Awọn irinṣẹ nla ni ilọsiwaju kemistri nla ni ọdun 2022 awọn eto data Gigantic ati awọn ohun elo nla ṣe iranlọwọ fun awọn onimọ-jinlẹ lati koju kemistri lori iwọn nla kan ni ọdun yii

Awọn irinṣẹ nla ni ilọsiwaju kemistri nla ni 2022

Awọn ipilẹ data gigantic ati awọn ohun elo nla ṣe iranlọwọ fun awọn onimọ-jinlẹ lati koju kemistri lori iwọn nla kan ni ọdun yii

nipasẹAriana Remmel

Kirẹditi: Ohun elo Iṣiro Alakoso Oak Ridge ni ORNL

Supercomputer Furontia ni Oak Ridge National Laboratory jẹ akọkọ ti iran tuntun ti awọn ẹrọ ti yoo ṣe iranlọwọ fun awọn alamọdaju lati mu awọn iṣeṣiro molikula ti o ni eka sii ju ti tẹlẹ lọ.

Awọn onimo ijinlẹ sayensi ṣe awọn awari nla pẹlu awọn irinṣẹ ti o ga julọ ni ọdun 2022. Ṣiṣe lori aṣa aipẹ ti oye atọwọda ti o ni agbara ti kemikali, awọn oniwadi ṣe awọn ilọsiwaju nla, nkọ awọn kọnputa lati sọ asọtẹlẹ awọn ẹya amuaradagba ni iwọn airotẹlẹ.Ni Oṣu Keje, ile-iṣẹ Alphabet DeepMind ṣe atẹjade data data kan ti o ni awọn ẹya tifere gbogbo mọ awọn ọlọjẹ—200 million-plus awọn ọlọjẹ olukuluku lati awọn eya to ju 100 milionu—gẹgẹ bi a ti sọtẹlẹ nipasẹ ẹrọ kikọ algorithm AlphaFold.Lẹhinna, ni Oṣu kọkanla, ile-iṣẹ imọ-ẹrọ Meta ṣe afihan ilọsiwaju rẹ ni imọ-ẹrọ asọtẹlẹ amuaradagba pẹlu AI algorithm ti a peESMFold.Ninu iwadi iṣaaju ti ko tii ṣe atunyẹwo ẹlẹgbẹ, awọn oniwadi Meta royin pe algorithm tuntun wọn ko ṣe deede bi AlphaFold ṣugbọn o yara.Iyara ti o pọ si tumọ si pe awọn oniwadi le ṣe asọtẹlẹ awọn ẹya miliọnu 600 ni ọsẹ meji pere (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).

Awọn onimọ-jinlẹ ni Ile-ẹkọ Oogun ti University of Washington (UW) n ṣe iranlọwọfaagun awọn agbara biokemika awọn kọnputa ju awoṣe ẹda lọnipa awọn ẹrọ ẹkọ lati daba awọn ọlọjẹ bespoke lati ibere.UW's David Baker ati ẹgbẹ rẹ ṣẹda ohun elo AI tuntun kan ti o le ṣe apẹrẹ awọn ọlọjẹ nipasẹ boya ilọsiwaju igbagbogbo lori awọn itọsi ti o rọrun tabi nipa kikun awọn aaye laarin awọn ẹya ti a yan ti eto ti o wa tẹlẹ (ImọỌdun 2022, DOI:10.1126 / imọ.abn2100).Ẹgbẹ naa tun ṣe ariyanjiyan eto tuntun kan, ProteinMPNN, ti o le bẹrẹ lati awọn apẹrẹ 3D ti a ṣe apẹrẹ ati awọn apejọ ti awọn ipin amuaradagba pupọ ati lẹhinna pinnu awọn ilana amino acid ti o nilo lati jẹ ki wọn mu daradara (ImọỌdun 2022, DOI:10.1126 / ijinle sayensi.add2187;10.1126 / ijinle sayensi.add1964).Awọn algoridimu imọ-ẹrọ biochemically wọnyi le ṣe iranlọwọ fun awọn onimo ijinlẹ sayensi ni kikọ awọn awoṣe fun awọn ọlọjẹ atọwọda ti o le ṣee lo ni awọn ohun elo biomaterials ati awọn oogun.

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

Awọn algorithyms ẹkọ ẹrọ n ṣe iranlọwọ fun awọn onimo ijinlẹ sayensi lati nireti awọn ọlọjẹ tuntun pẹlu awọn iṣẹ kan pato ni lokan.

