ឧបករណ៍ដ៏ធំបានជឿនលឿនគីមីវិទ្យាធំនៅឆ្នាំ 2022
សំណុំទិន្នន័យ និងឧបករណ៍ដ៏ធំសម្បើមបានជួយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រដោះស្រាយគីមីសាស្ត្រនៅលើមាត្រដ្ឋានដ៏ធំនៅឆ្នាំនេះ
ដោយAriana Remmel
ឥណទាន៖ Oak Ridge Leadership Computing Facility នៅ ORNL
កុំព្យូទ័រទំនើប Frontier នៅ Oak Ridge National Laboratory គឺជាម៉ាស៊ីនដំបូងគេនៃជំនាន់ថ្មី ដែលនឹងជួយអ្នកគីមីវិទ្យាទទួលយកការក្លែងធ្វើម៉ូលេគុលដែលស្មុគស្មាញជាងពេលមុនៗ។
អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានបង្កើតរបកគំហើញដ៏ធំជាមួយនឹងឧបករណ៍ធំជាងនៅឆ្នាំ 2022។ ការកសាងលើនិន្នាការថ្មីៗនៃបញ្ញាសិប្បនិម្មិតដែលមានសមត្ថភាពគីមី អ្នកស្រាវជ្រាវបានបោះជំហានយ៉ាងខ្លាំង ដោយបង្រៀនកុំព្យូទ័រឱ្យទស្សន៍ទាយរចនាសម្ព័ន្ធប្រូតេអ៊ីនក្នុងកម្រិតដែលមិនធ្លាប់មានពីមុនមក។កាលពីខែកក្កដា ក្រុមហ៊ុន DeepMind ដែលជាកម្មសិទ្ធិរបស់ Alphabet បានបោះពុម្ពមូលដ្ឋានទិន្នន័យដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធរបស់ប្រូតេអ៊ីនដែលគេស្គាល់ស្ទើរតែទាំងអស់។—200 លានបូកនឹងប្រូតេអ៊ីនបុគ្គលពីជាង 100 លានប្រភេទ—ដូចដែលបានព្យាករដោយម៉ាស៊ីនរៀនក្បួន AlphaFold។បន្ទាប់មកនៅក្នុងខែវិច្ឆិកា ក្រុមហ៊ុនបច្ចេកវិទ្យា Meta បានបង្ហាញពីវឌ្ឍនភាពរបស់ខ្លួននៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាព្យាករណ៍ប្រូតេអ៊ីនជាមួយនឹងក្បួនដោះស្រាយ AI ដែលហៅថាESMFold.នៅក្នុងការសិក្សាបោះពុម្ពជាមុនដែលមិនទាន់ត្រូវបានពិនិត្យដោយមិត្តភ័ក្តិ អ្នកស្រាវជ្រាវ Meta បានរាយការណ៍ថា algorithm ថ្មីរបស់ពួកគេមិនមានភាពត្រឹមត្រូវដូច AlphaFold ទេ ប៉ុន្តែលឿនជាង។ល្បឿនកើនឡើងមានន័យថាអ្នកស្រាវជ្រាវអាចទស្សន៍ទាយរចនាសម្ព័ន្ធ 600 លានក្នុងរយៈពេលត្រឹមតែ 2 សប្តាហ៍ប៉ុណ្ណោះ (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).
អ្នកជីវវិទូនៅសាកលវិទ្យាល័យ Washington (UW) School of Medicine កំពុងជួយពង្រីកសមត្ថភាពជីវគីមីរបស់កុំព្យូទ័រលើសពីគំរូធម្មជាតិដោយការបង្រៀនម៉ាស៊ីនដើម្បីស្នើប្រូតេអ៊ីនតាមតម្រូវការពីទទេ។លោក David Baker នៃ UW និងក្រុមរបស់គាត់បានបង្កើតឧបករណ៍ AI ថ្មីមួយដែលអាចរចនាប្រូតេអ៊ីនដោយការកែលម្អម្តងហើយម្តងទៀតលើការជម្រុញសាមញ្ញ ឬដោយការបំពេញចន្លោះរវាងផ្នែកដែលបានជ្រើសរើសនៃរចនាសម្ព័ន្ធដែលមានស្រាប់ (វិទ្យាសាស្ត្រ2022, DOI:10.1126/science.abn2100)ក្រុមការងារក៏បានដាក់បង្ហាញកម្មវិធីថ្មីមួយទៀតឈ្មោះថា ProteinMPNN ដែលអាចចាប់ផ្តើមពីទម្រង់ 3D ដែលបានរចនា និងការផ្គុំនៃអនុក្រុមប្រូតេអ៊ីនជាច្រើន ហើយបន្ទាប់មកកំណត់លំដាប់អាស៊ីតអាមីណូដែលត្រូវការដើម្បីធ្វើឱ្យពួកវាមានប្រសិទ្ធភាព (វិទ្យាសាស្ត្រ2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964)ក្បួនដោះស្រាយជីវគីមីទាំងនេះអាចជួយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រក្នុងការបង្កើតប្លង់មេសម្រាប់ប្រូតេអ៊ីនសិប្បនិម្មិតដែលអាចប្រើក្នុងជីវវត្ថុធាតុថ្មី និងឱសថ។
