Amûrên mezin di sala 2022an de kîmyaya mezin pêşve xistin. Setên daneyên mezin û amûrên mezin îsal alîkariya zanyaran kirin ku kîmyayê di pîvanek mezin de çareser bikin.

Amûrên mezin di sala 2022an de kîmyaya mezin pêşve xistin

Setên daneyên mezin û amûrên mezin îsal alîkariya zanyaran kirin ku kîmyayê di pîvanek mezin de çareser bikin.

jiAriana Remmel

Kredî: Tesîsa Hesabkirina Rêbertiya Oak Ridge li ORNL

Superkomputera Frontier a li Laboratuwara Neteweyî ya Oak Ridge yekem ji nifşek nû ya makîneyan e ku dê alîkariya kîmyageran bike ku simulasyonên molekulî yên ji her demê tevlihevtir bikin.

Zanyaran di sala 2022an de bi amûrên pir mezin vedîtinên mezin kirin. Bi avakirina li ser trenda dawî ya zekaya sûnî ya kîmyewî ya jêhatî, lêkolîneran gavên mezin avêtin, û fêrî komputeran kirin ku avahiyên proteînan di asteke bêhempa de pêşbînî bikin. Di Tîrmehê de, pargîdaniya DeepMind a ku xwediyê wê Alphabet e, databasek weşand ku avahiyên...hema hema hemî proteînên naskirî—​Zêdetirî 200 milyon proteînên takekesî ji zêdetirî 100 milyon cureyan—wekî ku ji hêla algorîtmaya fêrbûna makîneyê AlphaFold ve hatî pêşbînîkirin. Dûv re, di Mijdarê de, pargîdaniya teknolojiyê Meta pêşveçûna xwe di teknolojiya pêşbînîkirina proteînê de bi algorîtmayek AI-ê ya bi navê nîşan da.ESMFoldDi lêkolîneke pêşçapkirinê de ku hîn ji hêla hevpîşeyan ve nehatiye nirxandin, lêkolînerên Meta ragihandin ku algorîtmaya wan a nû ne bi qasî AlphaFold rast e lê zûtir e. Leza zêdebûyî tê vê wateyê ku lêkolîner dikarin di tenê 2 hefteyan de 600 mîlyon avahiyan pêşbînî bikin (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).

Biyologên li Fakulteya Tipê ya Zanîngeha Washington (UW) alîkariyê dikinşiyanên biyokîmyayî yên komputeran ji şablona xwezayê wêdetir berfireh bikinbi fêrkirina makîneyan da ku proteînên taybetî ji sifirê pêşniyar bikin. David Baker ê UW û tîma wî amûrek nû ya AI afirandin ku dikare proteînan bi rêya baştirkirina dubarekirî ya fermanên hêsan an jî bi dagirtina valahiyan di navbera beşên bijartî yên avahiyek heyî de sêwirîne (Zanist2022, DOI:10.1126/zanistî.abn2100Tîmê her wiha bernameyeke nû, ProteinMPNN, da destpêkirin, ku dikare ji şekil û kombûnên 3D yên sêwirandî yên gelek jêr-yekîneyên proteînê dest pê bike û dûv re rêzikên asîdên amînî yên ku ji bo çêkirina wan bi bandor hewce ne diyar bike (Zanist2022, DOI:10.1126/zanistî.add2187;10.1126/zanistî.add1964Ev algorîtmayên biyokîmyayî yên jêhatî dikarin ji zanyaran re bibin alîkar ku nexşeyên proteînên sûnî ava bikin ku dikarin di biyomateryal û dermansaziyên nû de werin bikar anîn.

Jêder: Ian C. Haydon/Enstîtuya UW ji bo Sêwirana Proteînan

Algorîtmayên fêrbûna makîneyê alîkariya zanyaran dikin ku proteînên nû bi fonksiyonên taybetî di hişê xwe de biafirînin.

