ເຄື່ອງມືຂະໜາດໃຫຍ່ທີ່ກ້າວໜ້າທາງດ້ານເຄມີສາດຂະໜາດໃຫຍ່ໃນປີ 2022 ຊຸດຂໍ້ມູນຂະໜາດໃຫຍ່ ແລະເຄື່ອງມືທີ່ມີຂະໜາດໃຫຍ່ໄດ້ຊ່ວຍໃຫ້ນັກວິທະຍາສາດຮັບມືກັບເຄມີສາດຂະໜາດໃຫຍ່ໃນປີນີ້.

ເຄື່ອງ​ມື​ຂະ​ຫນາດ​ໃຫຍ່​ທີ່​ກ້າວ​ຫນ້າ​ທາງ​ເຄ​ມີ​ຂະ​ຫນາດ​ໃຫຍ່​ໃນ​ປີ 2022​

ຊຸດຂໍ້ມູນຂະໜາດໃຫຍ່ ແລະເຄື່ອງມືທີ່ມີຂະໜາດໃຫຍ່ໄດ້ຊ່ວຍໃຫ້ນັກວິທະຍາສາດຮັບມືກັບເຄມີສາດຂະໜາດໃຫຍ່ໃນປີນີ້

ໂດຍAriana Remmel

ສິນເຊື່ອ: Oak Ridge Leadership Computing Facility ຢູ່ ORNL

ຄອມພິວເຕີຊຸບເປີຄອມພີວເຕີ Frontier ຢູ່ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Oak Ridge ແມ່ນເຄື່ອງທຳອິດຂອງເຄື່ອງຈັກລຸ້ນໃໝ່ທີ່ຈະຊ່ວຍໃຫ້ນັກເຄມີປະຕິບັດການຈຳລອງໂມເລກຸນທີ່ມີຄວາມຊັບຊ້ອນກວ່າແຕ່ກ່ອນ.

ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ຄົ້ນພົບອັນໃຫຍ່ຫຼວງດ້ວຍເຄື່ອງມືທີ່ໃຫຍ່ກວ່າໃນປີ 2022. ການກໍ່ສ້າງໃນແນວໂນ້ມທີ່ຜ່ານມາຂອງປັນຍາປະດິດທີ່ມີຄຸນສົມບັດທາງເຄມີ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ພະຍາຍາມຢ່າງໃຫຍ່ຫຼວງ, ສອນຄອມພິວເຕີເພື່ອຄາດຄະເນໂຄງສ້າງທາດໂປຼຕີນໃນລະດັບທີ່ບໍ່ເຄີຍມີມາກ່ອນ.ໃນເດືອນກໍລະກົດ, ບໍລິສັດ DeepMind ເປັນເຈົ້າຂອງ Alphabet ໄດ້ເຜີຍແຜ່ຖານຂໍ້ມູນທີ່ມີໂຄງສ້າງຂອງເກືອບທັງ ໝົດ ທາດໂປຼຕີນທີ່ຮູ້ຈັກ—​200 ລ້ານ​ບວກ​ໂປຣ​ຕີນ​ຈາກ​ຫຼາຍ​ກວ່າ 100 ລ້ານ​ຊະ​ນິດ—ຕາມ​ການ​ຄາດ​ຄະ​ເນ​ໂດຍ​ວິ​ທີ​ການ​ຮຽນ​ຮູ້​ເຄື່ອງ​ຈັກ AlphaFold.ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ໃນເດືອນພະຈິກ, ບໍລິສັດເຕັກໂນໂລຢີ Meta ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມກ້າວຫນ້າໃນເຕັກໂນໂລຢີການຄາດຄະເນທາດໂປຼຕີນດ້ວຍລະບົບ AI ທີ່ເອີ້ນວ່າ.ESMFold.ໃນການສຶກສາ preprint ທີ່ຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຮັບການທົບທວນ peer-review, ນັກຄົ້ນຄວ້າ Meta ລາຍງານວ່າ algorithm ໃຫມ່ຂອງພວກເຂົາບໍ່ຖືກຕ້ອງເທົ່າກັບ AlphaFold ແຕ່ໄວກວ່າ.ຄວາມໄວທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຫມາຍຄວາມວ່ານັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດຄາດຄະເນ 600 ລ້ານໂຄງສ້າງພາຍໃນພຽງແຕ່ 2 ອາທິດ (bioRxiv 2022, DOI:10.1101/2022.07.20.500902).