ឥណទាន៖ Ian C. Haydon/វិទ្យាស្ថាន UW សម្រាប់ការរចនាប្រូតេអ៊ីន
ក្បួនដោះស្រាយការរៀនម៉ាស៊ីនកំពុងជួយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រសុបិនអំពីប្រូតេអ៊ីនថ្មីជាមួយនឹងមុខងារជាក់លាក់នៅក្នុងចិត្ត។
នៅពេលដែលមហិច្ឆតារបស់អ្នកគីមីវិទ្យាកើនឡើង ដូច្នេះកុំព្យូទ័រដែលប្រើដើម្បីក្លែងធ្វើពិភពម៉ូលេគុល។នៅ Oak Ridge National Laboratory (ORNL) អ្នកគីមីវិទ្យាបានមើលឃើញជាលើកដំបូងនូវកុំព្យូទ័រដ៏មានឥទ្ធិពលបំផុតមួយដែលមិនធ្លាប់មាន។កុំព្យូទ័រទំនើបហួសកម្រិតរបស់ ORNL, Frontierស្ថិតក្នុងចំណោមម៉ាស៊ីនដំបូងគេដែលគណនាប្រតិបត្តិការអណ្តែតទឹកច្រើនជាង 1 quintillion ក្នុងមួយវិនាទី ដែលជាឯកតានៃនព្វន្ធគណនា។ល្បឿនកុំព្យូទ័រនោះមានល្បឿនលឿនជាងកំពូលកុំព្យូទ័រដែលគ្រងដំណែងជើងឯក Fugaku នៅប្រទេសជប៉ុនប្រហែលបីដង។នៅឆ្នាំក្រោយ មន្ទីរពិសោធន៍ជាតិចំនួនពីរទៀតគ្រោងនឹងដាក់បង្ហាញកុំព្យូទ័រ exascale នៅសហរដ្ឋអាមេរិក។ថាមពលកំព្យូទ័រដែលលើសនៃម៉ាស៊ីនទំនើបទាំងនេះនឹងអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកគីមីសាស្ត្រក្លែងធ្វើប្រព័ន្ធម៉ូលេគុលកាន់តែធំ និងនៅលើមាត្រដ្ឋានយូរជាងនេះ។ទិន្នន័យដែលប្រមូលបានពីគំរូទាំងនោះអាចជួយអ្នកស្រាវជ្រាវរុញព្រំដែននៃអ្វីដែលអាចធ្វើទៅបានក្នុងគីមីសាស្ត្រ ដោយកាត់បន្ថយគម្លាតរវាងប្រតិកម្មនៅក្នុងដបទឹក និងការក្លែងធ្វើនិម្មិតដែលប្រើដើម្បីធ្វើជាគំរូពួកគេ។Theresa Windus អ្នកគីមីវិទ្យានៅរដ្ឋ Iowa បាននិយាយថា "យើងឈានដល់ចំណុចមួយដែលយើងអាចចាប់ផ្តើមសួរសំណួរអំពីអ្វីដែលវាបាត់ពីវិធីសាស្រ្ត ឬគំរូតាមទ្រឹស្តីរបស់យើង ដែលនឹងធ្វើឱ្យយើងខិតទៅជិតអ្វីដែលការពិសោធន៍កំពុងប្រាប់យើងថាជាការពិត" Theresa Windus គីមីវិទូនៅរដ្ឋ Iowa សាកលវិទ្យាល័យរដ្ឋ និងជាអ្នកដឹកនាំគម្រោងជាមួយនឹងគម្រោងកុំព្យូទ័រ Exascale បានប្រាប់ C&EN នៅក្នុងខែកញ្ញា។ការក្លែងធ្វើដែលដំណើរការលើកុំព្យូទ័រ exascale អាចជួយអ្នកគីមីវិទ្យាបង្កើតប្រភពឥន្ធនៈប្រលោមលោក និងរចនាសម្ភារៈថ្មីដែលធន់នឹងអាកាសធាតុ។
