భారీ సాధనాలు 2022లో పెద్ద కెమిస్ట్రీని అభివృద్ధి చేశాయి, భారీ డేటా సెట్‌లు మరియు భారీ సాధనాలు ఈ సంవత్సరం రసాయన శాస్త్రాన్ని భారీ స్థాయిలో పరిష్కరించడంలో శాస్త్రవేత్తలకు సహాయపడ్డాయి.

భారీ సాధనాలు 2022లో పెద్ద కెమిస్ట్రీని అభివృద్ధి చేశాయి

భారీ డేటా సెట్‌లు మరియు భారీ సాధనాలు శాస్త్రవేత్తలు ఈ సంవత్సరం కెమిస్ట్రీని భారీ స్థాయిలో పరిష్కరించడంలో సహాయపడ్డాయి.

ద్వారాఅరియానా రెమెల్

క్రెడిట్: ORNL వద్ద ఓక్ రిడ్జ్ లీడర్‌షిప్ కంప్యూటింగ్ ఫెసిలిటీ

ఓక్ రిడ్జ్ నేషనల్ లాబొరేటరీలోని ఫ్రాంటియర్ సూపర్‌కంప్యూటర్ కొత్త తరం యంత్రాలలో మొదటిది, ఇది రసాయన శాస్త్రవేత్తలు మునుపెన్నడూ లేనంత సంక్లిష్టమైన పరమాణు అనుకరణలను తీసుకోవడానికి సహాయపడుతుంది.

శాస్త్రవేత్తలు 2022లో సూపర్‌సైజ్డ్ టూల్స్‌తో పెద్ద ఆవిష్కరణలు చేశారు. రసాయనికంగా సమర్థుడైన కృత్రిమ మేధస్సు యొక్క ఇటీవలి ట్రెండ్‌పై ఆధారపడి, పరిశోధకులు గొప్ప పురోగతిని సాధించారు, అపూర్వమైన స్థాయిలో ప్రోటీన్ నిర్మాణాలను అంచనా వేయడానికి కంప్యూటర్‌లకు బోధించారు.జూలైలో, ఆల్ఫాబెట్ యాజమాన్యంలోని సంస్థ డీప్‌మైండ్ యొక్క నిర్మాణాలను కలిగి ఉన్న డేటాబేస్‌ను ప్రచురించిందిదాదాపు అన్ని తెలిసిన ప్రోటీన్లు—100 మిలియన్లకు పైగా జాతుల నుండి 200 మిలియన్లకు పైగా వ్యక్తిగత ప్రోటీన్లు-మెషిన్ లెర్నింగ్ అల్గారిథమ్ ఆల్ఫాఫోల్డ్ అంచనా వేసినట్లుగా.తర్వాత, నవంబర్‌లో, టెక్ కంపెనీ మెటా AI అల్గారిథమ్‌తో ప్రోటీన్ ప్రిడిక్షన్ టెక్నాలజీలో దాని పురోగతిని ప్రదర్శించింది.ESMఫోల్డ్.ఇంకా పీర్-రివ్యూ చేయని ప్రిప్రింట్ అధ్యయనంలో, మెటా పరిశోధకులు వారి కొత్త అల్గోరిథం ఆల్ఫాఫోల్డ్ వలె ఖచ్చితమైనది కాదని, అయితే వేగంగా ఉంటుందని నివేదించారు.పెరిగిన వేగం కారణంగా పరిశోధకులు కేవలం 2 వారాల్లో 600 మిలియన్ నిర్మాణాలను అంచనా వేయగలరు (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).

యూనివర్శిటీ ఆఫ్ వాషింగ్టన్ (UW) స్కూల్ ఆఫ్ మెడిసిన్‌లోని జీవశాస్త్రవేత్తలు సహాయం చేస్తున్నారుప్రకృతి టెంప్లేట్‌కు మించి కంప్యూటర్ల జీవరసాయన సామర్థ్యాలను విస్తరించండిమొదటి నుండి బెస్పోక్ ప్రొటీన్‌లను ప్రతిపాదించడానికి యంత్రాలను నేర్పించడం ద్వారా.UW యొక్క డేవిడ్ బేకర్ మరియు అతని బృందం ఒక కొత్త AI సాధనాన్ని రూపొందించారు, ఇది సాధారణ ప్రాంప్ట్‌లను పునరావృతంగా మెరుగుపరచడం ద్వారా లేదా ఇప్పటికే ఉన్న నిర్మాణంలోని ఎంచుకున్న భాగాల మధ్య ఖాళీలను పూరించడం ద్వారా ప్రోటీన్‌లను రూపొందించగలదు (సైన్స్2022, DOI:10.1126/science.abn2100)ఈ బృందం ప్రోటీన్‌ఎమ్‌పిఎన్ఎన్ అనే కొత్త ప్రోగ్రామ్‌ను కూడా ప్రారంభించింది, ఇది రూపొందించబడిన 3డి ఆకారాలు మరియు బహుళ ప్రోటీన్ సబ్‌యూనిట్‌ల సమావేశాల నుండి ప్రారంభించి, వాటిని సమర్థవంతంగా తయారు చేయడానికి అవసరమైన అమైనో యాసిడ్ సీక్వెన్స్‌లను నిర్ణయించవచ్చు (సైన్స్2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964)ఈ జీవరసాయన అవగాహన కలిగిన అల్గారిథమ్‌లు కొత్త బయోమెటీరియల్స్ మరియు ఫార్మాస్యూటికల్స్‌లో ఉపయోగించగల కృత్రిమ ప్రోటీన్‌ల కోసం బ్లూప్రింట్‌లను రూపొందించడంలో శాస్త్రవేత్తలకు సహాయపడతాయి.

