Alat masif maju kimia ageung di 2022
Set data gigantic sareng instrumen kolosal ngabantosan para ilmuwan pikeun ngarengsekeun kimia dina skala raksasa taun ieu
kuAriana Remmel
Kiridit: Fasilitas Komputasi Kapamingpinan Oak Ridge di ORNL
Superkomputer Frontier di Laboratorium Nasional Oak Ridge mangrupikeun mesin generasi énggal anu bakal ngabantosan kimiawan nyandak simulasi molekular anu langkung rumit tibatan sateuacanna.
Élmuwan nyieun pamanggihan badag kalayan parabot supersized dina 2022. Ngawangun trend panganyarna ngeunaan kecerdasan jieunan kompeten kimiawi, peneliti nyieun strides hébat, ngajarkeun komputer pikeun ngaduga struktur protéin dina skala unprecedented.Dina Juli, perusahaan milik Alphabet DeepMind nyebarkeun database anu ngandung strukturnaampir sakabéh protéin dipikawanoh—200 juta-tambah protéin individu ti leuwih 100 juta spésiés-sakumaha diprediksi ku algoritma mesin learning AlphaFold.Teras, dina bulan Nopémber, perusahaan téknologi Meta nunjukkeun kamajuanna dina téknologi prediksi protéin kalayan algoritma AI anu disebutESMFold.Dina ulikan preprint nu teu acan kungsi peer-reviewed, peneliti Meta ngalaporkeun yén algoritma anyar maranéhanana henteu sakumaha akurat sakumaha AlphaFold tapi leuwih gancang.Kagancangan ngaronjat hartina panalungtik bisa ngaduga 600 juta struktur dina ngan 2 minggu (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).
Ahli biologi di Universitas Washington (UW) Sakola Kedokteran ngabantosanngalegaan kamampuan biokimiawi komputer saluareun citakan alamku ngajarkeun mesin ngajukeun protéin bespoke ti scratch.David Baker ti UW sareng timnya nyiptakeun alat AI énggal anu tiasa ngarancang protéin ku cara ningkatkeun sacara iteratif dina pituduh saderhana atanapi ku ngeusian sela antara bagian anu dipilih tina struktur anu tos aya (Élmu2022, DOI:10.1126/science.abn2100).Tim éta ogé debut program anyar, ProteinMPNN, nu bisa mimitian ti dirancang wangun 3D jeung rakitan sababaraha subunit protéin lajeng nangtukeun runtuyan asam amino diperlukeun sangkan aranjeunna éfisién (Élmu2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964).Algoritma savvy biokimiawi ieu tiasa ngabantosan para ilmuwan dina ngawangun cetak biru pikeun protéin jieunan anu tiasa dianggo dina biomaterial sareng farmasi énggal.
Kiridit: Ian C. Haydon / UW Institute pikeun Desain Protéin
Algoritma pembelajaran mesin ngabantosan para ilmuwan ngimpi protéin énggal kalayan fungsi khusus dina pikiran.
Nalika ambisi ahli kimia komputasi tumbuh, komputer anu dianggo pikeun simulasi dunya molekular.Di Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL), ahli kimia ningali heula salah sahiji superkomputer anu paling kuat anu kantos diwangun.Superkomputer exascale ORNL, Frontier, nyaeta diantara mesin pangheulana ngitung leuwih ti 1 quintillion floating operasi per detik, hiji unit arithmetic komputasi.Éta kagancangan komputasi sakitar tilu kali langkung gancang ti juara juara, superkomputer Fugaku di Jepang.Dina taun hareup, dua deui laboratorium nasional ngarencanakeun pikeun debut komputer exascale di AS.Kakuatan komputer anu luar biasa tina mesin-mesin canggih ieu bakal ngamungkinkeun para ahli kimia pikeun niru sistem molekular anu langkung ageung sareng dina skala waktos anu langkung panjang.Data anu dikumpulkeun tina modél-modél éta tiasa ngabantosan panalungtik ngadorong wates naon anu mungkin dina kimia ku cara ngahususkeun jurang antara réaksi dina flask sareng simulasi virtual anu dianggo pikeun modél éta."Kami dina titik dimana urang tiasa ngamimitian leres-leres naroskeun patarosan ngeunaan naon anu leungit tina metode téoritis atanapi modél urang anu bakal ngadeukeutkeun urang kana naon anu dicaritakeun ku ékspérimén nyata," Theresa Windus, ahli kimia komputasi di Iowa. State University sarta kalungguhan proyék kalawan Exascale Computing Project, ngawartoskeun C&EN dina bulan Séptember.Simulasi dijalankeun dina komputer exascale bisa mantuan kimiawan invent sumber bahan bakar novél jeung mendesain bahan tahan iklim anyar.
Di sakuliah nagara, di Menlo Park, California, SLAC National Accelerator Laboratory dipasangupgrades supercool ka Linac Coherent Light Source (LCLS)nu bisa ngidinan kimiawan peer deeper kana dunya ultra gancang atom jeung éléktron.Fasilitas ieu diwangun dina akselerator linier 3 km, bagian nu leuwih tiis ku hélium cair nepi ka 2 K, pikeun ngahasilkeun tipe superbright, sumber cahaya super gancang disebut X-ray bébas-éléktron laser (XFEL).Ahli kimia ngagunakeun pulsa anu kuat pikeun nyieun pilem molekular anu ngamungkinkeun aranjeunna ningali seueur prosés, sapertos beungkeut kimia ngabentuk sareng énzim fotosintétik bakal jalan."Dina flash femtosecond, anjeun tiasa ningali atom nangtung kénéh, beungkeut atom tunggal megatkeun,"Leora Dresselhaus-Marais, élmuwan bahan jeung pasini gabungan di Stanford University sarta SLAC, ngawartoskeun C&EN dina bulan Juli.Ngaronjatkeun kana LCLS ogé bakal ngamungkinkeun para ilmuwan pikeun nyaluyukeun énergi sinar-X nalika kamampuan anyar sayogi awal taun payun.
Kiridit: Laboratorium Akselerator Nasional SLAC
Laser X-ray Laboratorium Akselerator Nasional SLAC diwangun dina akselerator linier 3 km di Menlo Park, California.
Taun ieu, para élmuwan ogé ningali kumaha kuatna Teleskop Angkasa James Webb (JWST) anu parantos ditunggu-tunggu pikeun ngungkabkeunpajeulitna kimiawi jagat raya urang.NASA sareng mitra-mitrana - Badan Angkasa Éropa, Badan Angkasa Kanada, sareng Institut Élmu Teleskop Angkasa - parantos ngarilis puluhan gambar, tina potrét nebula stellar dugi ka sidik unsur galaksi kuno.Teleskop infra red $ 10 milyar dihias ku set alat ilmiah anu dirancang pikeun ngajalajah sajarah jero jagat raya urang.Puluhan taun dina pembuatan, JWST geus outperforming ekspektasi insinyur na ku jepret hiji gambar tina galaksi whirling sakumaha mucunghul 4.6 milyar taun ka tukang, kumplit jeung spéktroskopik tanda tangan oksigén, neon, sarta atom séjén.Élmuwan ogé ngukur tanda tangan méga beruap sareng halimun dina exoplanet, nyayogikeun data anu tiasa ngabantosan ahli astrobiologi milarian dunya anu berpotensi dicicingan di luar Bumi.
waktos pos: Feb-07-2023