Devasa araçlar, 2022'de büyük kimyayı geliştirdi Devasa veri kümeleri ve devasa araçlar, bilim adamlarının bu yıl kimyayı dev ölçekte ele almalarına yardımcı oldu

Devasa araçlar 2022'de büyük kimyayı ilerletti

Devasa veri kümeleri ve devasa araçlar, bilim adamlarının bu yıl kimyayı dev ölçekte ele almalarına yardımcı oldu

ileAriana Remmel

Kredi: ORNL'de Oak Ridge Liderlik Bilgi İşlem Tesisi

Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndaki Frontier süper bilgisayarı, kimyagerlerin her zamankinden daha karmaşık olan moleküler simülasyonları üstlenmelerine yardımcı olacak yeni nesil makinelerin ilkidir.

Bilim adamları, 2022'de süper boyutlu araçlarla büyük keşifler yaptılar. Son zamanlardaki kimyasal olarak yetkin yapay zeka trendini temel alan araştırmacılar, bilgisayarlara protein yapılarını benzeri görülmemiş bir ölçekte tahmin etmeyi öğreterek büyük adımlar attılar.Temmuz ayında, Alphabet'in sahibi olduğu şirket DeepMind, aşağıdakilerin yapılarını içeren bir veritabanı yayınladı:neredeyse tüm bilinen proteinler— Makine öğrenimi algoritması AlphaFold tarafından tahmin edildiği gibi, 100 milyondan fazla türden 200 milyondan fazla ayrı protein.Ardından, Kasım ayında, teknoloji şirketi Meta, protein tahmin teknolojisindeki ilerlemesini bir yapay zeka algoritması ile gösterdi.ESMFold.Henüz emsal değerlendirmesinden geçmemiş bir ön baskı çalışmasında Meta araştırmacıları, yeni algoritmalarının AlphaFold kadar doğru olmadığını, ancak daha hızlı olduğunu bildirdi.Artan hız, araştırmacıların sadece 2 haftada 600 milyon yapıyı tahmin edebileceği anlamına geliyordu (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).

Washington Üniversitesi (UW) Tıp Fakültesi'ndeki biyologlar yardım ediyorbilgisayarların biyokimyasal yeteneklerini doğanın şablonunun ötesine genişletinmakinelere sıfırdan ısmarlama proteinler önermeyi öğreterek.UW'den David Baker ve ekibi, basit komutları yinelemeli olarak iyileştirerek veya mevcut bir yapının seçilen parçaları arasındaki boşlukları doldurarak proteinler tasarlayabilen yeni bir yapay zeka aracı yarattı (Bilim2022 DOI:10.1126/science.abn2100).Ekip ayrıca, birden çok protein alt biriminin tasarlanmış 3B şekillerinden ve düzeneklerinden başlayabilen ve daha sonra bunları verimli bir şekilde yapmak için gereken amino asit dizilerini belirleyebilen yeni bir program olan ProteinMPNN'yi piyasaya sürdü.Bilim2022 DOI:10.1126/bilim.add2187;10.1126/science.add1964).Bu biyokimyasal anlayışlı algoritmalar, bilim adamlarına yeni biyomalzemelerde ve ilaçlarda kullanılabilecek yapay proteinler için planlar oluşturmada yardımcı olabilir.

Kredi: Ian C. Haydon/UW Protein Tasarım Enstitüsü

Makine öğrenimi algoritmaları, bilim insanlarının belirli işlevleri göz önünde bulundurarak yeni proteinler hayal etmelerine yardımcı oluyor.