Her ku armancên kîmyagerên hesabker zêde dibin, komputerên ku ji bo simulasyona cîhana molekulî têne bikar anîn jî zêde dibin. Li Laboratuwara Neteweyî ya Oak Ridge (ORNL), kîmyageran yekem car li yek ji superkomputerên herî bihêz ên ku heya niha hatine çêkirin nihêrîn.Superkomputera exascale ya ORNL, Frontier, di nav makîneyên pêşîn de ye ku di saniyeyê de ji 1 kvîntîlîyon operasyonên şemitok zêdetir hesab dike, ku yekîneyeke aritmetîka hesabkirinê ye. Ev leza hesabkirinê bi qasî sê caran ji şampiyonê heyî, superkomputera Fugaku li Japonya, zûtir e. Di sala bê de, du laboratuarên din ên neteweyî plan dikin ku komputerên exascale li Dewletên Yekbûyî bidin destpêkirin. Hêza komputerê ya mezin a van makîneyên herî pêşkeftî dê bihêle ku kîmyager pergalên molekulî yên mezintir û di demên dirêjtir de simulasyon bikin. Daneyên ku ji wan modelan hatine berhevkirin dikarin alîkariya lêkolîneran bikin ku sînorên tiştê ku di kîmyayê de gengaz e bi tengkirina valahiya di navbera reaksiyonên di fîşekekê de û simulasyonên virtual ên ku ji bo modelkirina wan têne bikar anîn, derbas bikin. Theresa Windus, kîmyagerek hesabker li Zanîngeha Dewleta Iowa û seroka projeyê bi Projeya Hesabkirina Exascale re, di Îlonê de ji C&EN re got: "Em di xalekê de ne ku em dikarin bi rastî pirsan bipirsin ka çi di rêbaz an modelên me yên teorîk de winda ye ku dê me nêzîkî tiştê ku ceribandinek ji me re dibêje rast e bike." Simulasyonên ku li ser komputerên exascale têne xebitandin dikarin ji kîmyageran re bibin alîkar ku çavkaniyên sotemeniyê yên nû îcad bikin û materyalên nû yên berxwedêrê avhewayê sêwirînin.

Li seranserê welêt, li Menlo Park, California, Laboratuwara Lezkerê ya Neteweyî ya SLAC saz dikenûvekirinên supercool bo Çavkaniya Ronahiya Hevrêz a Linac (LCLS)ku dikare rê bide kîmyageran ku kûrtir li cîhana ultralez a atom û elektronan binêrin. Tesîs li ser lezkerek xêzikî ya 3 km hatiye avakirin, ku beşên wê bi helyûma şil heta 2 K têne sar kirin, da ku celebek çavkaniyek ronahiyê ya pir geş û pir bilez a bi navê lazera elektrona azad a tîrêjên X (XFEL) hilberîne. Kîmyageran pulsên bihêz ên amûran bikar anîne da ku fîlmên molekulî çêbikin ku wan hiştiye ku pêvajoyên cûrbecûr temaşe bikin, wekî çêbûna girêdanên kîmyewî û enzîmên fotosentezê yên ku dixebitin. Leora Dresselhaus-Marais, zanyarek materyalê bi hevdîtinên hevbeş li Zanîngeha Stanford û SLAC, di Tîrmehê de ji C&EN re got, "Di çirûskek femtoçirkeyan de, hûn dikarin bibînin ku atom bêdeng radiwestin, girêdanên atomî yên yekane dişkên." Nûvekirinên LCLS dê rê bidin zanyaran ku enerjiyên tîrêjên X çêtir mîheng bikin dema ku kapasîteyên nû di destpêka sala bê de peyda bibin.

Kredî: Laboratuwara Lezkerkerê Neteweyî ya SLAC

Lazera tîrêjên X ya Laboratuwara Lezkerkerên Neteweyî ya SLAC li ser lezkerkerek xêzikî ya 3 km li Menlo Park, Kalîforniyayê hatiye çêkirin.

Îsal, zanyaran her wiha dîtin ka Teleskopa Fezayê ya James Webb (JWST) ya ku demek dirêj li bendê bû çiqas bi hêz dikare ji bo eşkerekirina...tevliheviya kîmyewî ya gerdûna meNASA û hevkarên wê - Ajansa Fezayê ya Ewropî, Ajansa Fezayê ya Kanadayî, û Enstîtuya Zanistî ya Teleskopa Fezayê - bi dehan wêne weşandine, ji portreyên balkêş ên nebulayên stêrkî bigire heya şopa tiliyên elementî yên galaksiyên kevnar. Teleskopa înfrared a 10 mîlyar dolarî bi komek amûrên zanistî yên ku ji bo lêkolîna dîroka kûr a gerdûna me hatine çêkirin xemilandî ye. Bi dehsalan di çêkirinê de, JWST ji bendewariyên endezyarên xwe derbas kiriye bi kişandina wêneyek galaksiyek zivirî wekî ku 4.6 mîlyar sal berê xuya dikir, digel îmzeyên spektroskopîk ên oksîjen, neon û atomên din. Zanyaran her weha îmzeyên ewrên buharî û mijê li ser eksoplanetek pîvan, daneyên ku dikarin ji astrobiyologan re bibin alîkar ku li cîhanên potansiyel ên jiyanê li derveyî Erdê bigerin peyda bikin.