ឧបករណ៍ដ៏ធំបានជំរុញគីមីវិទ្យាធំៗនៅឆ្នាំ ២០២២
សំណុំទិន្នន័យដ៏ធំសម្បើម និងឧបករណ៍ដ៏ធំសម្បើមបានជួយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រដោះស្រាយបញ្ហាគីមីវិទ្យាក្នុងទ្រង់ទ្រាយធំនៅឆ្នាំនេះ។
ដោយអារីណា រ៉េមមែល
ឥណទាន៖ មជ្ឈមណ្ឌលកុំព្យូទ័រភាពជាអ្នកដឹកនាំ Oak Ridge នៅ ORNL
កុំព្យូទ័រទំនើប Frontier នៅមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Oak Ridge គឺជាម៉ាស៊ីនជំនាន់ថ្មីដំបូងគេ ដែលនឹងជួយអ្នកគីមីវិទ្យាធ្វើការក្លែងធ្វើម៉ូលេគុលដែលស្មុគស្មាញជាងពេលណាៗទាំងអស់។
អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានធ្វើការរកឃើញដ៏ធំជាមួយនឹងឧបករណ៍ធំៗនៅឆ្នាំ 2022។ ដោយផ្អែកលើនិន្នាការថ្មីៗនៃបញ្ញាសិប្បនិម្មិតដែលមានសមត្ថភាពគីមី អ្នកស្រាវជ្រាវបានខិតខំប្រឹងប្រែងយ៉ាងខ្លាំង ដោយបង្រៀនកុំព្យូទ័រឱ្យទស្សន៍ទាយរចនាសម្ព័ន្ធប្រូតេអ៊ីនក្នុងទ្រង់ទ្រាយដែលមិនធ្លាប់មានពីមុនមក។ កាលពីខែកក្កដា ក្រុមហ៊ុន DeepMind ដែលគ្រប់គ្រងដោយ Alphabet បានបោះពុម្ពផ្សាយមូលដ្ឋានទិន្នន័យមួយដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធរបស់ប្រូតេអ៊ីនស្ទើរតែទាំងអស់ដែលគេស្គាល់—ប្រូតេអ៊ីននីមួយៗជាង 200 លានប្រភេទមកពីប្រភេទសត្វជាង 100 លានប្រភេទ — ដូចដែលបានព្យាករណ៍ដោយក្បួនដោះស្រាយការរៀនរបស់ម៉ាស៊ីន AlphaFold។ បន្ទាប់មក នៅក្នុងខែវិច្ឆិកា ក្រុមហ៊ុនបច្ចេកវិទ្យា Meta បានបង្ហាញពីវឌ្ឍនភាពរបស់ខ្លួននៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាព្យាករណ៍ប្រូតេអ៊ីនជាមួយនឹងក្បួនដោះស្រាយ AI មួយដែលមានឈ្មោះថាESMFoldនៅក្នុងការសិក្សាមុនបោះពុម្ពដែលមិនទាន់ត្រូវបានពិនិត្យដោយអ្នកជំនាញ អ្នកស្រាវជ្រាវ Meta បានរាយការណ៍ថា ក្បួនដោះស្រាយថ្មីរបស់ពួកគេមិនមានភាពត្រឹមត្រូវដូច AlphaFold ទេ ប៉ុន្តែលឿនជាង។ ល្បឿនកើនឡើងមានន័យថា អ្នកស្រាវជ្រាវអាចទស្សន៍ទាយរចនាសម្ព័ន្ធចំនួន ៦០០ លានក្នុងរយៈពេលត្រឹមតែ ២ សប្តាហ៍ប៉ុណ្ណោះ (bioRxiv 2022, DOI:១០.១១០១/២០២២.០៧.២០.៥០០៩០២).