Hesaplamalı kimyagerlerin tutkuları arttıkça, moleküler dünyayı simüle etmek için kullanılan bilgisayarlar da büyüyor.Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda (ORNL), kimyagerler şimdiye kadar yapılmış en güçlü süper bilgisayarlardan birine ilk kez göz attılar.ORNL'nin büyük ölçekli süper bilgisayarı Frontier, bir hesaplamalı aritmetik birimi olan saniyede 1 kentilyondan fazla kayan işlem hesaplayan ilk makineler arasındadır.Bu bilgi işlem hızı, Japonya'daki hüküm süren süper bilgisayar Fugaku'dan yaklaşık üç kat daha hızlı.Önümüzdeki yıl, iki ulusal laboratuvar daha ABD'de exascale bilgisayarları piyasaya sürmeyi planlıyor.Bu son teknoloji makinelerin devasa bilgisayar gücü, kimyagerlerin daha da büyük moleküler sistemleri ve daha uzun zaman ölçeklerinde simüle etmesine izin verecektir.Bu modellerden toplanan veriler, bir şişedeki reaksiyonlar ile onları modellemek için kullanılan sanal simülasyonlar arasındaki boşluğu daraltarak araştırmacıların kimyada mümkün olanın sınırlarını zorlamasına yardımcı olabilir.Iowa'da hesaplamalı bir kimyager olan Theresa Windus, "Bir deneyin bize gerçek olduğunu söylediği şeye bizi yaklaştıracak teorik yöntemlerimizde veya modellerimizde eksik olan şeyin ne olduğu hakkında gerçekten sorular sormaya başlayabileceğimiz bir noktadayız." Eyalet Üniversitesi ve Exascale Computing Project'in proje lideri, Eylül ayında C&EN'e söyledi.Exascale bilgisayarlarda yürütülen simülasyonlar, kimyagerlerin yeni yakıt kaynakları keşfetmesine ve iklime dayanıklı yeni malzemeler tasarlamasına yardımcı olabilir.

Ülke genelinde, Menlo Park, California'da SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı kuruluyorLinac Tutarlı Işık Kaynağına (LCLS) supercool yükseltmeleribu, kimyagerlerin atomların ve elektronların ultra hızlı dünyasına daha derinden bakmalarına izin verebilir.Tesis, X-ışını serbest elektron lazeri (XFEL) adı verilen süper parlak, süper hızlı bir ışık kaynağı üretmek için parçaları sıvı helyumla 2 K'ye kadar soğutulan 3 km'lik bir lineer hızlandırıcı üzerine inşa edilmiştir.Kimyagerler, kimyasal bağların oluşması ve fotosentetik enzimlerin çalışması gibi sayısız işlemi izlemelerini sağlayan moleküler filmler yapmak için aletlerin güçlü darbelerini kullandılar.Stanford Üniversitesi ve SLAC'ta ortak randevuları olan bir malzeme bilimcisi olan Leora Dresselhaus-Marais, Temmuz ayında C&EN'e “Bir femtosaniye flaşında, atomların hareketsiz durduğunu, tek atomik bağların kırıldığını görebilirsiniz” dedi.LCLS'ye yapılan yükseltmeler, yeni yetenekler gelecek yılın başlarında kullanıma sunulduğunda, bilim insanlarının X-ışınlarının enerjilerini daha iyi ayarlamasına da olanak tanıyacak.

Kredi: SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı

SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'nın X-ışını lazeri, California, Menlo Park'ta 3 km'lik bir lineer hızlandırıcı üzerine inşa edilmiştir.

Bilim adamları bu yıl, uzun zamandır beklenen James Webb Uzay Teleskobu'nun (JWST) Dünya'yı ortaya çıkarmak için ne kadar güçlü olabileceğini de gördüler.evrenimizin kimyasal karmaşıklığı.NASA ve ortakları - Avrupa Uzay Ajansı, Kanada Uzay Ajansı ve Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü - yıldız bulutsularının göz kamaştırıcı portrelerinden antik galaksilerin temel parmak izlerine kadar düzinelerce görüntü yayınladı.10 milyar dolarlık kızılötesi teleskop, evrenimizin derin tarihini keşfetmek için tasarlanmış bir dizi bilimsel aletle donatıldı.On yıllardır yapım aşamasında olan JWST, oksijen, neon ve diğer atomların spektroskopik imzalarıyla tamamlanmış, 4,6 milyar yıl önce ortaya çıktığı haliyle dönen bir galaksinin görüntüsünü yakalayarak mühendislerinin beklentilerini çoktan aştı.Bilim adamları ayrıca bir dış gezegendeki buharlı bulutların ve pusların imzalarını ölçerek, astrobiyologların Dünya'nın ötesinde potansiyel olarak yaşanabilir dünyaları aramasına yardımcı olabilecek veriler sağladı.