Bi awọn ifọkansi chemists ti iṣiro ṣe n dagba, bẹẹ ni awọn kọnputa ti a lo lati ṣe adaṣe agbaye molikula.Ni Oak Ridge National Laboratory (ORNL), awọn onimọ-jinlẹ ni iwo akọkọ ni ọkan ninu awọn kọnputa nla ti o lagbara julọ ti a kọ tẹlẹ.ORNL's exascale supercomputer, Furontia, jẹ ninu awọn ẹrọ akọkọ lati ṣe iṣiro diẹ sii ju awọn iṣẹ lilefoofo quintillion 1 fun iṣẹju kan, ẹyọkan ti iṣiro iṣiro.Iyara iširo yẹn jẹ bii igba mẹta ni iyara bi aṣaju ijọba, supercomputer Fugaku ni Japan.Ni ọdun to nbọ, awọn ile-iṣere orilẹ-ede meji miiran gbero lati ṣe awọn kọnputa exascale akọkọ ni AMẸRIKA.Agbara kọnputa ti o tobi ju ti awọn ẹrọ-ti-ti-aworan wọnyi yoo gba awọn chemists laaye lati ṣe adaṣe paapaa awọn eto molikula nla ati ni awọn iwọn akoko to gun.Awọn data ti a gba lati ọdọ awọn awoṣe wọnyẹn le ṣe iranlọwọ fun awọn oniwadi Titari awọn aala ti ohun ti o ṣee ṣe ni kemistri nipa didin aafo laarin awọn aati ninu ọpọn kan ati awọn iṣeṣiro fojuhan ti a lo lati ṣe awoṣe wọn.“A wa ni aaye kan nibiti a ti le bẹrẹ bibeere gaan nipa kini kini o nsọnu lati awọn ọna imọ-jinlẹ wa tabi awọn awoṣe ti yoo jẹ ki a sunmọ ohun ti idanwo kan n sọ fun wa jẹ gidi,” Theresa Windus, onimọ-jinlẹ iṣiro kan ni Iowa Ile-ẹkọ giga ti Ipinle ati itọsọna akanṣe pẹlu Exascale Computing Project, sọ fun C&EN ni Oṣu Kẹsan.Awọn iṣeṣiro ṣiṣẹ lori awọn kọnputa exascale le ṣe iranlọwọ fun awọn onimọ-jinlẹ lati ṣẹda awọn orisun idana aramada ati ṣe apẹrẹ awọn ohun elo imupadabọ oju-ọjọ tuntun.

Kọja orilẹ-ede naa, ni Menlo Park, California, Ile-iṣẹ imuyara ti Orilẹ-ede SLAC n fi siiawọn iṣagbega supercool si Orisun Imọlẹ Coherent Linac (LCLS)ti o le gba awọn chemists lati wo inu jinle sinu aye ultrafast ti awọn ọta ati awọn elekitironi.Ohun elo naa ni a kọ sori ohun imuyara laini 3 km, awọn apakan eyiti o tutu pẹlu helium olomi si isalẹ lati 2 K, lati ṣe agbejade iru ti superbright, orisun ina ti o ga julọ ti a pe ni laser free-electron laser (XFEL).Àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ti lo àwọn ohun èlò tó lágbára láti ṣe fíìmù tó jẹ́ kí wọ́n lè wo ọ̀pọ̀lọpọ̀ nǹkan, irú bí àwọn ìdè kẹ́míkà tí wọ́n ń dá sílẹ̀ àti àwọn ensaemusi photo synthetic tó máa ṣiṣẹ́."Ninu filasi femtosecond, o le rii awọn ọta ti o duro duro, awọn ifunmọ atomiki kan ti n fọ," Leora Dresselhaus-Marais, onimọ-jinlẹ ohun elo kan pẹlu awọn ipinnu lati pade apapọ ni Ile-ẹkọ giga Stanford ati SLAC, sọ fun C&EN ni Oṣu Keje.Awọn iṣagbega si LCLS yoo tun gba awọn onimo ijinlẹ sayensi laaye lati ṣatunṣe awọn agbara ti X-ray daradara nigbati awọn agbara tuntun ba wa ni kutukutu ọdun ti n bọ.

Ike: SLAC National imuyara yàrá

SLAC National Accelerator Laboratory's X-ray lesa ti wa ni itumọ ti lori ohun imuyara laini 3 km ni Menlo Park, California.

Ni ọdun yii, awọn onimo ijinlẹ sayensi tun rii bii alagbara ti Awotẹlẹ Space Space James Webb (JWST) ti a ti nreti pipẹ le jẹ fun ṣiṣafihankemikali complexity ti wa Agbaye.NASA àtàwọn alábàákẹ́gbẹ́ rẹ̀—Àjọ Tó Ń Bójú Tó Òfuurufú Yúróòpù, Àjọ Tó Ń Bójú Tó Òfuurufú ti Kánádà, àti Ilé Ẹ̀kọ́ Awò Awò Awọ̀nàjíjìn Ńlá—ti ṣe ìtújáde ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn àwòrán, láti orí àwòrán nebulae alárinrin tí ń fani lọ́kàn mọ́ra dé àwọn ìka ìka àwọn ìràwọ̀ ìgbàanì.Awò awò awọ̀nàjíjìn infurarẹẹdi bílíọ̀nù mẹ́wàá dọ́là ni a ṣe lọ́ṣọ̀ọ́ pẹ̀lú àwọn ohun èlò onímọ̀ sáyẹ́ǹsì tí a ṣe láti ṣàwárí ìtàn ìjìnlẹ̀ àgbáálá ayé wa.Ní ọ̀pọ̀ ọdún sẹ́yìn, JWST ti ṣàṣeyọrí ju àwọn ìfojúsọ́nà àwọn onímọ̀ ẹ̀rọ rẹ̀ nípa yíyá àwòrán ìṣùpọ̀ ìràwọ̀ alárinrin kan bí ó ti farahàn ní bílíọ̀nù 4.6 ní ọdún sẹ́yìn, ní pípé pẹ̀lú àwọn ìfọwọ́sí afẹ́fẹ́ afẹ́fẹ́ oxygen, neon, àti àwọn ọ̀tọ̀ mìíràn.Awọn onimo ijinlẹ sayensi tun wọn awọn ibuwọlu ti awọn awọsanma steamy ati haze lori exoplanet, pese data ti o le ṣe iranlọwọ fun awọn astrobiologists lati wa awọn aye ti o le gbe ni ikọja Earth.