо дар ихтироъ кардани манбаъҳои нави сӯзишворӣ ва тарҳрезии маводи нави ба иқлим тобовар кӯмак расонанд.
Дар саросари кишвар, дар Менло Парк, Калифорния, лабораторияи миллии суръатбахшии SLAC насб карда мешавадтакмилдиҳии supercool ба манбаи нури когерентии Linac (LCLS)ки ин ба химикхо имкон медихад, ки ба олами тези атомхо ва электронхо амиктар шинос шаванд.Ин иншоот дар як суръатбахши хатти 3 км сохта шудааст, ки қисмҳои он бо гелийи моеъ то 2 К хунук карда мешаванд, то як навъи манбаи нури олӣ ва фавқулода бо номи лазери электронии озоди рентгенӣ (XFEL) истеҳсол карда шавад.Химикҳо импулсҳои пурқуввати асбобҳоро барои сохтани филмҳои молекулавӣ истифода бурданд, ки ба онҳо имкон доданд, ки равандҳои бешумор, аз қабили ташаккули пайвандҳои химиявӣ ва ферментҳои фотосинтетикиро тамошо кунанд.Леора Дресселхаус-Марайс, олими мавод бо таъиноти муштарак дар Донишгоҳи Стэнфорд ва SLAC, дар моҳи июл ба C&EN гуфт: "Дар як флеш сония, шумо мебинед, ки атомҳо истода, пайвандҳои ягонаи атомӣ вайрон мешаванд".Навсозӣ ба LCLS инчунин ба олимон имкон медиҳад, ки энергияи рентгенҳоро беҳтар созанд, вақте ки қобилиятҳои нав дар аввали соли оянда дастрас мешаванд.
Кредит: Лабораторияи миллии суръатбахшии SLAC
Лазери рентгении лабораторияи миллии суръатбахшии SLAC дар як суръатбахши хаттии 3 км дар Менло Парк, Калифорния сохта шудааст.
Имсол олимон инчунин диданд, ки телескопи кайҳонии Ҷеймс Уэбб (JWST) барои ошкор карданимураккабии химиявии коиноти мо.NASA ва шарикони он - Оҷонсии кайҳонии Аврупо, Агентии кайҳонии Канада ва Институти илмии телескопи кайҳонӣ - аллакай даҳҳо тасвирро аз портретҳои дурахшони туманҳои ситораҳо то изи ангуштони элементҳои галактикаҳои қадимӣ нашр кардаанд.Телескопи инфрасурх, ки арзиши 10 миллиард доллар дорад, бо маҷмӯи асбобҳои илмӣ, ки барои омӯхтани таърихи амиқи коиноти мо пешбинӣ шудааст, муҷаҳҳаз шудааст.Дар тӯли даҳсолаҳо, JWST аз интизориҳои муҳандисони худ бо гирифтани тасвири галактикаи гирдоби он, ки 4,6 миллиард сол пеш пайдо шуда буд, бо аломатҳои спектроскопии оксиген, неон ва атомҳои дигар пурра иҷро шудааст.Олимон инчунин имзои абрҳои буғӣ ва туманро дар экзосайёра чен карда, маълумоте пешниҳод карданд, ки ба астробиологҳо дар ҷустуҷӯи ҷаҳонҳои эҳтимолии зист берун аз Замин кӯмак расонанд.
Вақти интишор: феврал-07-2023