Gwo zouti avanse nan gwo chimi an 2022
Ansanm done jigantèsk ak enstriman kolosal te ede syantis yo abòde chimi sou yon gwo echèl ane sa a.
paAriana Remmel
Kredi: Sant Enfòmatik Lidèchip Oak Ridge nan ORNL
Superòdinatè Frontier nan Laboratwa Nasyonal Oak Ridge la se premye nan yon nouvo jenerasyon machin ki pral ede chimis yo fè simulation molekilè ki pi konplèks pase tout tan anvan.
Syantis yo te fè gwo dekouvèt ak zouti ki gen yon gwosè siperyè an 2022. Apati tandans resan entèlijans atifisyèl konpetan nan domèn chimik la, chèchè yo te fè gwo pwogrè, yo te anseye òdinatè yo predi estrikti pwoteyin yo sou yon echèl san parèy. Nan mwa Jiyè, konpayi DeepMind, ki se pwopriyete Alphabet, te pibliye yon baz done ki gen estrikti...prèske tout pwoteyin li te ye yo—Plis pase 200 milyon pwoteyin endividyèl ki soti nan plis pase 100 milyon espès—jan algoritm aprantisaj otomatik AlphaFold la te predi a. Apre sa, nan mwa novanm nan, konpayi teknoloji Meta a te demontre pwogrè li nan teknoloji prediksyon pwoteyin ak yon algoritm IA ki releESMFoldNan yon etid pre-piblikasyon ki poko sibi revizyon kanmarad, chèchè Meta yo rapòte ke nouvo algorithm yo a pa egzat tankou AlphaFold men li pi rapid. Vitès ogmante a vle di ke chèchè yo te kapab predi 600 milyon estrikti nan jis 2 semèn (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).
Byolojis nan Lekòl Medsin Inivèsite Washington (UW) ap edeelaji kapasite byochimik òdinatè yo pi lwen pase modèl nati alè yo anseye machin yo pou yo pwopoze pwoteyin pèsonalize depi nan kòmansman. David Baker nan UW ak ekip li a te kreye yon nouvo zouti IA ki ka desine pwoteyin swa lè li amelyore iteratifman sou enstriksyon senp oswa lè li ranpli espas ki genyen ant pati yo chwazi nan yon estrikti ki deja egziste (Syans2022, DOI:10.1126/syans.abn2100). Ekip la te lanse tou yon nouvo pwogram, ProteinMPNN, ki ka kòmanse apati fòm 3D ak asanblaj plizyè sou-inite pwoteyin epi answit detèmine sekans asid amine ki nesesè pou fè yo avèk efikasite (Syans2022, DOI:10.1126/syans.add2187;10.1126/syans.add1964). Algorit byochimik sa yo ki gen bon konprann ta ka ede syantis yo nan bati plan pou pwoteyin atifisyèl ki ta ka itilize nan nouvo byomateryèl ak pwodui famasetik.
Kredi: Ian C. Haydon/Enstiti UW pou Konsepsyon Pwoteyin
Algorit aprantisaj machin yo ap ede syantis yo reve nouvo pwoteyin ak fonksyon espesifik nan tèt yo.
