જંગી સાધનોએ 2022 માં મોટી રસાયણશાસ્ત્રને આગળ વધારી
વિશાળકાય ડેટા સેટ્સ અને પ્રચંડ સાધનોએ વૈજ્ઞાનિકોને આ વર્ષે વિશાળ સ્કેલ પર રસાયણશાસ્ત્રનો સામનો કરવામાં મદદ કરી
દ્વારાએરિયાના રેમેલ
ક્રેડિટ: ઓઆરએનએલ ખાતે ઓક રિજ લીડરશીપ કમ્પ્યુટિંગ સુવિધા
ઓક રિજ નેશનલ લેબોરેટરી ખાતેનું ફ્રન્ટીયર સુપર કોમ્પ્યુટર નવી પેઢીના મશીનોમાંનું પ્રથમ છે જે રસાયણશાસ્ત્રીઓને મોલેક્યુલર સિમ્યુલેશન્સ લેવામાં મદદ કરશે જે પહેલા કરતાં વધુ જટિલ છે.
વૈજ્ઞાનિકોએ 2022 માં સુપરસાઇઝ્ડ ટૂલ્સ સાથે મોટી શોધો કરી. રાસાયણિક રીતે સક્ષમ કૃત્રિમ બુદ્ધિમત્તાના તાજેતરના વલણને આધારે, સંશોધકોએ અભૂતપૂર્વ સ્કેલ પર પ્રોટીન સ્ટ્રક્ચર્સની આગાહી કરવા માટે કમ્પ્યુટરને શીખવતા, ઘણી પ્રગતિ કરી.જુલાઈમાં, આલ્ફાબેટની માલિકીની કંપની ડીપમાઈન્ડે એક ડેટાબેઝ પ્રકાશિત કર્યો હતો જેમાં તેની રચનાઓ હતીલગભગ તમામ જાણીતા પ્રોટીનમશીન લર્નિંગ અલ્ગોરિધમ આલ્ફાફોલ્ડ દ્વારા અનુમાન મુજબ 100 મિલિયનથી વધુ પ્રજાતિઓમાંથી 200 મિલિયનથી વધુ વ્યક્તિગત પ્રોટીન.તે પછી, નવેમ્બરમાં, ટેક કંપની મેટાએ એઆઈ અલ્ગોરિધમ સાથે પ્રોટીન આગાહી તકનીકમાં તેની પ્રગતિ દર્શાવી.ESMFold.પ્રીપ્રિન્ટ અભ્યાસમાં કે જેની હજુ સુધી પીઅર-સમીક્ષા કરવામાં આવી નથી, મેટા સંશોધકોએ અહેવાલ આપ્યો કે તેમનું નવું અલ્ગોરિધમ આલ્ફાફોલ્ડ જેટલું સચોટ નથી પરંતુ ઝડપી છે.વધેલી ઝડપનો અર્થ એ થયો કે સંશોધકો માત્ર 2 અઠવાડિયામાં 600 મિલિયન સ્ટ્રક્ચર્સની આગાહી કરી શકે છે (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).
યુનિવર્સિટી ઑફ વૉશિંગ્ટન (UW) સ્કૂલ ઑફ મેડિસિનનાં જીવવિજ્ઞાનીઓ મદદ કરી રહ્યાં છેકોમ્પ્યુટરની બાયોકેમિકલ ક્ષમતાઓને પ્રકૃતિના નમૂનાની બહાર વિસ્તૃત કરોશરૂઆતથી બેસ્પોક પ્રોટીન પ્રસ્તાવિત કરવા માટે મશીનોને શીખવવા દ્વારા.UW ના ડેવિડ બેકર અને તેમની ટીમે એક નવું AI ટૂલ બનાવ્યું જે કાં તો સાદા પ્રોમ્પ્ટ પર પુનરાવર્તિત સુધારણા કરીને અથવા હાલની રચનાના પસંદ કરેલા ભાગો વચ્ચેના અંતરને ભરીને પ્રોટીનને ડિઝાઇન કરી શકે છે (વિજ્ઞાન2022, DOI:10.1126/science.abn2100).ટીમે એક નવો પ્રોગ્રામ, ProteinMPNN પણ રજૂ કર્યો, જે 3D આકાર અને બહુવિધ પ્રોટીન સબ્યુનિટ્સના એસેમ્બલીથી શરૂ થઈ શકે છે અને પછી તેમને અસરકારક રીતે બનાવવા માટે જરૂરી એમિનો એસિડ સિક્વન્સ નક્કી કરી શકે છે (વિજ્ઞાન2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964).આ બાયોકેમિકલ સમજદાર અલ્ગોરિધમ્સ વૈજ્ઞાનિકોને કૃત્રિમ પ્રોટીન માટે બ્લુપ્રિન્ટ બનાવવામાં મદદ કરી શકે છે જેનો ઉપયોગ નવા બાયોમટીરિયલ્સ અને ફાર્માસ્યુટિકલ્સમાં થઈ શકે છે.
