Tresna masiboek kimika handia aurreratu zuten 2022an. Datu multzo erraldoiek eta tresna kolosalek zientzialariei kimikari eskala erraldoian aurre egiten lagundu diete aurten.

Tresna masiboek kimika handia aurreratu zuten 2022an

Datu multzo erraldoiek eta tresna kolosalek zientzialariei kimikari eskala erraldoian aurre egiten lagundu diete aurten

araberaAriana Remmel

Kreditua: Oak Ridge Leadership Computing Facility ORNL-en

Oak Ridge National Laboratory-ko Frontier superordenagailua kimikari inoiz baino konplexuagoak diren simulazio molekularrak egiten lagunduko dien makinen belaunaldi berriko lehena da.

Zientzialariek aurkikuntza handiak egin zituzten tamaina handiko tresnekin 2022an. Adimen artifizial kimikoki konpetentearen azken joeratik abiatuta, ikertzaileek aurrerapen handiak egin zituzten, ordenagailuei aurrekaririk gabeko eskalan proteinen egiturak iragartzen irakatsi zieten.Uztailean, Alphabet-en jabetzako DeepMind enpresak datu-base bat argitaratu zuen egiturak biltzen dituenaezagutzen diren ia proteina guztiak- 100 milioi espezie baino gehiagotako 200 milioi proteina indibidualak, AlphaFold ikasketa automatikoko algoritmoak aurreikusi bezala.Gero, azaroan, Meta konpainia teknologikoak proteinak iragartzeko teknologian izandako aurrerapena erakutsi zuen AI algoritmoarekin.ESMFfold.Oraindik parekideek berrikusi ez den aurreprint azterketa batean, Meta ikertzaileek jakinarazi zuten euren algoritmo berria ez dela AlphaFold bezain zehatza baina azkarragoa dela.Abiadura handitzeak esan nahi du ikertzaileek 600 milioi egitura aurreikus ditzaketela 2 astetan (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).

Washingtongo Unibertsitateko (UW) Medikuntza Eskolako biologoak laguntzen ari dirahedatu ordenagailuen gaitasun biokimikoak naturaren txantiloiaz haratagomakinei irakatsiz neurrira egindako proteinak hutsetik proposatzen.UWko David Baker-ek eta bere taldeak AI tresna berri bat sortu zuten, proteinak diseina ditzakeena, gonbidapen sinpleak modu iteratiboan hobetuz edo lehendik dagoen egitura baten aukeratutako atalen arteko hutsuneak betez (Zientzia2022, DOI:10.1126/zientzia.abn2100).Taldeak programa berri bat ere estreinatu zuen, ProteinMPNN, diseinatutako 3D forma eta hainbat proteina azpiunitateen multzoetatik abiatu eta gero eraginkortasunez egiteko beharrezkoak diren aminoazido-sekuentziak zehazteko (Zientzia2022, DOI:10.1126/zientzia.add2187;10.1126/zientzia.add1964).Biokimikoki adituak diren algoritmo hauek zientzialariei lagun diezaiekete biomaterial eta farmazia berrietan erabil litezkeen proteina artifizialetarako planoak eraikitzen.

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

Ikaskuntza automatikoko algoritmoak zientzialariei proteina berriak amesten laguntzen die funtzio zehatzak kontuan hartuta.

