मैसिव टूल्स ने 2022 में बिग केमिस्ट्री को आगे बढ़ाया
विशाल डेटा सेट और विशाल उपकरणों ने इस वर्ष वैज्ञानिकों को रसायन विज्ञान से बड़े पैमाने पर निपटने में मदद की
द्वाराएरियाना रेमेल
क्रेडिट: ओआरएनएल में ओक रिज लीडरशिप कंप्यूटिंग सुविधा
ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में फ्रंटियर सुपरकंप्यूटर नई पीढ़ी की मशीनों में से पहला है जो रसायनज्ञों को आणविक सिमुलेशन लेने में मदद करेगा जो पहले से कहीं अधिक जटिल हैं।
वैज्ञानिकों ने 2022 में सुपरसाइज्ड टूल्स के साथ बड़ी खोजें कीं। रासायनिक रूप से सक्षम कृत्रिम बुद्धिमत्ता के हालिया चलन पर आधारित, शोधकर्ताओं ने अभूतपूर्व पैमाने पर प्रोटीन संरचनाओं की भविष्यवाणी करने के लिए कंप्यूटरों को पढ़ाते हुए बड़ी प्रगति की।जुलाई में, अल्फाबेट के स्वामित्व वाली कंपनी डीपमाइंड ने एक डेटाबेस प्रकाशित किया जिसमें की संरचनाएँ थींलगभग सभी ज्ञात प्रोटीन- 100 मिलियन से अधिक प्रजातियों से 200 मिलियन से अधिक व्यक्तिगत प्रोटीन—जैसा कि मशीन लर्निंग एल्गोरिथम AlphaFold द्वारा भविष्यवाणी की गई है।फिर, नवंबर में, टेक कंपनी मेटा ने एआई एल्गोरिथम नामक प्रोटीन भविष्यवाणी तकनीक में अपनी प्रगति का प्रदर्शन कियाईएसएमफोल्ड.एक पूर्व-मुद्रित अध्ययन में जिसकी अभी तक सहकर्मी-समीक्षा नहीं की गई है, मेटा शोधकर्ताओं ने बताया कि उनका नया एल्गोरिथ्म अल्फाफोल्ड जितना सटीक नहीं है, लेकिन तेज है।बढ़ी हुई गति का मतलब था कि शोधकर्ता केवल 2 सप्ताह में 600 मिलियन संरचनाओं की भविष्यवाणी कर सकते हैं (बायोरेक्सिव 2022, डीओआई:10.1101/2022.07.20.500902).
वाशिंगटन विश्वविद्यालय (UW) स्कूल ऑफ मेडिसिन के जीवविज्ञानी मदद कर रहे हैंप्रकृति के खाके से परे कंप्यूटर की जैव रासायनिक क्षमताओं का विस्तार करेंस्क्रैच से बीस्पोक प्रोटीन प्रस्तावित करने के लिए मशीनों को पढ़ाकर।UW के डेविड बेकर और उनकी टीम ने एक नया AI टूल बनाया, जो या तो सरल संकेतों पर पुनरावृत्त रूप से सुधार करके या मौजूदा संरचना के चयनित भागों के बीच अंतराल को भरकर प्रोटीन को डिज़ाइन कर सकता है (विज्ञान2022, डीओआई:10.1126/विज्ञान.एबीएन2100).टीम ने एक नया कार्यक्रम, प्रोटीनएमपीएनएन भी शुरू किया, जो डिज़ाइन किए गए 3डी आकार और कई प्रोटीन सबयूनिट्स की असेंबली से शुरू हो सकता है और फिर उन्हें कुशलतापूर्वक बनाने के लिए आवश्यक अमीनो एसिड अनुक्रम निर्धारित कर सकता है (विज्ञान2022, डीओआई:10.1126/विज्ञान.जोड़ें2187;10.1126/विज्ञान.जोड़ें 1964).ये जैव रासायनिक रूप से समझदार एल्गोरिदम वैज्ञानिकों को कृत्रिम प्रोटीन के लिए ब्लूप्रिंट बनाने में सहायता कर सकते हैं जिनका उपयोग नए बायोमैटेरियल्स और फार्मास्यूटिकल्स में किया जा सकता है।
श्रेय: इयान सी. हेडन/यूडब्ल्यू इंस्टीट्यूट फॉर प्रोटीन डिजाइन
मशीन लर्निंग एल्गोरिदम वैज्ञानिकों को विशिष्ट कार्यों को ध्यान में रखते हुए नए प्रोटीन का सपना देखने में मदद कर रहे हैं।
जैसे-जैसे कम्प्यूटेशनल केमिस्ट्स की महत्वाकांक्षा बढ़ती है, वैसे-वैसे कंप्यूटर आणविक दुनिया का अनुकरण करते हैं।ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी (ओआरएनएल) में, रसायनज्ञों को अब तक के सबसे शक्तिशाली सुपर कंप्यूटरों में से एक की पहली झलक मिली।ओआरएनएल का एक्सास्केल सुपरकंप्यूटर, फ्रंटियर, कम्प्यूटेशनल अंकगणित की एक इकाई, प्रति सेकंड 1 क्विंटिलियन फ्लोटिंग ऑपरेशंस से अधिक की गणना करने वाली पहली मशीनों में से एक है।कंप्यूटिंग की गति मौजूदा चैंपियन, जापान में सुपरकंप्यूटर फुगाकू की तुलना में लगभग तीन गुना तेज है।अगले वर्ष, दो और राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं ने अमेरिका में एक्सास्केल कंप्यूटर शुरू करने की योजना बनाई है।इन अत्याधुनिक मशीनों की विशाल कंप्यूटर शक्ति रसायनज्ञों को और भी बड़े आणविक प्रणालियों और लंबे समय के पैमाने पर अनुकरण करने की अनुमति देगी।