ક્રેડિટ: ઇયાન સી. હેડન/યુડબ્લ્યુ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર પ્રોટીન ડિઝાઇન
મશીન લર્નિંગ અલ્ગોરિધમ્સ વૈજ્ઞાનિકોને ચોક્કસ કાર્યોને ધ્યાનમાં રાખીને નવા પ્રોટીનનું સ્વપ્ન જોવામાં મદદ કરે છે.
જેમ જેમ કોમ્પ્યુટેશનલ રસાયણશાસ્ત્રીઓની મહત્વાકાંક્ષાઓ વધતી જાય છે, તેમ તેમ મોલેક્યુલર વિશ્વનું અનુકરણ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા કમ્પ્યુટર્સ પણ વધે છે.ઓક રિજ નેશનલ લેબોરેટરી (ORNL) ખાતે, રસાયણશાસ્ત્રીઓને અત્યાર સુધીના સૌથી શક્તિશાળી સુપર કોમ્પ્યુટર્સમાંથી એકની પ્રથમ ઝલક મળી.ORNLનું એક્સાસ્કેલ સુપર કોમ્પ્યુટર, ફ્રન્ટિયર, ગણતરીના અંકગણિતનું એક એકમ, પ્રતિ સેકન્ડ 1 ક્વિન્ટિલિયન ફ્લોટિંગ ઑપરેશનની ગણતરી કરનાર પ્રથમ મશીનોમાંનું એક છે.તે કમ્પ્યુટિંગ સ્પીડ જાપાનના સુપર કોમ્પ્યુટર ફુગાકુના શાસક ચેમ્પિયન કરતા લગભગ ત્રણ ગણી ઝડપી છે.આગામી વર્ષમાં, વધુ બે રાષ્ટ્રીય પ્રયોગશાળાઓ યુ.એસ.માં એક્સાસ્કેલ કોમ્પ્યુટર્સ ડેબ્યૂ કરવાની યોજના ધરાવે છે.આ અત્યાધુનિક મશીનોની આઉટસાઈઝ કોમ્પ્યુટર પાવર રસાયણશાસ્ત્રીઓને પણ મોટી મોલેક્યુલર સિસ્ટમ્સ અને લાંબા સમયના ધોરણે અનુકરણ કરવાની મંજૂરી આપશે.તે મોડેલોમાંથી એકત્રિત કરવામાં આવેલ ડેટા સંશોધકોને ફ્લાસ્કમાં પ્રતિક્રિયાઓ અને મોડેલ બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા વર્ચ્યુઅલ સિમ્યુલેશન વચ્ચેના અંતરને સાંકડી કરીને રસાયણશાસ્ત્રમાં શું શક્ય છે તેની સીમાઓને આગળ વધારવામાં મદદ કરી શકે છે."અમે એવા બિંદુએ છીએ જ્યાં અમે ખરેખર પ્રશ્નો પૂછવાનું શરૂ કરી શકીએ છીએ કે અમારી સૈદ્ધાંતિક પદ્ધતિઓ અથવા મોડેલોમાંથી શું ખૂટે છે જે અમને એક પ્રયોગ જે કહે છે તે વાસ્તવિક છે તેની નજીક લઈ જશે," થેરેસા વિન્ડસ, આયોવાના કોમ્પ્યુટેશનલ કેમિસ્ટ સ્ટેટ યુનિવર્સિટી અને એક્સાસ્કેલ કમ્પ્યુટિંગ પ્રોજેક્ટ સાથે પ્રોજેક્ટ લીડ, સપ્ટેમ્બરમાં C&EN ને જણાવ્યું હતું.એક્સાસ્કેલ કમ્પ્યુટર્સ પર ચાલતા સિમ્યુલેશન્સ રસાયણશાસ્ત્રીઓને નવલકથા ઇંધણ સ્ત્રોતોની શોધ કરવામાં અને નવી આબોહવા-સ્થિતિસ્થાપક સામગ્રી ડિઝાઇન કરવામાં મદદ કરી શકે છે.
