Għodod massivi avvanzat kimika kbira fl-2022 Settijiet ta 'dejta ġiganteski u strumenti kolossali għenu lix-xjenzati jindirizzaw il-kimika fuq skala ġgant din is-sena

Għodod massivi avvanzat il-kimika kbira fl-2022

Settijiet ta 'dejta ġiganteski u strumenti kolossali għenu lix-xjenzati jindirizzaw il-kimika fuq skala ġgant din is-sena

minnAriana Remmel

Kreditu: Oak Ridge Leadership Computing Facility fl-ORNL

Is-superkompjuter Frontier fil-Laboratorju Nazzjonali Oak Ridge huwa l-ewwel minn ġenerazzjoni ġdida ta 'magni li se jgħinu lill-kimiċi jieħdu simulazzjonijiet molekulari li huma aktar kumplessi minn qatt qabel.

Ix-xjentisti għamlu skoperti kbar b'għodod supersized fl-2022. Filwaqt li jibnu fuq ix-xejra reċenti ta 'intelliġenza artifiċjali kimikament kompetenti, ir-riċerkaturi għamlu passi kbar, u għallmu lill-kompjuters biex ibassru strutturi tal-proteini fuq skala bla preċedent.F'Lulju, il-kumpanija Alphabet-proprjetà DeepMind ippubblikat database li fiha l-istrutturi ta 'kważi l-proteini magħrufa kollha—​200 miljun aktar proteini individwali minn aktar minn 100 miljun speċi—kif previst mill-algoritmu ta’ tagħlim tal-magni AlphaFold.Imbagħad, f'Novembru, il-kumpanija tat-teknoloġija Meta wriet il-progress tagħha fit-teknoloġija tat-tbassir tal-proteini b'algoritmu AI imsejjaħESMFfold.Fi studju preprint li għadu ma ġiex rivedut mill-pari, ir-riċerkaturi Meta rrappurtaw li l-algoritmu l-ġdid tagħhom mhuwiex preċiż daqs AlphaFold iżda huwa aktar mgħaġġel.Iż-żieda fil-veloċità fissret li r-riċerkaturi setgħu jbassru 600 miljun struttura f'ġimagħtejn biss (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).

Bijoloġisti fl-Iskola tal-Mediċina tal-Università ta’ Washington (UW) qed jgħinujespandu l-kapaċitajiet bijokimiċi tal-kompjuters lil hinn mill-mudell tan-naturabilli jgħallmu magni biex jipproponu proteini apposta mill-bidu.David Baker ta' UW u t-tim tiegħu ħolqu għodda ġdida ta' AI li tista' tiddisinja proteini jew billi ttejjeb b'mod iterattiv fuq prompts sempliċi jew billi timla l-vojt bejn partijiet magħżula ta' struttura eżistenti (Xjenza2022, DOI:10.1126/science.abn2100).It-tim iddebutta wkoll programm ġdid, ProteinMPNN, li jista 'jibda minn forom 3D u assemblaġġi ddisinjati ta' subunitajiet multipli ta 'proteini u mbagħad jiddeterminaw is-sekwenzi ta' aċidi amminiċi meħtieġa biex jagħmluhom b'mod effiċjenti (Xjenza2022, DOI:10.1126/xjenza.add2187;10.1126/xjenza.add1964).Dawn l-algoritmi bijokimikament sofistikati jistgħu jgħinu lix-xjenzati fil-bini ta 'blueprints għal proteini artifiċjali li jistgħu jintużaw f'bijomaterjali u farmaċewtiċi ġodda.

Kreditu: Ian C. Haydon/UW Institute for Protein Design

L-algoritmi tat-tagħlim bil-magni qed jgħinu lix-xjenzati joħolmu proteini ġodda b'funzjonijiet speċifiċi f'moħħhom.