Tank anbisyon chimis konpitasyonèl yo ap grandi, òdinatè yo itilize pou simile mond molekilè a ap grandi tou. Nan Laboratwa Nasyonal Oak Ridge (ORNL), chimis yo te jwenn yon premye aperçu sou youn nan superòdinatè ki pi puisan ki janm konstwi.Superòdinatè ekzaskal ORNL la, Frontier, se pami premye machin yo ki kalkile plis pase 1 kentiyon operasyon k ap flote pa segonn, yon inite aritmetik konpitasyonèl. Vitès konpitasyonèl sa a apeprè twa fwa pi rapid pase chanpyon an tit la, sipèòdinatè Fugaku nan Japon. Nan ane k ap vini an, de lòt laboratwa nasyonal gen plan pou premye lanse òdinatè ekzaskal Ozetazini. Gwo puisans òdinatè machin dènye kri sa yo pral pèmèt chimis yo simile sistèm molekilè ki pi gwo toujou epi sou delè ki pi long. Done yo kolekte nan modèl sa yo ta ka ede chèchè yo pouse limit sa ki posib nan chimi lè yo diminye diferans ki genyen ant reyaksyon yo nan yon flakon ak similasyon vityèl yo itilize pou modle yo. "Nou nan yon pwen kote nou ka kòmanse vrèman poze kesyon sou sa ki manke nan metòd teyorik nou yo oswa modèl yo ki ta ka fè nou pi pre sa yon eksperyans ap di nou ki reyèl," Theresa Windus, yon chimis konpitasyonèl nan Iowa State University ak chèf pwojè ak Exascale Computing Project, te di C&EN nan mwa septanm nan. Similasyon ki fèt sou òdinatè ekzaskal yo ta ka ede chimis yo envante nouvo sous gaz epi desine nouvo materyèl ki rezistan a klima.
Toupatou nan peyi a, nan Menlo Park, Kalifòni, Laboratwa Nasyonal Akseleratè SLAC la ap enstaleamelyorasyon super cool pou Sous Limyè Koheran Linac la (LCLS)Sa ta ka pèmèt chimis yo fouye pi fon nan mond ultra rapid atòm ak elektwon yo. Enstalasyon an bati sou yon akseleratè lineyè 3 km, kèk pati ladan l yo refwadi ak elyòm likid jiska 2 K, pou pwodui yon kalite sous limyè super klere ak super rapid yo rele yon lazè elektwon lib reyon X (XFEL). Chimis yo te itilize pulsasyon pwisan enstriman yo pou fè fim molekilè ki pèmèt yo obsève yon pakèt pwosesis, tankou fòmasyon lyezon chimik ak anzim fotosentetik k ap travay. "Nan yon flash femtosegond, ou ka wè atòm yo kanpe toujou, lyezon atomik endividyèl yo kase," Leora Dresselhaus-Marais, yon syantis materyèl ki gen pòs jwenti nan Inivèsite Stanford ak SLAC, te di C&EN an Jiyè. Amelyorasyon LCLS yo pral pèmèt syantis yo tou pi byen ajiste enèji reyon X yo lè nouvo kapasite yo vin disponib nan kòmansman ane pwochèn.
Kredi: Laboratwa Nasyonal Akseleratè SLAC
Lazè reyon X Laboratwa Nasyonal Akseleratè SLAC la bati sou yon akseleratè lineyè 3 km nan Menlo Park, Kalifòni.
Ane sa a, syantis yo te wè tou kijan Teleskòp Espasyal James Webb (JWST) ki te tann depi lontan an te kapab pwisan pou revele...konpleksite chimik linivè nou anNASA ak patnè li yo—Ajans Espasyal Ewopeyen an, Ajans Espasyal Kanadyen an, ak Enstiti Syans Teleskòp Espasyal la—deja pibliye plizyè douzèn imaj, soti nan pòtrè sansasyonèl nebilez zetwal rive nan anprent eleman galaksi ansyen yo. Teleskòp enfrawouj 10 milya dola a dekore ak yon seri enstriman syantifik ki fèt pou eksplore listwa pwofon linivè nou an. Pandan plizyè dizèn ane ap travay sou li, JWST a deja depase atant enjenyè li yo lè li te pran yon imaj yon galaksi k ap vire jan li te parèt 4.6 milya ane de sa, ak siyati spektroskopik oksijèn, neon, ak lòt atòm. Syantis yo te mezire tou siyati nyaj vapè ak bwouya sou yon ègzoplanèt, sa ki bay done ki ta ka ede astwobyolojis yo chèche mond ki potansyèlman abitab pi lwen pase Latè.
Dat piblikasyon: 7 Fevriye 2023