Piranti gedhe majeng kimia gedhe ing 2022 Set data raksasa lan instrumen kolosal mbantu para ilmuwan ngatasi kimia kanthi skala raksasa taun iki

Alat gedhe majeng kimia gedhe ing 2022

Set data raksasa lan instrumen kolosal mbantu para ilmuwan ngatasi kimia kanthi skala raksasa taun iki

deningAriana Remmel

Kredit: Fasilitas Komputasi Kepemimpinan Oak Ridge ing ORNL

Superkomputer Frontier ing Laboratorium Nasional Oak Ridge minangka mesin generasi anyar sing bakal mbantu ahli kimia nindakake simulasi molekul sing luwih rumit tinimbang sadurunge.

Ilmuwan nggawe panemuan gedhe kanthi alat sing luwih gedhe ing taun 2022. Mbangun tren anyar babagan kecerdasan buatan sing kompeten sacara kimia, para peneliti nggawe langkah gedhe, ngajar komputer kanggo prédhiksi struktur protein ing skala sing durung tau ana sadurunge.Ing Juli, perusahaan Alphabet DeepMind nerbitake database sing ngemot strukturmeh kabeh protein sing dikenal—​200 yuta plus protein individu saka luwih saka 100 yuta spesies—kaya sing diprediksi dening algoritma machine learning AlphaFold.Banjur, ing wulan November, perusahaan teknologi Meta nuduhake kemajuan ing teknologi prediksi protein kanthi algoritma AI sing diaraniESMFold.Ing studi pracetak sing durung ditinjau peer, peneliti Meta nglaporake manawa algoritma anyar kasebut ora akurat kaya AlphaFold nanging luwih cepet.Kacepetan tambah tegese peneliti bisa prédhiksi 600 yuta struktur mung sajrone 2 minggu (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).

Ahli biologi ing Sekolah Kedokteran Universitas Washington (UW) nulunginggedhekake kemampuan biokimia komputer ngluwihi cithakan alamdening mesin mulang kanggo propose protein bespoke saka ngeruk.David Baker saka UW lan timnya nggawe alat AI anyar sing bisa ngrancang protèin kanthi nambah kanthi terus-terusan kanthi cepet utawa kanthi ngisi kesenjangan ing antarane bagean sing dipilih saka struktur sing wis ana (ngelmu2022, DOI:10.1126/science.abn2100).Tim kasebut uga miwiti program anyar, ProteinMPNN, sing bisa diwiwiti saka wangun 3D sing dirancang lan majelis saka pirang-pirang subunit protein lan banjur nemtokake urutan asam amino sing dibutuhake kanggo nggawe kanthi efisien (ngelmu2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964).Algoritma biokimia sing cerdas iki bisa mbantu para ilmuwan nggawe cetak biru kanggo protein buatan sing bisa digunakake ing biomaterial lan obat-obatan anyar.

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

Algoritma pembelajaran mesin mbantu para ilmuwan ngimpi protein anyar kanthi fungsi tartamtu.

Nalika ambisi ahli kimia komputasi tuwuh, uga komputer sing digunakake kanggo simulasi jagad molekul.Ing Laboratorium Nasional Oak Ridge (ORNL), para ahli kimia ndeleng sekilas babagan salah sawijining superkomputer paling kuat sing wis digawe.Superkomputer exascale ORNL, Frontier, minangka salah sawijining mesin pisanan sing ngitung luwih saka 1 quintillion operasi ngambang per detik, unit aritmetika komputasi.Kacepetan komputasi kasebut kira-kira kaping telu luwih cepet tinimbang juara bertahan, superkomputer Fugaku ing Jepang.Ing taun sabanjuré, loro laboratorium nasional liyane rencana kanggo debut komputer exascale ing AS.Kekuwatan komputer sing luwih gedhe saka mesin canggih iki bakal ngidini para ahli kimia nyimulasi sistem molekul sing luwih gedhe lan ing skala wektu sing luwih dawa.Data sing diklumpukake saka model kasebut bisa mbantu para peneliti nyepetake wates apa sing bisa ditindakake ing kimia kanthi nyepetake celah ing antarane reaksi ing flask lan simulasi virtual sing digunakake kanggo model kasebut."We are ing titik ngendi kita bisa miwiti tenan takon pitakonan apa iku sing ilang saka cara teori utawa model kita sing bakal njaluk kita nyedhaki apa eksperimen ngandhani kita nyata," Theresa Windus, kimiawan komputasi ing Iowa. State University lan project timbal karo Exascale Computing Project, marang C&EN ing September.Simulasi sing ditindakake ing komputer exascale bisa mbantu ahli kimia nemokake sumber bahan bakar anyar lan ngrancang bahan tahan iklim anyar.

Ing saindenging negara, ing Menlo Park, California, Laboratorium Akselerator Nasional SLAC dipasangupgrade supercool menyang Linac Coherent Light Source (LCLS)sing bisa ngidini para ahli kimia bisa ndeleng luwih jero menyang jagad atom lan elektron sing paling cepet.Fasilitas iki dibangun ing akselerator linear 3 km, bagéan kang digawe adhem karo helium Cairan mudhun kanggo 2 K, kanggo gawé jinis superbright, sumber cahya super cepet disebut X-ray free-electron laser (XFEL).Ahli kimia nggunakake pulsa kuat instrumen kasebut kanggo nggawe film molekuler sing bisa nonton macem-macem proses, kayata pembentukan ikatan kimia lan enzim fotosintesis sing bakal digunakake."Ing lampu kilat femtosecond, sampeyan bisa ndeleng atom mandheg, ikatan atom tunggal rusak," Leora Dresselhaus-Marais, ilmuwan bahan karo janjian bebarengan ing Universitas Stanford lan SLAC, marang C&EN ing Juli.Nganyarke kanggo LCLS uga bakal ngidini para ilmuwan nyetel energi sinar-X kanthi luwih apik nalika kapabilitas anyar kasedhiya ing awal taun ngarep.

Kredit: SLAC National Accelerator Laboratory

Laser X-ray Laboratorium Akselerator Nasional SLAC dibangun ing akselerator linear 3 km ing Menlo Park, California.

Taun iki, para ilmuwan uga weruh sepira kuate Teleskop Angkasa Angkasa James Webb (JWST) sing wis ditunggu-tunggu kanggo mbukakkerumitan kimia alam semesta kita.NASA lan mitra-mitrane — Badan Angkasa Eropa, Badan Angkasa Kanada, lan Institut Ilmu Teleskop Angkasa — wis ngrilis puluhan gambar, saka potret nebula lintang sing nggumunake nganti sidik jari unsur galaksi kuno.Teleskop inframerah $ 10 milyar wis dihiasi karo piranti ilmiah sing dirancang kanggo njelajah sejarah jero alam semesta kita.Wis pirang-pirang dekade digawe, JWST wis ngluwihi pangarepan para insinyur kanthi njupuk gambar galaksi sing berputar kaya sing katon 4,6 milyar taun kepungkur, lengkap karo tandha spektroskopi oksigen, neon, lan atom liyane.Ilmuwan uga ngukur tandha-tandha saka mega uwabe lan kabut ing exoplanet, nyedhiyakake data sing bisa mbantu para ahli astrobiologi nggoleki jagad sing bisa dienggoni ing sanjabane Bumi.