క్రెడిట్: ఇయాన్ C. హేడన్/UW ఇన్స్టిట్యూట్ ఫర్ ప్రోటీన్ డిజైన్

మెషిన్ లెర్నింగ్ అల్గారిథమ్‌లు నిర్దిష్ట విధులను దృష్టిలో ఉంచుకుని కొత్త ప్రొటీన్‌లను కలలు కనడంలో శాస్త్రవేత్తలకు సహాయపడుతున్నాయి.

గణన రసాయన శాస్త్రవేత్తల ఆశయాలు పెరిగేకొద్దీ, పరమాణు ప్రపంచాన్ని అనుకరించడానికి ఉపయోగించే కంప్యూటర్లు కూడా పెరుగుతాయి.ఓక్ రిడ్జ్ నేషనల్ లాబొరేటరీ (ORNL)లో, రసాయన శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పటివరకు నిర్మించిన అత్యంత శక్తివంతమైన సూపర్ కంప్యూటర్‌లలో ఒకదానిపై మొదటి సంగ్రహావలోకనం పొందారు.ORNL యొక్క ఎక్సాస్కేల్ సూపర్ కంప్యూటర్, ఫ్రాంటియర్, సెకనుకు 1 క్వింటిలియన్ కంటే ఎక్కువ ఫ్లోటింగ్ ఆపరేషన్‌లను లెక్కించిన మొదటి యంత్రాలలో ఒకటి, ఇది గణన అంకగణితం యొక్క యూనిట్.ఆ కంప్యూటింగ్ వేగం ప్రస్తుత ఛాంపియన్, జపాన్‌లోని సూపర్ కంప్యూటర్ ఫుగాకు కంటే మూడు రెట్లు వేగంగా ఉంటుంది.తదుపరి సంవత్సరంలో, మరో రెండు జాతీయ ప్రయోగశాలలు USలో ఎక్సాస్కేల్ కంప్యూటర్‌లను ప్రారంభించాలని ప్లాన్ చేస్తున్నాయి.ఈ అత్యాధునిక యంత్రాల యొక్క అవుట్‌సైజ్ కంప్యూటర్ పవర్ రసాయన శాస్త్రవేత్తలు మరింత పెద్ద పరమాణు వ్యవస్థలను మరియు ఎక్కువ సమయ ప్రమాణాలను అనుకరించటానికి అనుమతిస్తుంది.ఆ నమూనాల నుండి సేకరించిన డేటా, ఫ్లాస్క్‌లోని ప్రతిచర్యలు మరియు వాటిని మోడల్ చేయడానికి ఉపయోగించే వర్చువల్ సిమ్యులేషన్‌ల మధ్య అంతరాన్ని తగ్గించడం ద్వారా కెమిస్ట్రీలో సాధ్యమయ్యే సరిహద్దులను అధిగమించడంలో పరిశోధకులకు సహాయపడుతుంది."మన సైద్ధాంతిక పద్ధతులు లేదా నమూనాల నుండి ఏమి లేదు అనే దాని గురించి మనం నిజంగా ప్రశ్నలను అడగడం ప్రారంభించే దశలో ఉన్నాము, ఇది ఒక ప్రయోగం మనకు చెప్పేదానికి దగ్గరగా ఉంటుంది" అని అయోవాలోని గణన రసాయన శాస్త్రవేత్త థెరిసా విండస్ ఎక్సాస్కేల్ కంప్యూటింగ్ ప్రాజెక్ట్‌తో స్టేట్ యూనివర్శిటీ మరియు ప్రాజెక్ట్ లీడ్, సెప్టెంబర్‌లో C&ENకి తెలిపింది.ఎక్సాస్కేల్ కంప్యూటర్‌లపై నడిచే అనుకరణలు రసాయన శాస్త్రవేత్తలు నవల ఇంధన వనరులను కనిపెట్టడంలో మరియు కొత్త వాతావరణాన్ని తట్టుకోగల పదార్థాలను రూపొందించడంలో సహాయపడతాయి.