સમગ્ર દેશમાં, મેનલો પાર્ક, કેલિફોર્નિયામાં, SLAC નેશનલ એક્સિલરેટર લેબોરેટરી ઇન્સ્ટોલ કરી રહી છેલિનાક કોહેરન્ટ લાઇટ સોર્સ (LCLS) માં સુપરકૂલ અપગ્રેડજે રસાયણશાસ્ત્રીઓને અણુઓ અને ઈલેક્ટ્રોનની અલ્ટ્રાફાસ્ટ દુનિયામાં વધુ ઊંડાણપૂર્વક જોવાની મંજૂરી આપી શકે છે.આ સુવિધા 3 કિમીના રેખીય પ્રવેગક પર બાંધવામાં આવી છે, જેના ભાગોને એક્સ-રે ફ્રી-ઈલેક્ટ્રોન લેસર (XFEL) નામના સુપરબ્રાઈટ, સુપરફાસ્ટ પ્રકાશ સ્ત્રોતના પ્રકારનું નિર્માણ કરવા માટે પ્રવાહી હિલીયમથી 2 K સુધી ઠંડુ કરવામાં આવે છે.રસાયણશાસ્ત્રીઓએ મોલેક્યુલર મૂવીઝ બનાવવા માટે સાધનોના શક્તિશાળી કઠોળનો ઉપયોગ કર્યો છે જેણે તેમને રાસાયણિક બોન્ડ્સનું નિર્માણ અને પ્રકાશસંશ્લેષણ ઉત્સેચકો કામ કરવા જેવી અસંખ્ય પ્રક્રિયાઓ જોવા માટે સક્ષમ બનાવ્યું છે.સ્ટેનફોર્ડ યુનિવર્સિટી અને SLAC ખાતે સંયુક્ત નિમણૂંક સાથેના મટિરિયલ સાયન્ટિસ્ટ લિયોરા ડ્રેસેલહોસ-મેરાઈસે જુલાઈમાં C&ENને જણાવ્યું હતું કે, "ફેમટોસેકન્ડની ફ્લેશમાં, તમે અણુઓ સ્થિર, એકલ અણુ બંધન તૂટતા જોઈ શકો છો."જ્યારે આગામી વર્ષની શરૂઆતમાં નવી ક્ષમતાઓ ઉપલબ્ધ થશે ત્યારે LCLSમાં અપગ્રેડ થવાથી વૈજ્ઞાનિકોને એક્સ-રેની ઊર્જાને વધુ સારી રીતે ટ્યુન કરવાની મંજૂરી મળશે.
ક્રેડિટ: SLAC નેશનલ એક્સિલરેટર લેબોરેટરી
SLAC નેશનલ એક્સિલરેટર લેબોરેટરીનું એક્સ-રે લેસર મેન્લો પાર્ક, કેલિફોર્નિયામાં 3 કિમીના રેખીય પ્રવેગક પર બનેલ છે.
આ વર્ષે, વૈજ્ઞાનિકોએ એ પણ જોયું કે લાંબા સમયથી રાહ જોવાતી જેમ્સ વેબ સ્પેસ ટેલિસ્કોપ (JWST) કેટલી શક્તિશાળી હોઈ શકે છે.આપણા બ્રહ્માંડની રાસાયણિક જટિલતા.NASA અને તેના ભાગીદારો-યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સી, કેનેડિયન સ્પેસ એજન્સી અને સ્પેસ ટેલિસ્કોપ સાયન્સ ઈન્સ્ટિટ્યૂટ-એ તારાઓની નિહારિકાના ચમકદાર પોટ્રેટથી લઈને પ્રાચીન તારાવિશ્વોના મૂળ ફિંગરપ્રિન્ટ્સ સુધીની ડઝનેક ઈમેજો પહેલેથી જ બહાર પાડી છે.10 બિલિયન ડોલરનું ઇન્ફ્રારેડ ટેલિસ્કોપ આપણા બ્રહ્માંડના ઊંડા ઇતિહાસનું અન્વેષણ કરવા માટે રચાયેલ વૈજ્ઞાનિક સાધનોના સ્યુટથી સજ્જ છે.નિર્માણમાં દાયકાઓથી, JWST એ 4.6 બિલિયન વર્ષો પહેલા દેખાતી એક ચક્રવાતી આકાશગંગાની છબી ખેંચીને તેના ઇજનેરોની અપેક્ષાઓથી આગળ નીકળી ગઈ છે, જે ઓક્સિજન, નિયોન અને અન્ય અણુઓના સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક હસ્તાક્ષરો સાથે પૂર્ણ છે.વૈજ્ઞાનિકોએ એક્ઝોપ્લેનેટ પર વરાળવાળા વાદળો અને ધુમ્મસના હસ્તાક્ષર પણ માપ્યા, જે ડેટા પ્રદાન કરે છે જે એસ્ટ્રોબાયોલોજિસ્ટ્સને પૃથ્વીની બહાર સંભવિત રીતે વસવાટ કરી શકાય તેવી દુનિયા શોધવામાં મદદ કરી શકે છે.
પોસ્ટ સમય: ફેબ્રુઆરી-07-2023