ນັກຊີວະວິທະຍາຢູ່ໂຮງຮຽນແພດສາດມະຫາວິທະຍາໄລວໍຊິງຕັນ (UW) ກໍາລັງຊ່ວຍເຫຼືອຂະຫຍາຍຄວາມສາມາດທາງຊີວະເຄມີຂອງຄອມພິວເຕີເກີນກວ່າແມ່ແບບທໍາມະຊາດດ້ວຍການສອນເຄື່ອງຈັກເພື່ອສະເໜີໂປຣຕີນຈາກຈຸດເລີ່ມຕົ້ນ.David Baker ຈາກ UW ແລະທີມງານຂອງລາວໄດ້ສ້າງເຄື່ອງມື AI ໃໝ່ ທີ່ສາມາດອອກແບບທາດໂປຼຕີນໄດ້ໂດຍການປັບປຸງແບບຊໍ້າໆດ້ວຍການກະຕຸ້ນເຕືອນງ່າຍໆຫຼືໂດຍການຕື່ມຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງພາກສ່ວນທີ່ເລືອກຂອງໂຄງສ້າງທີ່ມີຢູ່ (ວິທະຍາສາດ2022, DOI:10.1126/science.abn2100).ທີມງານຍັງໄດ້ເປີດຕົວໂຄງການໃຫມ່, ProteinMPNN, ທີ່ສາມາດເລີ່ມຕົ້ນຈາກການອອກແບບ 3D ຮູບຮ່າງແລະການປະກອບຂອງ subunits ທາດໂປຼຕີນຫຼາຍແລະຫຼັງຈາກນັ້ນກໍານົດລໍາດັບອາຊິດ amino ທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອເຮັດໃຫ້ພວກມັນມີປະສິດທິພາບ (.ວິທະຍາສາດ2022, DOI:10.1126/science.add2187;10.1126/science.add1964).ສູດການຄິດໄລ່ທາງຊີວະເຄມີເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຊ່ວຍນັກວິທະຍາສາດໃນການສ້າງແຜນຜັງສໍາລັບທາດໂປຼຕີນປອມທີ່ສາມາດນໍາໃຊ້ໃນຊີວະວັດຖຸໃຫມ່ແລະຢາ.

ສິນເຊື່ອ: Ian C. Haydon/UW Institute for Protein Design

ສູດການຄິດໄລ່ການຮຽນຮູ້ຂອງເຄື່ອງຈັກກຳລັງຊ່ວຍໃຫ້ນັກວິທະຍາສາດຝັນເຖິງໂປຣຕີນໃໝ່ທີ່ມີໜ້າທີ່ສະເພາະຢູ່ໃນໃຈ.