దేశవ్యాప్తంగా, కాలిఫోర్నియాలోని మెన్లో పార్క్‌లో, SLAC నేషనల్ యాక్సిలరేటర్ లాబొరేటరీని ఇన్‌స్టాల్ చేస్తోందిసూపర్ కూల్ లినాక్ కోహెరెంట్ లైట్ సోర్స్ (LCLS)కి అప్‌గ్రేడ్ చేయబడిందిరసాయన శాస్త్రవేత్తలు పరమాణువులు మరియు ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క అల్ట్రాఫాస్ట్ ప్రపంచంలోకి లోతుగా చూసేందుకు వీలు కల్పిస్తుంది.ఈ సదుపాయం 3 కి.మీ లీనియర్ యాక్సిలరేటర్‌పై నిర్మించబడింది, వీటిలో భాగాలు లిక్విడ్ హీలియంతో 2 K వరకు చల్లబడతాయి, ఎక్స్-రే ఫ్రీ-ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ (XFEL) అని పిలువబడే ఒక రకమైన సూపర్ బ్రైట్, సూపర్ ఫాస్ట్ లైట్ సోర్స్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి.రసాయన శాస్త్రజ్ఞులు మాలిక్యులర్ చలనచిత్రాలను రూపొందించడానికి సాధనాల యొక్క శక్తివంతమైన పల్స్‌లను ఉపయోగించారు, ఇవి రసాయన బంధాలు ఏర్పడటం మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఎంజైమ్‌లు పని చేయడం వంటి అనేక ప్రక్రియలను చూడటానికి వీలు కల్పించాయి."ఒక ఫెమ్టోసెకండ్ ఫ్లాష్‌లో, మీరు పరమాణువులు నిశ్చలంగా, ఒకే పరమాణు బంధాలు విరిగిపోవడాన్ని చూడవచ్చు" అని స్టాన్‌ఫోర్డ్ విశ్వవిద్యాలయం మరియు SLACలో ఉమ్మడి నియామకాలతో కూడిన మెటీరియల్ సైంటిస్ట్ లియోరా డ్రెస్సెల్‌హాస్-మరైస్ జూలైలో C&ENకి చెప్పారు.LCLSకి అప్‌గ్రేడ్ చేయడం వల్ల వచ్చే ఏడాది ప్రారంభంలో కొత్త సామర్థ్యాలు అందుబాటులోకి వచ్చినప్పుడు X-కిరణాల శక్తిని మెరుగ్గా ట్యూన్ చేయడానికి శాస్త్రవేత్తలను అనుమతిస్తుంది.

క్రెడిట్: SLAC నేషనల్ యాక్సిలరేటర్ లాబొరేటరీ

SLAC నేషనల్ యాక్సిలరేటర్ లాబొరేటరీ యొక్క ఎక్స్-రే లేజర్ కాలిఫోర్నియాలోని మెన్లో పార్క్‌లో 3 కిమీ లీనియర్ యాక్సిలరేటర్‌పై నిర్మించబడింది.

ఈ సంవత్సరం, శాస్త్రవేత్తలు దీర్ఘకాలంగా ఎదురుచూస్తున్న జేమ్స్ వెబ్ స్పేస్ టెలిస్కోప్ (JWST) ఎంత శక్తివంతమైనదో కూడా చూశారు.మన విశ్వం యొక్క రసాయన సంక్లిష్టత.NASA మరియు దాని భాగస్వాములు-యూరోపియన్ స్పేస్ ఏజెన్సీ, కెనడియన్ స్పేస్ ఏజెన్సీ మరియు స్పేస్ టెలిస్కోప్ సైన్స్ ఇన్‌స్టిట్యూట్-ఇప్పటికే డజన్ల కొద్దీ చిత్రాలను విడుదల చేశాయి, నక్షత్ర నిహారికల యొక్క అద్భుతమైన చిత్రాల నుండి పురాతన గెలాక్సీల మూలకపు వేలిముద్రల వరకు.$10 బిలియన్ల ఇన్‌ఫ్రారెడ్ టెలిస్కోప్ మన విశ్వం యొక్క లోతైన చరిత్రను అన్వేషించడానికి రూపొందించబడిన శాస్త్రీయ పరికరాల సూట్‌లతో అలంకరించబడింది.దశాబ్దాల తయారీలో, JWST ఇప్పటికే 4.6 బిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం కనిపించినట్లుగా, ఆక్సిజన్, నియాన్ మరియు ఇతర పరమాణువుల స్పెక్ట్రోస్కోపిక్ సంతకాలతో వర్లింగ్ గెలాక్సీ యొక్క చిత్రాన్ని తీయడం ద్వారా దాని ఇంజనీర్ల అంచనాలను అధిగమించింది.శాస్త్రవేత్తలు ఒక ఎక్సోప్లానెట్‌లో ఆవిరి మేఘాలు మరియు పొగమంచు సంతకాలను కూడా కొలుస్తారు, ఖగోళ జీవశాస్త్రజ్ఞులు భూమికి ఆవల నివాసయోగ్యమైన ప్రపంచాలను శోధించడంలో సహాయపడే డేటాను అందించారు.