Kimikari konputazionalen asmoak hazten diren heinean, mundu molekularra simulatzeko erabiltzen diren ordenagailuak ere handitzen dira.Oak Ridge National Laboratory-n (ORNL), kimikariek inoiz eraikitako superordenagailu indartsuenetako bat ikusi zuten lehen aldiz.ORNL-en exascale superordenagailua, Frontier, segundoko 1 kintilioi eragiketa flotagarri baino gehiago kalkulatzen dituen lehen makinen artean dago, aritmetika konputazionalaren unitatea.Konputazio-abiadura hori Japoniako Fugaku superordenagailuaren txapelduna baino hiru aldiz handiagoa da.Datorren urtean, beste bi laborategi nazionalak exascale ordenagailuak estreinatzeko asmoa dute AEBetan.Punta-puntako makina hauen ordenagailu-potentzia izugarriari esker, kimikariek sistema molekular are handiagoak eta epe luzeagoetan simulatu ahal izango dituzte.Eredu horietatik bildutako datuek ikertzaileei lagundu diezaieke kimikan posible denaren mugak gainditzen, matraz bateko erreakzioen eta horiek modelatzeko erabiltzen diren simulazio birtualen arteko aldea murriztuz."Gure metodo edo eredu teorikoei falta zaien galderari buruz benetan galderak egiten has gaitezkeen puntu batean gaude, esperimentu batek benetakoa dela esaten digunera hurbilduko gaituztenak", Theresa Windus, Iowako kimikari konputazionala. Estatuko Unibertsitateak eta Exascale Computing Project proiektuaren arduradunak, C&EN-i esan zion irailean.Exascaleko ordenagailuetan exekutatzen diren simulazioek kimikariek erregai-iturri berriak asmatzen eta klimari erresistenteak diren material berriak diseinatzen lagun diezaiekete.

Herrialde osoan, Menlo Park-en, Kalifornian, SLAC National Accelerator Laboratory instalatzen ari dasupercool-en bertsio berritzea Linac argi iturri koherentea (LCLS)horrek kimikariei atomoen eta elektroien mundu ultraazkarra sakontzeko aukera eman diezaieke.Instalazioa 3 km-ko azeleragailu lineal batean eraikita dago, eta zatiak helio likidoarekin hozten dira 2 K-ra arte, X izpien elektroi askeko laser (XFEL) izeneko argi-iturri bikain eta superazkar mota bat sortzeko.Kimikariek tresnen pultsu indartsuak erabili dituzte hainbat prozesu ikusteko aukera izan duten film molekularrak egiteko, hala nola lotura kimikoak sortzen diren eta entzimak fotosintetikoak funtzionatzen duten."Femtosegundoko flash batean, atomoak geldirik ikus ditzakezu, lotura atomiko bakarrak hausten", esan zion Leora Dresselhaus-Marais, Stanford Unibertsitatean eta SLAC-en baterako hitzorduak dituen materialen zientzialariak, C&EN-i uztailean.LCLSren berrikuntzei esker, zientzialariek X izpien energiak hobeto doi ditzakete gaitasun berriak datorren urtearen hasieran eskuragarri egongo direnean.

Kreditua: SLAC National Accelerator Laboratory

SLAC National Accelerator Laboratory-ren X izpien laserra Menlo Parkeko (Kalifornia) 3 km-ko azeleragailu lineal batean eraikita dago.

Aurten, zientzialariek ikusi zuten aspaldian itxaroten zen James Webb Space Telescope (JWST) zein indartsua izan zitekeengure unibertsoaren konplexutasun kimikoa.NASAk eta bere bazkideek —Europako Espazio Agentziak, Kanadako Espazio Agentziak eta Space Telescope Science Institutek— dozenaka irudi kaleratu dituzte dagoeneko, izar nebulosen erretratu liluragarrietatik hasi eta antzinako galaxien hatz-markak.10.000 milioi dolar infragorriko teleskopioa gure unibertsoaren historia sakona aztertzeko diseinatutako tresna zientifikoen multzoak ditu.Hamarkadetan, JWST-k bere ingeniarien itxaropenak gainditu ditu duela 4.600 milioi urte agertzen zen galaxia birakari baten irudia ateraz, oxigeno, neon eta beste atomo batzuen sinadura espektroskopikoekin.Zientzialariek exoplaneta batean lurrunezko hodeien eta lanbroen sinadurak ere neurtu zituzten, astrobiologoei Lurretik haratago bizi daitezkeen munduak bilatzen lagun diezaieketen datuak emanez.