នៅទូទាំងប្រទេស នៅ Menlo Park រដ្ឋកាលីហ្វ័រញ៉ា មន្ទីរពិសោធន៍បង្កើនល្បឿនជាតិ SLAC កំពុងដំឡើងការធ្វើឱ្យប្រសើរ supercool ទៅប្រភពពន្លឺ Linac Coherent (LCLS)ដែលអាចអនុញ្ញាតិឱ្យអ្នកគីមីវិទ្យាអាចយល់កាន់តែស៊ីជម្រៅទៅក្នុងពិភព ultrafast នៃអាតូម និងអេឡិចត្រុង។គ្រឿងបរិក្ខារនេះត្រូវបានសាងសង់នៅលើឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនលីនេអ៊ែរចម្ងាយ 3 គីឡូម៉ែត្រ ដែលផ្នែកខ្លះត្រូវបានធ្វើឱ្យត្រជាក់ជាមួយនឹងអេលីយ៉ូមរាវចុះដល់ 2 K ដើម្បីផលិតជាប្រភពពន្លឺដ៏ភ្លឺច្បាស់ និងលឿនបំផុតហៅថា កាំរស្មីអ៊ិចអេឡិចត្រុងឡាស៊ែរ (XFEL) ។អ្នកគីមីវិទ្យាបានប្រើជីពចរដ៏មានឥទ្ធិពលរបស់ឧបករណ៍ដើម្បីបង្កើតខ្សែភាពយន្តម៉ូលេគុលដែលអាចឱ្យពួកគេមើលដំណើរការជាច្រើនដូចជាចំណងគីមីបង្កើត និងអង់ស៊ីមរស្មីសំយោគនឹងដំណើរការ។លោក Leora Dresselhaus-Marais អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រផ្នែកសម្ភារៈដែលមានការណាត់ជួបរួមគ្នានៅសាកលវិទ្យាល័យ Stanford និង SLAC បានប្រាប់ C&EN ក្នុងខែកក្កដាថា "នៅក្នុងពន្លឺ femtosecond អ្នកអាចមើលឃើញអាតូមនៅស្ងៀម ចំណងអាតូមិកតែមួយបានបំបែក" ។ការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងដល់ LCLS ក៏នឹងអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រកែតម្រូវថាមពលនៃកាំរស្មី X ឱ្យកាន់តែប្រសើរឡើង នៅពេលដែលសមត្ថភាពថ្មីនេះមាននៅដើមឆ្នាំក្រោយ។
ឥណទាន៖ មន្ទីរពិសោធន៍បង្កើនល្បឿនជាតិ SLAC
ឡាស៊ែរ X-ray របស់មន្ទីរពិសោធន៍បង្កើនល្បឿនជាតិ SLAC ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនលីនេអ៊ែរ 3 គីឡូម៉ែត្រនៅ Menlo Park រដ្ឋកាលីហ្វ័រញ៉ា។
នៅឆ្នាំនេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រក៏បានមើលឃើញថា តើកែវយឺតអវកាស James Webb (JWST) ដែលទន្ទឹងរង់ចាំយូរប៉ុណ្ណា អាចមានអានុភាពសម្រាប់បង្ហាញ។ភាពស្មុគស្មាញគីមីនៃសកលលោករបស់យើង។.NASA និងដៃគូរបស់ខ្លួន - ទីភ្នាក់ងារអវកាសអ៊ឺរ៉ុប ទីភ្នាក់ងារអវកាសកាណាដា និងវិទ្យាស្ថានវិទ្យាសាស្ត្រកែវយឺតអវកាស - បានបញ្ចេញរូបភាពរាប់សិបសន្លឹករួចមកហើយ ចាប់ពីរូបភាពដ៏អស្ចារ្យនៃ nebulae ផ្កាយរហូតដល់ស្នាមម្រាមដៃធាតុនៃកាឡាក់ស៊ីបុរាណ។តេឡេស្កុបអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដតម្លៃ 10 ពាន់លានដុល្លារត្រូវបានបំពាក់ដោយឧបករណ៍វិទ្យាសាស្ត្រដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីរុករកប្រវត្តិសាស្រ្តដ៏ជ្រៅនៃសកលលោករបស់យើង។ជាច្រើនទស្សវត្សរ៍ក្នុងការផលិត JWST បានដំណើរការលើសពីការរំពឹងទុករបស់វិស្វកររបស់ខ្លួនរួចហើយ ដោយចាប់យករូបភាពនៃកាឡាក់ស៊ីវិលជុំដូចដែលវាបានបង្ហាញខ្លួនកាលពី 4.6 ពាន់លានឆ្នាំមុន ពោរពេញទៅដោយហត្ថលេខា spectroscopic នៃអុកស៊ីសែន អ៊ីយូតា និងអាតូមផ្សេងទៀត។អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រក៏បានវាស់វែងហត្ថលេខានៃពពកចំហាយទឹក និងអ័ព្ទនៅលើភពក្រៅ ដោយផ្តល់ទិន្នន័យដែលអាចជួយឱ្យក្រុមតារាវិទូស្វែងរកពិភពដែលអាចរស់នៅបានលើសពីផែនដី។
ពេលវេលាផ្សាយ៖ កុម្ភៈ-០៧-២០២៣