Innealan mòra a thug piseach air ceimigeachd mhòr ann an 2022 Chuidich seataichean dàta mòra agus ionnstramaidean mòra luchd-saidheans gus dèiligeadh ri ceimigeachd air sgèile mhòr am-bliadhna.

Innealan mòra a thug piseach air ceimigeachd mhòr ann an 2022

Chuidich seataichean dàta mòra agus ionnstramaidean mòra luchd-saidheans gus dèiligeadh ri ceimigeachd air sgèile mhòr am-bliadhna

leAriana Remmel

Creideas: Goireas Coimpiutaireachd Ceannardais Oak Ridge aig ORNL

’S e an superchoimpiutair Frontier aig an Oak Ridge National Laboratory a’ chiad fhear de ghinealach ùr de dh’innealan a chuidicheas ceimigearan gus atharrais moileciuil a dhèanamh a tha nas iom-fhillte na bha e a-riamh.

Rinn luchd-saidheans fionnachdain mhòra le innealan ro-mhòra ann an 2022. A’ togail air a’ ghluasad o chionn ghoirid de dh’fhiosrachadh fuadain a tha comasach gu ceimigeach, rinn luchd-rannsachaidh ceumannan mòra, a’ teagasg choimpiutairean gus structaran phròtainean a ro-innse air sgèile nach fhacas a-riamh roimhe. Anns an Iuchar, dh’fhoillsich a’ chompanaidh DeepMind, leis an Alphabet, stòr-dàta anns an robh structaran…cha mhòr a h-uile pròtain aithnichte—​200 millean pròtain fa leth bho chòrr is 100 millean gnè—mar a chaidh a ro-innse leis an algairim ionnsachaidh innealan AlphaFold. An uairsin, san t-Samhain, sheall a’ chompanaidh theicneòlais Meta an adhartas a rinn iad ann an teicneòlas ro-innse pròtain le algairim AI ris an canarESMFoldAnn an sgrùdadh ro-chlò nach deach ath-sgrùdadh le co-aoisean fhathast, dh’innis luchd-rannsachaidh Meta nach eil an algairim ùr aca cho ceart ri AlphaFold ach gu bheil e nas luaithe. Leis an astar nas motha, b’ urrainn don luchd-rannsachaidh ro-innse 600 millean structar ann an dìreach 2 sheachdain (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).

Tha bith-eòlaichean aig Sgoil Leigheis Oilthigh Washington (UW) a’ cuideachadhcomasan bith-cheimigeach choimpiutairean a leudachadh nas fhaide na teamplaid nàdairle bhith a’ teagasg innealan gus pròtainean sònraichte a mholadh bhon fhìor thoiseach. Chruthaich Daibhidh Baker à UW agus an sgioba aige inneal ùr AI as urrainn pròtainean a dhealbhadh le bhith a’ leasachadh mean air mhean air brosnachaidhean sìmplidh no le bhith a’ lìonadh nam beàrnan eadar pàirtean taghte de structar a tha ann mar-thà (Saidheans2022, DOI:10.1126/saidheans.abn2100Chuir an sgioba prògram ùr air bhog cuideachd, ProteinMPNN, a dh’ fhaodas tòiseachadh bho chumaidhean 3D dealbhaichte agus cruinneachaidhean de iomadh fo-aonad pròtain agus an uairsin na sreathan amino-aigéid a tha a dhìth gus an dèanamh gu h-èifeachdach a dhearbhadh (Saidheans2022, DOI:10.1126/saidheans.add2187;10.1126/saidheans.add1964Dh’fhaodadh na h-algairim bith-cheimiceach seo cuideachadh a thoirt do luchd-saidheans ann a bhith a’ togail phlanaichean airson pròtainean fuadain a dh’fhaodadh a bhith air an cleachdadh ann am bith-stuthan agus cungaidhean-leigheis ùra.

Creideas: Ian C. Haydon/Institiud Dealbhaidh Pròtain UW

Tha algairim ionnsachaidh innealan a’ cuideachadh luchd-saidheans gus pròtainean ùra a chruthachadh le gnìomhan sònraichte san amharc.