Hekk kif l-ambizzjonijiet tal-kimiċi tal-komputazzjoni jikbru, hekk ukoll il-kompjuters użati biex jissimulaw id-dinja molekulari.Fil-Laboratorju Nazzjonali Oak Ridge (ORNL), il-kimiċi kisbu l-ewwel ħarsa lejn wieħed mill-aktar superkompjuters b'saħħithom li qatt inbnew.Supercomputer exascale tal-ORNL, Frontier, hija fost l-ewwel magni li jikkalkulaw aktar minn 1 quintilljun operazzjoni f'wiċċ l-ilma kull sekonda, unità ta 'aritmetika komputazzjonali.Dik il-veloċità tal-kompjuter hija madwar tliet darbiet aktar mgħaġġla taċ-ċampjin renjanti, is-superkompjuter Fugaku fil-Ġappun.Fis-sena d-dieħla, żewġ laboratorji nazzjonali oħra qed jippjanaw li jiddebuttaw kompjuters exascale fl-Istati Uniti.Il-qawwa kbira tal-kompjuter ta' dawn il-magni tal-aħħar se tippermetti lill-kimiċi biex jissimulaw sistemi molekulari saħansitra akbar u fuq skali ta' żmien itwal.Id-dejta miġbura minn dawk il-mudelli tista 'tgħin lir-riċerkaturi jimbuttaw il-konfini ta' dak li hu possibbli fil-kimika billi tnaqqas id-distakk bejn ir-reazzjonijiet fi flixkun u s-simulazzjonijiet virtwali użati biex jimmudellawhom."Qegħdin f'punt fejn nistgħu nibdew verament nistaqsu mistoqsijiet dwar x'inhu nieqes mill-metodi jew mudelli teoretiċi tagħna li jqarrbuna lejn dak li esperiment qed jgħidilna li hu reali," Theresa Windus, kimika tal-komputazzjoni fl-Iowa. Università Statali u mexxej tal-proġett mal-Proġett tal-Kompjuter Exascale, qal C&EN f'Settembru.Simulazzjonijiet li jaħdmu fuq kompjuters exascale jistgħu jgħinu lill-kimiċi jivvintaw sorsi ġodda ta 'fjuwil u jiddisinjaw materjali ġodda reżistenti għall-klima.

Madwar il-pajjiż, f'Menlo Park, California, qed jinstalla l-Laboratorju Nazzjonali tal-Aċċeleratur SLACsupercool titjib għas-Sors tad-Dawl Koerenti Linac (LCLS)li jistgħu jippermettu lill-kimiċi jħarsu aktar fil-fond fid-dinja ultraveloċi tal-atomi u l-elettroni.Il-faċilità hija mibnija fuq aċċeleratur lineari ta '3 km, li partijiet minnu huma mkessħa b'elju likwidu sa 2 K, biex tipproduċi tip ta' sors ta 'dawl superbright u superveloċi msejjaħ X-ray free-electron laser (XFEL).Il-kimiċi użaw il-polz qawwija tal-istrumenti biex jagħmlu films molekulari li ppermettewhom jaraw numru kbir ta 'proċessi, bħal bonds kimiċi li jiffurmaw u enzimi fotosintetiċi li jmorru jaħdmu."F'flash femtosecond, tista 'tara l-atomi wieqaf, bonds atomiċi waħedhom jitkissru," Leora Dresselhaus-Marais, xjenzat tal-materjali b'ħatriet konġunti fl-Università ta' Stanford u SLAC, qalet lil C&EN f'Lulju.L-aġġornamenti għal LCLS se jippermettu wkoll lix-xjenzati jirranġaw aħjar l-enerġiji tar-raġġi-X meta l-kapaċitajiet il-ġodda jsiru disponibbli kmieni s-sena d-dieħla.

Kreditu: SLAC National Accelerator Laboratory

Il-laser tar-raġġi X tal-Laboratorju Nazzjonali tal-Aċċeleratur SLAC huwa mibni fuq aċċeleratur lineari ta '3 km f'Menlo Park, California.

Din is-sena, ix-xjenzati raw ukoll kemm jista’ jkun qawwi t-Teleskopju Spazjali James Webb (JWST) tant mistenni biex jiżvela l-kumplessità kimika tal-univers tagħna.In-NASA u l-imsieħba tagħha—l-Aġenzija Spazjali Ewropea, l-Aġenzija Spazjali Kanadiża, u l-Istitut tax-Xjenza tat-Teleskopju Spazjali—diġà ħarġu għexieren ta’ stampi, minn ritratti li jgħammxu ta’ nebulosi stellari sal-marki tas-swaba’ elementali ta’ galassji antiki.It-teleskopju infra-aħmar ta’ $10 biljun huwa mgħotti b’sett ta’ strumenti xjentifiċi ddisinjati biex jesploraw l-istorja profonda tal-univers tagħna.Għexieren ta 'snin fil-ħolqien, il-JWST diġà qabeż l-aspettattivi tal-inġiniera tiegħu billi qabad immaġni ta' galaxie dawwar kif dehret 4.6 biljun sena ilu, kompluta b'firem spettroskopiċi ta 'ossiġnu, neon, u atomi oħra.Ix-xjentisti kejlu wkoll firem ta 'sħab bil-fwar u ċpar fuq eżopjaneta, u pprovdew dejta li tista' tgħin lill-astrobijoloġisti jfittxu dinjiet potenzjalment abitabbli lil hinn mid-Dinja.