អ្នកជីវវិទូនៅសាលាវេជ្ជសាស្ត្រនៃសាកលវិទ្យាល័យវ៉ាស៊ីនតោន (UW) កំពុងជួយពង្រីកសមត្ថភាពជីវគីមីរបស់កុំព្យូទ័រលើសពីគំរូធម្មជាតិដោយបង្រៀនម៉ាស៊ីនឱ្យស្នើប្រូតេអ៊ីនតាមតម្រូវការតាំងពីដំបូង។ លោក David Baker មកពីសាកលវិទ្យាល័យ UW និងក្រុមរបស់គាត់បានបង្កើតឧបករណ៍ AI ថ្មីមួយដែលអាចរចនាប្រូតេអ៊ីនដោយការកែលម្អម្តងហើយម្តងទៀតលើការណែនាំសាមញ្ញៗ ឬដោយការបំពេញចន្លោះរវាងផ្នែកដែលបានជ្រើសរើសនៃរចនាសម្ព័ន្ធដែលមានស្រាប់ (វិទ្យាសាស្ត្រឆ្នាំ ២០២២, ក្រសួងអប់រំយុវជន និងកីឡា៖១០.១១២៦/វិទ្យាសាស្ត្រ.abn២១០០)។ ក្រុមនេះក៏បានដាក់ចេញកម្មវិធីថ្មីមួយគឺ ProteinMPNN ដែលអាចចាប់ផ្តើមពីរាង 3D ដែលបានរចនាឡើង និងការផ្គុំនៃអនុឯកតាប្រូតេអ៊ីនច្រើន ហើយបន្ទាប់មកកំណត់លំដាប់អាស៊ីតអាមីណូដែលត្រូវការដើម្បីបង្កើតវាប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព (វិទ្យាសាស្ត្រឆ្នាំ ២០២២, ក្រសួងអប់រំយុវជន និងកីឡា៖១០.១១២៦/វិទ្យាសាស្ត្រ.add២១៨៧;១០.១១២៦/វិទ្យាសាស្ត្រ.add១៩៦៤)។ ក្បួនដោះស្រាយដែលមានជំនាញខាងជីវគីមីទាំងនេះអាចជួយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រក្នុងការកសាងគំនូរព្រាងសម្រាប់ប្រូតេអ៊ីនសិប្បនិម្មិតដែលអាចប្រើប្រាស់ក្នុងជីវសម្ភារៈ និងឱសថថ្មីៗ។
ឥណទាន៖ Ian C. Haydon/វិទ្យាស្ថាន UW សម្រាប់ការរចនាប្រូតេអ៊ីន
ក្បួនដោះស្រាយការរៀនរបស់ម៉ាស៊ីនកំពុងជួយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រឱ្យស្រមៃមើលប្រូតេអ៊ីនថ្មីដោយគិតគូរពីមុខងារជាក់លាក់។
នៅពេលដែលមហិច្ឆតារបស់អ្នកគីមីវិទ្យាកុំព្យូទ័រកើនឡើង កុំព្យូទ័រដែលប្រើសម្រាប់ក្លែងធ្វើពិភពម៉ូលេគុលក៏កើនឡើងដែរ។ នៅមន្ទីរពិសោធន៍ជាតិ Oak Ridge (ORNL) អ្នកគីមីវិទ្យាបានឃើញជាលើកដំបូងនូវកុំព្យូទ័រទំនើបដ៏មានអានុភាពបំផុតមួយគ្រឿងដែលមិនធ្លាប់មាន។កុំព្យូទ័រទំនើបកម្រិតខ្ពស់របស់ ORNL ឈ្មោះ Frontierគឺជាម៉ាស៊ីនមួយក្នុងចំណោមម៉ាស៊ីនដំបូងគេដែលគណនាប្រតិបត្តិការអណ្តែតទឹកច្រើនជាង 1 quintillion ក្នុងមួយវិនាទី ដែលជាឯកតានៃនព្វន្ធគណនា។ ល្បឿនគណនានោះលឿនជាងម៉ាស៊ីនជើងឯកបច្ចុប្បន្នគឺ Fugaku នៅប្រទេសជប៉ុនប្រហែលបីដង។ នៅឆ្នាំក្រោយ មន្ទីរពិសោធន៍ជាតិពីរបន្ថែមទៀតមានគម្រោងដាក់ឱ្យដំណើរការកុំព្យូទ័រ exascale នៅសហរដ្ឋអាមេរិក។ ថាមពលកុំព្យូទ័រដ៏ធំសម្បើមរបស់ម៉ាស៊ីនទំនើបៗទាំងនេះនឹងអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកគីមីវិទ្យាធ្វើត្រាប់តាមប្រព័ន្ធម៉ូលេគុលធំជាង និងលើមាត្រដ្ឋានពេលវេលាយូរជាងនេះ។ ទិន្នន័យដែលប្រមូលបានពីគំរូទាំងនោះអាចជួយអ្នកស្រាវជ្រាវជំរុញព្រំដែននៃអ្វីដែលអាចធ្វើទៅបានក្នុងគីមីវិទ្យាដោយបង្រួមគម្លាតរវាងប្រតិកម្មនៅក្នុងដប និងការក្លែងធ្វើនិម្មិតដែលប្រើដើម្បីធ្វើគំរូ។ Theresa Windus អ្នកគីមីវិទ្យាគណនានៅសាកលវិទ្យាល័យរដ្ឋ Iowa និងជាប្រធានគម្រោងជាមួយគម្រោងកុំព្យូទ័រ Exascale បានប្រាប់ C&EN ក្នុងខែកញ្ញាថា "យើងកំពុងស្ថិតនៅចំណុចមួយដែលយើងអាចចាប់ផ្តើមសួរសំណួរអំពីអ្វីដែលបាត់ពីវិធីសាស្រ្តទ្រឹស្តី ឬគំរូរបស់យើងដែលនឹងធ្វើឱ្យយើងខិតទៅជិតអ្វីដែលការពិសោធន៍កំពុងប្រាប់យើងថាជាការពិត"។ ការក្លែងធ្វើដែលដំណើរការលើកុំព្យូទ័រ exascale អាចជួយអ្នកគីមីវិទ្យាបង្កើតប្រភពឥន្ធនៈថ្មី និងរចនាសម្ភារៈថ្មីដែលធន់នឹងអាកាសធាតុ។
នៅទូទាំងប្រទេស នៅទីក្រុង Menlo Park រដ្ឋ California មន្ទីរពិសោធន៍បង្កើនល្បឿនជាតិ SLAC កំពុងដំឡើងការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវប្រព័ន្ធត្រជាក់ខ្លាំង (supercool) ទៅកាន់ Linac Coherent Light Source (LCLS)ដែលអាចអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកគីមីវិទ្យាមើលឃើញកាន់តែស៊ីជម្រៅទៅក្នុងពិភពអាតូម និងអេឡិចត្រុងដែលមានល្បឿនលឿនបំផុត។ រោងចក្រនេះត្រូវបានសាងសង់នៅលើឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនលីនេអ៊ែរប្រវែង 3 គីឡូម៉ែត្រ ដែលផ្នែកខ្លះត្រូវបានត្រជាក់ជាមួយអេលីយ៉ូមរាវរហូតដល់ 2 K ដើម្បីបង្កើតប្រភពពន្លឺភ្លឺខ្លាំង និងលឿនបំផុតមួយប្រភេទ ដែលហៅថាឡាស៊ែរអេឡិចត្រុងសេរីកាំរស្មីអ៊ិច (XFEL)។ អ្នកគីមីវិទ្យាបានប្រើជីពចរដ៏មានអានុភាពរបស់ឧបករណ៍នេះ ដើម្បីបង្កើតខ្សែភាពយន្តម៉ូលេគុល ដែលអាចឱ្យពួកគេមើលដំណើរការជាច្រើន ដូចជាការបង្កើតចំណងគីមី និងអង់ស៊ីមរស្មីសំយោគដំណើរការ។ លោកស្រី Leora Dresselhaus-Marais អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រសម្ភារៈដែលមានការតែងតាំងរួមគ្នានៅសាកលវិទ្យាល័យស្ទែនហ្វដ និង SLAC បានប្រាប់ C&EN ក្នុងខែកក្កដាថា "នៅក្នុងពន្លឺភ្លឹបភ្លែតៗ អ្នកអាចមើលឃើញអាតូមឈរស្ងៀម ចំណងអាតូមតែមួយបែក"។ ការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងទៅ LCLS ក៏នឹងអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រលៃតម្រូវថាមពលនៃកាំរស្មីអ៊ិចបានកាន់តែប្រសើរឡើង នៅពេលដែលសមត្ថភាពថ្មីមាននៅដើមឆ្នាំក្រោយ។
ឥណទាន៖ មន្ទីរពិសោធន៍បង្កើនល្បឿនជាតិ SLAC
ឡាស៊ែរកាំរស្មីអ៊ិចរបស់មន្ទីរពិសោធន៍បង្កើនល្បឿនជាតិ SLAC ត្រូវបានសាងសង់ឡើងលើឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនលីនេអ៊ែរប្រវែង 3 គីឡូម៉ែត្រនៅក្នុងទីក្រុង Menlo Park រដ្ឋ California។
នៅឆ្នាំនេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រក៏បានឃើញពីរបៀបដែលតេឡេស្កុបអវកាស James Webb (JWST) ដែលទន្ទឹងរង់ចាំជាយូរមកហើយអាចមានអានុភាពខ្លាំងប៉ុណ្ណាសម្រាប់ការបង្ហាញពី...ភាពស្មុគស្មាញគីមីនៃសកលលោករបស់យើងអង្គការ NASA និងដៃគូរបស់ខ្លួន គឺទីភ្នាក់ងារអវកាសអឺរ៉ុប ទីភ្នាក់ងារអវកាសកាណាដា និងវិទ្យាស្ថានវិទ្យាសាស្ត្រតេឡេស្កុបអវកាស បានចេញផ្សាយរូបភាពរាប់សិបរូបភាពរួចហើយ ចាប់ពីរូបភាពដ៏គួរឱ្យភ្ញាក់ផ្អើលនៃណេប៊ុយឡាផ្កាយ រហូតដល់ស្នាមម្រាមដៃធាតុនៃកាឡាក់ស៊ីបុរាណ។ តេឡេស្កុបអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដតម្លៃ 10 ពាន់លានដុល្លារនេះ ត្រូវបានបំពាក់ដោយឧបករណ៍វិទ្យាសាស្ត្រជាច្រើនដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីស្វែងយល់ពីប្រវត្តិសាស្ត្រដ៏ជ្រាលជ្រៅនៃសកលលោករបស់យើង។ អស់រយៈពេលជាច្រើនទសវត្សរ៍ក្នុងការបង្កើត JWST បានលើសពីការរំពឹងទុករបស់វិស្វកររបស់ខ្លួនរួចទៅហើយ ដោយថតរូបភាពនៃកាឡាក់ស៊ីវិលដូចដែលវាបានលេចឡើង 4.6 ពាន់លានឆ្នាំមុន រួមជាមួយនឹងហត្ថលេខាវិសាលគមនៃអុកស៊ីសែន ណេអុង និងអាតូមផ្សេងទៀត។ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រក៏បានវាស់ហត្ថលេខានៃពពកចំហាយទឹក និងអ័ព្ទនៅលើភពក្រៅប្រព័ន្ធព្រះអាទិត្យ ដោយផ្តល់ទិន្នន័យដែលអាចជួយអ្នកជំនាញខាងតារាសាស្ត្រស្វែងរកពិភពដែលអាចរស់នៅបានក្រៅពីផែនដី។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ខែកុម្ភៈ-០៧-២០២៣