Mar a bhios miannan cheimigearan coimpiutaireachd a’ fàs, bidh na coimpiutairean a thathas a’ cleachdadh gus an saoghal moileciuil ath-chruthachadh a’ fàs cuideachd. Aig Oak Ridge National Laboratory (ORNL), fhuair ceimigearan a’ chiad sealladh air aon de na superchoimpiutairean as cumhachdaiche a chaidh a thogail a-riamh.Superchoimpiutair exascale ORNL, Frontier, am measg a’ chiad innealan a bhios ag obrachadh a-mach barrachd air 1 quintillion obrachaidhean fleòdraidh gach diog, aonad de àireamhachd coimpiutaireachd. Tha an astar coimpiutaireachd sin mu thrì tursan nas luaithe na an curaidh làithreach, an superchoimpiutair Fugaku ann an Iapan. Anns a’ bhliadhna a tha romhainn, tha dà obair-lann nàiseanta eile an dùil coimpiutairean exascale a nochdadh airson a’ chiad uair anns na SA. Leigidh cumhachd coimpiutaireachd mòr nan innealan ùr-nodha seo le ceimigearan siostaman moileciuil eadhon nas motha atharrais a dhèanamh agus air clàran-ama nas fhaide. Dh’ fhaodadh an dàta a chruinnichear bho na modailean sin cuideachadh le luchd-rannsachaidh crìochan na tha comasach ann an ceimigeachd a phutadh le bhith a’ lughdachadh a’ bheàirn eadar na h-ath-bheachdan ann am flasg agus na h-atharrais brìgheil a thathas a’ cleachdadh gus am modaladh. “Tha sinn aig ìre far am faod sinn tòiseachadh air ceistean fhaighneachd mu dè a tha a dhìth bho na modhan no na modailean teòiridheach againn a bheireadh nas fhaisge oirnn air na tha deuchainn ag innse dhuinn a tha fìor," thuirt Theresa Windus, ceimigear coimpiutaireachd aig Oilthigh Stàite Iowa agus stiùiriche pròiseict leis a’ Phròiseact Coimpiutaireachd Exascale, ri C&EN san t-Sultain. Dh’fhaodadh samhlachaidhean a thèid a ruith air coimpiutairean exascale cuideachadh le ceimigearan stòran connaidh ùra a chruthachadh agus stuthan ùra a dhealbhadh a tha seasmhach an aghaidh na gnàth-shìde.

Thar na dùthcha, ann am Menlo Park, California, tha an SLAC National Accelerator Laboratory ga stàladhùrachaidhean fìor fhionnar air an Stòr Solais Cho-leanailteach Linac (LCLS)a dh’ fhaodadh leigeil le ceimigearan sùil nas doimhne a thoirt air saoghal fìor-luath nan ataman agus nan dealanan. Tha an goireas air a thogail air luathaichear loidhneach 3 cilemeatair a dh'fhaid, agus tha pàirtean dheth air am fuarachadh le helium leaghaidh sìos gu 2 K, gus seòrsa de thùs solais fìor shoilleir, fìor-luath ris an canar leusair saor-dealanach X-ghath (XFEL) a thoirt gu buil. Tha ceimigearan air cuislean cumhachdach nan ionnstramaidean a chleachdadh gus filmichean moileciuil a dhèanamh a leig leotha iomadh pròiseas fhaicinn, leithid cruthachadh cheanglaichean ceimigeach agus einsímean foto-cho-chur a’ dol ag obair. “Ann am lasair femtosecond, chì thu ataman nan seasamh, ceanglaichean atamach singilte a’ briseadh," thuirt Leora Dresselhaus-Marais, saidheansair stuthan le co-dhùnaidhean aig Oilthigh Stanford agus SLAC, ri C&EN san Iuchar. Leigidh na h-ùrachaidhean gu LCLS le luchd-saidheans lùths X-ghathannan a ghleusadh nas fheàrr nuair a bhios na comasan ùra rim faighinn tràth an ath-bhliadhna.

Creideas: SLAC National Accelerator Laboratory

Tha laser X-ghath SLAC National Accelerator Laboratory air a thogail air luathaichear loidhneach 3 km ann am Menlo Park, California.

Am-bliadhna, chunnaic luchd-saidheans cuideachd cho cumhachdach ’s a dh’ fhaodadh Teileasgop Fànais James Webb (JWST) a bha ris an robh dùil o chionn fhada a bhith airson an…iom-fhillteachd cheimigeach ar cruinne-cèTha NASA agus a com-pàirtichean—Buidheann Fànais na h-Eòrpa, Buidheann Fànais Chanada, agus Institiud Saidheans Teileasgop Fànais—air dusanan de dhealbhan fhoillseachadh mu thràth, bho dhealbhan-camara iongantach de nebulae rionnagach gu lorgan-meòir eileamaideach reul-chriosan àrsaidh. Tha an teileasgop infridhearg $10 billean air a sgeadachadh le sreathan de dh’ innealan saidheansail a chaidh a dhealbhadh gus eachdraidh dhomhainn ar cruinne-cè a sgrùdadh. Deicheadan san obair, tha an JWST air a bhith nas fheàrr na bha dùil aig na h-innleadairean aige mu thràth le bhith a’ glacadh ìomhaigh de reul-chrios cuairteachaidh mar a nochd e 4.6 billean bliadhna air ais, còmhla ri soidhnichean speactroscopach de ocsaidean, neon, agus dadaman eile. Thomhais luchd-saidheans cuideachd soidhnichean de neòil smùideach agus ceò air exoplanet, a’ toirt seachad dàta a dh’ fhaodadh cuideachadh le bhith a’ lorg saoghal a dh’ fhaodadh a bhith còmhnaidheach taobh a-muigh na Talmhainn.