ໃນຂະນະທີ່ຄວາມທະເຍີທະຍານຂອງນັກເຄມີດ້ານການຄິດໄລ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ຄອມພິວເຕີທີ່ໃຊ້ໃນການຈໍາລອງໂລກໂມເລກຸນ.ຢູ່​ຫ້ອງ​ທົດ​ລອງ​ແຫ່ງ​ຊາດ Oak Ridge (ORNL), ນັກ​ເຄ​ມີ​ໄດ້​ເຫັນ​ເປັນ​ຄັ້ງ​ທຳ​ອິດ​ຢູ່​ໃນ​ຄອມ​ພິວ​ເຕີ​ທີ່​ມີ​ພະ​ລັງ​ແຮງ​ທີ່​ສຸດ​ທີ່​ເຄີຍ​ສ້າງ​ມາ.ຄອມພິວເຕີ supercomputer exascale ຂອງ ORNL, Frontier, ແມ່ນໃນບັນດາເຄື່ອງຈັກທໍາອິດທີ່ຈະຄິດໄລ່ຫຼາຍກ່ວາ 1 quintillion ການດໍາເນີນງານລອຍຕົວຕໍ່ວິນາທີ, ເປັນຫນ່ວຍຂອງເລກຄະນິດສາດ.ຄວາມ​ໄວ​ຄອມ​ພິວ​ເຕີ​ນັ້ນ​ແມ່ນ​ໄວ​ກວ່າ​ຈັກ​ກະ​ພັດ​ຊຸບ​ເປີ​ຄອມ​ພິວ​ເຕີ Fugaku ໃນ​ຍີ່​ປຸ່ນ​ປະ​ມານ 3 ເທົ່າ.ໃນປີຕໍ່ໄປ, ຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດອີກສອງແຫ່ງວາງແຜນທີ່ຈະເປີດຕົວຄອມພິວເຕີ exascale ໃນສະຫະລັດ.ພະລັງງານຄອມພິວເຕີທີ່ເກີນຂະໜາດຂອງເຄື່ອງຈັກທີ່ທັນສະໄໝເຫຼົ່ານີ້ຈະຊ່ວຍໃຫ້ນັກເຄມີສາມາດຈຳລອງລະບົບໂມເລກຸນທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ ແລະ ໃນໄລຍະເວລາທີ່ຍາວກວ່າ.ຂໍ້ມູນທີ່ເກັບກໍາຈາກຕົວແບບເຫຼົ່ານັ້ນສາມາດຊ່ວຍໃຫ້ນັກຄົ້ນຄວ້າຊຸກຍູ້ຂອບເຂດຂອງສິ່ງທີ່ເປັນໄປໄດ້ໃນເຄມີສາດໂດຍການຫຼຸດຜ່ອນຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງປະຕິກິລິຍາໃນກະເປົ໋າແລະການຈໍາລອງ virtual ທີ່ໃຊ້ເພື່ອສ້າງແບບຈໍາລອງພວກມັນ."ພວກເຮົາຢູ່ໃນຈຸດທີ່ພວກເຮົາສາມາດເລີ່ມຖາມຄໍາຖາມຢ່າງແທ້ຈິງກ່ຽວກັບສິ່ງທີ່ມັນຂາດຫາຍໄປຈາກວິທີການຫຼືແບບຈໍາລອງທາງທິດສະດີຂອງພວກເຮົາທີ່ຈະເຮັດໃຫ້ພວກເຮົາໃກ້ຊິດກັບສິ່ງທີ່ການທົດລອງບອກພວກເຮົາວ່າເປັນຈິງ," Theresa Windus, ນັກເຄມີສາດຂອງ Iowa. ມະຫາວິທະຍາໄລຂອງລັດແລະຜູ້ນໍາໂຄງການກັບໂຄງການຄອມພິວເຕີ້ Exascale, ບອກ C&EN ໃນເດືອນກັນຍາ.ການຈໍາລອງທີ່ດໍາເນີນການໃນຄອມພິວເຕີ exascale ສາມາດຊ່ວຍໃຫ້ນັກເຄມີປະດິດແຫຼ່ງນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟໃຫມ່ແລະອອກແບບວັດສະດຸໃຫມ່ທີ່ທົນທານຕໍ່ສະພາບອາກາດ.

ໃນທົ່ວປະເທດ, ໃນ Menlo Park, California, SLAC National Accelerator Laboratory ກໍາລັງຕິດຕັ້ງຢູ່ການຍົກລະດັບ supercool ເປັນ Linac Coherent Light Source (LCLS)ທີ່ສາມາດອະນຸຍາດໃຫ້ນັກເຄມີສາມາດເຈາະເລິກເຂົ້າໄປໃນໂລກ ultrafast ຂອງອະຕອມແລະເອເລັກໂຕຣນິກ.ສິ່ງອໍານວຍຄວາມສະດວກດັ່ງກ່າວຖືກສ້າງຂຶ້ນດ້ວຍເຄື່ອງເລັ່ງເສັ້ນຊື່ 3 ກິໂລແມັດ, ພາກສ່ວນຕ່າງໆໄດ້ຖືກເຮັດໃຫ້ເຢັນດ້ວຍ helium ຂອງແຫຼວລົງເຖິງ 2 K, ເພື່ອຜະລິດປະເພດຂອງແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ superbright, superfast ເອີ້ນວ່າ X-ray free-electron laser (XFEL).ນັກເຄມີໄດ້ນໍາໃຊ້ກໍາມະຈອນທີ່ມີພະລັງຂອງເຄື່ອງມືເພື່ອເຮັດໃຫ້ຮູບເງົາໂມເລກຸນທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຂົາເບິ່ງຂະບວນການຫຼາຍຢ່າງເຊັ່ນ: ພັນທະບັດເຄມີທີ່ສ້າງຂື້ນແລະເອນໄຊສັງເຄາະແສງຈະເຮັດວຽກ.Leora Dresselhaus-Marais, ນັກວິທະຍາສາດວັດສະດຸທີ່ມີການນັດພົບຮ່ວມກັນຢູ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Stanford ແລະ SLAC, ບອກ C&EN ໃນເດືອນກໍລະກົດວ່າ "ໃນ flash femtosecond, ທ່ານສາມາດເບິ່ງອະຕອມຢືນຢູ່, ພັນທະບັດປະລໍາມະນູດຽວແຕກຫັກ."ການຍົກລະດັບເປັນ LCLS ຍັງຈະຊ່ວຍໃຫ້ນັກວິທະຍາສາດສາມາດປັບພະລັງງານຂອງ X-rays ໄດ້ດີຂຶ້ນເມື່ອຄວາມສາມາດໃຫມ່ຈະມີໃຫ້ໃນຕົ້ນປີຫນ້າ.

ສິນເຊື່ອ: SLAC National Accelerator Laboratory

ເລເຊີ X-ray ຂອງຫ້ອງທົດລອງເລັ່ງແຫ່ງຊາດ SLAC ຖືກສ້າງຂຶ້ນໃນເຄື່ອງເລັ່ງເສັ້ນຊື່ 3 ກິໂລແມັດ ໃນເມືອງ Menlo Park, ລັດ California.

ໃນປີນີ້, ນັກວິທະຍາສາດຍັງໄດ້ເຫັນວ່າ ກ້ອງສ່ອງທາງໄກອາວະກາດ James Webb (JWST) ທີ່ລໍຄອຍມາດົນປານໃດນັ້ນ ມີຄວາມສາມາດທີ່ຈະເປີດເຜີຍໄດ້.ຄວາມສັບສົນທາງເຄມີຂອງຈັກກະວານຂອງພວກເຮົາ.NASA ແລະຄູ່ຮ່ວມງານຂອງຕົນ - ອົງການອະວະກາດເອີຣົບ, ອົງການອະວະກາດການາດາ, ແລະສະຖາບັນວິທະຍາສາດ Telescope Space - ໄດ້ປ່ອຍອອກມາແລ້ວຫຼາຍສິບຮູບ, ຈາກຮູບແຕ້ມທີ່ງົດງາມຂອງ nebulae ດາວເຖິງລາຍນິ້ວມືອົງປະກອບຂອງກາແລັກຊີວັດຖຸບູຮານ.ກ້ອງສ່ອງທາງໄກອິນຟຣາເຣດທີ່ມີມູນຄ່າ 10 ຕື້ໂດລາແມ່ນປະກອບດ້ວຍອຸປະກອນວິທະຍາສາດທີ່ອອກແບບມາເພື່ອສຳຫຼວດປະຫວັດສາດອັນເລິກເຊິ່ງຂອງຈັກກະວານຂອງພວກເຮົາ.ທົດສະວັດໃນການຜະລິດ, JWST ໄດ້ປະຕິບັດແລ້ວເກີນຄວາມຄາດຫວັງຂອງວິສະວະກອນຂອງຕົນໂດຍການ snapping ຮູບຂອງ galaxy whirling ເປັນປະກົດວ່າ 4.6 ຕື້ປີກ່ອນຫນ້ານີ້, ສໍາເລັດດ້ວຍລາຍເຊັນ spectroscopic ຂອງອົກຊີເຈນ, neon, ແລະປະລໍາມະນູອື່ນໆ.ນັກວິທະຍາສາດຍັງໄດ້ວັດແທກລາຍເຊັນຂອງເມກອາຍ ແລະໝອກຄວັນຢູ່ເທິງດາວເຄາະນອກດວງໜຶ່ງ, ໂດຍສະໜອງຂໍ້ມູນທີ່ສາມາດຊ່ວຍໃຫ້ນັກດາລາສາດຄົ້ນຫາໂລກທີ່ອາດຈະຢູ່ໄດ້ນອກເໜືອໄປຈາກໂລກ.