उन मॉडलों से एकत्र किए गए डेटा से शोधकर्ताओं को एक फ्लास्क में प्रतिक्रियाओं और उन्हें मॉडल करने के लिए उपयोग किए जाने वाले आभासी सिमुलेशन के बीच के अंतर को कम करके रसायन विज्ञान में क्या संभव है, इसकी सीमाओं को आगे बढ़ाने में मदद मिल सकती है।आयोवा में कम्प्यूटेशनल केमिस्ट थेरेसा विंडस, "हम एक ऐसे बिंदु पर हैं जहां हम वास्तव में सवाल पूछना शुरू कर सकते हैं कि हमारे सैद्धांतिक तरीकों या मॉडलों से क्या गायब है जो हमें एक प्रयोग के वास्तविक होने के करीब ले जाएगा।" स्टेट यूनिवर्सिटी और एक्सास्केल कंप्यूटिंग प्रोजेक्ट के साथ प्रोजेक्ट लीड, सितंबर में C&EN को बताया।एक्सास्केल कंप्यूटर पर चलने वाले सिमुलेशन रसायनज्ञों को उपन्यास ईंधन स्रोतों का आविष्कार करने और नई जलवायु-लचीली सामग्री डिजाइन करने में मदद कर सकते हैं।
देश भर में, मेनलो पार्क, कैलिफ़ोर्निया में, SLAC राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला स्थापित की जा रही हैLinac सुसंगत प्रकाश स्रोत (LCLS) में सुपरकूल अपग्रेडजो रसायनज्ञों को परमाणुओं और इलेक्ट्रॉनों की अल्ट्राफास्ट दुनिया में गहराई से देखने की अनुमति दे सकता है।यह सुविधा 3 किमी रैखिक त्वरक पर बनाई गई है, जिसके कुछ हिस्सों को तरल हीलियम से 2 K तक ठंडा किया जाता है, जिससे एक प्रकार का सुपरब्राइट, सुपरफास्ट प्रकाश स्रोत उत्पन्न होता है जिसे एक्स-रे फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर (XFEL) कहा जाता है।रसायनज्ञों ने आणविक फिल्में बनाने के लिए उपकरणों की शक्तिशाली दालों का उपयोग किया है, जिससे उन्हें असंख्य प्रक्रियाओं को देखने में सक्षम बनाया गया है, जैसे कि रासायनिक बांड बनाने और काम करने वाले प्रकाश संश्लेषक एंजाइम।स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी और एसएलएसी में संयुक्त नियुक्तियों के साथ सामग्री वैज्ञानिक लियोरा ड्रेसेलहॉस-मैराइस ने जुलाई में सी एंड एन को बताया, "फेमटोसेकंड फ्लैश में, आप परमाणुओं को स्थिर, एकल परमाणु बंधन तोड़ते हुए देख सकते हैं।"एलसीएलएस के उन्नयन से वैज्ञानिकों को एक्स-रे की ऊर्जा को बेहतर ढंग से ट्यून करने में भी मदद मिलेगी, जब नई क्षमताएं अगले साल की शुरुआत में उपलब्ध होंगी।
क्रेडिट: एसएलएसी राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला
एसएलएसी राष्ट्रीय त्वरक प्रयोगशाला का एक्स-रे लेजर मेनलो पार्क, कैलिफोर्निया में 3 किमी रैखिक त्वरक पर बनाया गया है।
इस साल, वैज्ञानिकों ने यह भी देखा कि लंबे समय से प्रतीक्षित जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कॉप (JWST) अंतरिक्ष यान को प्रकट करने के लिए कितना शक्तिशाली हो सकता है।हमारे ब्रह्मांड की रासायनिक जटिलता.नासा और उसके सहयोगी-यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी, कनाडाई अंतरिक्ष एजेंसी, और स्पेस टेलीस्कॉप साइंस इंस्टीट्यूट- पहले से ही तारकीय नेबुला के चमकदार चित्रों से लेकर प्राचीन आकाशगंगाओं के तात्विक उंगलियों के निशान तक, दर्जनों छवियां जारी कर चुके हैं।हमारे ब्रह्मांड के गहरे इतिहास का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए वैज्ञानिक उपकरणों के सूट के साथ $ 10 बिलियन इन्फ्रारेड टेलीस्कोप तैयार किया गया है।निर्माण के दशकों में, JWST ने ऑक्सीजन, नियॉन और अन्य परमाणुओं के स्पेक्ट्रोस्कोपिक हस्ताक्षर के साथ 4.6 बिलियन साल पहले दिखाई देने वाली भंवर आकाशगंगा की एक छवि को तोड़कर पहले ही अपने इंजीनियरों की अपेक्षाओं को पार कर लिया है।वैज्ञानिकों ने एक एक्सोप्लैनेट पर भाप से भरे बादलों और धुंध के संकेतों को भी मापा, जो डेटा प्रदान करते हैं जो खगोलविज्ञानी को पृथ्वी से परे संभावित रहने योग्य दुनिया की खोज में मदद कर सकते हैं।
पोस्ट करने का समय: फरवरी-07-2023