Massive ark avansearre grutte skiekunde yn 2022 Gigantyske datasets en kolossale ynstruminten holpen wittenskippers dit jier skiekunde op in gigantyske skaal oan te pakken

Massive ark avansearre grutte skiekunde yn 2022

Gigantyske datasets en kolossale ynstruminten holpen wittenskippers dit jier skiekunde op in gigantyske skaal oan te pakken

trochAriana Remmelt

Kredyt: Oak Ridge Leadership Computing Facility by ORNL

De Frontier-supercomputer by Oak Ridge National Laboratory is de earste fan in nije generaasje masines dy't skiekundigen sille helpe om molekulêre simulaasjes oan te nimmen dy't komplekser binne dan ea earder.

Wittenskippers makken grutte ûntdekkingen mei supersized ark yn 2022. Bouwe op 'e resinte trend fan gemysk kompetinte keunstmjittige yntelliginsje, ûndersikers makken grutte stappen, learde kompjûters om proteïnestruktueren te foarsizzen op in ungewoane skaal.Yn july publisearre Alfabet-eigendom DeepMind in databank mei de struktueren fanhast alle bekende aaiwiten- 200 miljoen plus yndividuele aaiwiten fan mear as 100 miljoen soarten - lykas foarsein troch it masine-learalgoritme AlphaFold.Doe, yn novimber, demonstrearre it techbedriuw Meta har foarútgong yn technology foar proteïnefoarsizzing mei in AI-algoritme neamdESMFold.Yn in preprintstúdzje dy't noch net peer-review is, rapporteare Meta-ûndersikers dat har nije algoritme net sa akkuraat is as AlphaFold, mar rapper is.De ferhege snelheid betsjutte dat de ûndersikers 600 miljoen struktueren yn mar 2 wiken koene foarsizze (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).

Biologen oan 'e Universiteit fan Washington (UW) School of Medicine helpeútwreidzje kompjûters 'biogemyske mooglikheden bûten natuer syn sjabloantroch masines te learen om maatwurkproteinen fanôf it begjin foar te stellen.UW's David Baker en syn team makken in nij AI-ark dat proteïnen kin ûntwerpe troch iteratyf te ferbetterjen op ienfâldige prompts of troch de gatten yn te foljen tusken selekteare dielen fan in besteande struktuer (Wittenskip2022, DOI:10.1126/science.abn2100).It team debutearre ek in nij programma, ProteinMPNN, dat kin begjinne fan ûntworpen 3D-foarmen en gearkomsten fan meardere proteïne-subunits en dan de aminosoeren-sekwinsjes bepale dy't nedich binne om se effisjint te meitsjen (Wittenskip2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964).Dizze biogemysk betûfte algoritmen kinne wittenskippers helpe by it bouwen fan blauprinten foar keunstmjittige aaiwiten dy't kinne wurde brûkt yn nije biomaterialen en farmaseutika.

Credit: Ian C. Haydon / UW Ynstitút foar Protein Design

Masine-learalgoritmen helpe wittenskippers nije aaiwiten te dreamen mei spesifike funksjes yn gedachten.

As de ambysjes fan komputerske skiekundigen groeie, groeie ek de kompjûters dy't brûkt wurde om de molekulêre wrâld te simulearjen.By Oak Ridge National Laboratory (ORNL) krigen skiekundigen in earste blik op ien fan 'e machtichste supercomputers dy't ea boud binne.ORNL's exascale supercomputer, Frontier, is ien fan 'e earste masines om mear as 1 quintillion driuwende operaasjes per sekonde te berekkenjen, in ienheid fan berekkeningsrekenen.Dy rekkensnelheid is sawat trije kear sa hurd as de regearjend kampioen, de superkomputer Fugaku yn Japan.Yn it folgjende jier binne noch twa nasjonale laboratoaria fan plan om exascale kompjûters te debutearjen yn 'e FS.De grutte kompjûterkrêft fan dizze moderne masines sil skiekundigen mooglik meitsje om noch gruttere molekulêre systemen en op langere tiidskalen te simulearjen.De gegevens sammele fan dy modellen kinne ûndersikers helpe om de grinzen te ferleegjen fan wat mooglik is yn skiekunde troch it ferlytsjen fan it gat tusken de reaksjes yn in fles en de firtuele simulaasjes dy't brûkt wurde om se te modellearjen."Wy binne op in punt wêr't wy wirklik fragen kinne begjinne te freegjen oer wat it is dat ûntbrekt yn ús teoretyske metoaden of modellen dy't ús tichterby komme soene wat in eksperimint ús fertelt dat it echt is," Theresa Windus, in komputerske skiekundige yn Iowa State University en projektlieder mei it Exascale Computing Project, fertelde C&EN yn septimber.Simulaasjes rinne op exascale kompjûters kinne skiekundigen helpe om nije brânstofboarnen út te finen en nije klimaatbestendige materialen te ûntwerpen.

Oer it lân, yn Menlo Park, Kalifornje, wurdt it SLAC National Accelerator Laboratory ynstallearesupercool upgrades nei de Linac Coherent Light Source (LCLS)dat koe tastean skiekundigen te peer djipper yn de ultrasnelle wrâld fan atomen en elektroanen.De foarsjenning is boud op in 3 km lineêre accelerator, wêrfan dielen wurde ôfkuolle mei floeiber helium oant 2 K, om in soarte fan superheldere, supersnelle ljochtboarne te meitsjen neamd in X-ray free-electron laser (XFEL).Skiekundigen hawwe de krêftige pulses fan 'e ynstruminten brûkt om molekulêre films te meitsjen dy't har yn steat hawwe om myriade prosessen te sjen, lykas gemyske ferbiningen dy't foarmje en fotosyntetyske enzymen dy't wurkje."Yn in femtosekonde flits kinne jo sjen dat atomen stil steane, ienige atomyske bannen brekke," fertelde Leora Dresselhaus-Marais, in materiaalwittenskipper mei mienskiplike ôfspraken oan Stanford University en SLAC, C&EN yn july.De upgrades nei LCLS sille wittenskippers ek tastean om de enerzjy fan röntgenstraling better ôfstimme as de nije mooglikheden begjin takom jier beskikber wurde.

Kredyt: SLAC National Accelerator Laboratory

SLAC National Accelerator Laboratory's X-ray laser is boud op in 3 km lineêre accelerator yn Menlo Park, Kalifornje.

Dit jier seagen wittenskippers ek krekt hoe machtich de langverwachte James Webb Space Telescope (JWST) koe wêze foar it iepenbierjen fan degemyske kompleksiteit fan ús universum.NASA en har partners - it European Space Agency, it Canadian Space Agency, en it Space Telescope Science Institute - hawwe al tsientallen ôfbyldings frijlitten, fan skitterende portretten fan stjernevels oant de elemintêre fingerprinten fan âlde stjerrestelsels.De $10 miljard ynfrareadteleskoop is fersierd mei suites fan wittenskiplike ynstruminten ûntworpen om de djippe skiednis fan ús universum te ferkennen.Desennia yn it meitsjen hat de JWST al de ferwachtingen fan har yngenieurs oertroffen troch in ôfbylding te meitsjen fan in werveljende galaxy sa't it ferskynde 4,6 miljard jier lyn, kompleet mei spektroskopyske hantekeningen fan soerstof, neon en oare atomen.Wittenskippers mjitten ek hantekeningen fan steamy wolken en waas op in eksoplaneet, en levere gegevens dy't astrobiologen kinne helpe by sykjen nei mooglik bewenbere wrâlden bûten de ierde.