২০২২ সালে বিশাল রসায়নের অগ্রগতিতে বিশাল সরঞ্জামের ব্যবহার

২০২২ সালে বিশাল সরঞ্জামগুলি বৃহৎ রসায়নকে উন্নত করেছে

বিশাল ডেটা সেট এবং বিশাল যন্ত্রগুলি এই বছর বিজ্ঞানীদের রসায়নকে বিশাল স্কেলে মোকাবেলা করতে সাহায্য করেছে

দ্বারাঅনুসরণ

ক্রেডিট: ORNL-এ ওক রিজ লিডারশিপ কম্পিউটিং ফ্যাসিলিটি

ওক রিজ ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির ফ্রন্টিয়ার সুপার কম্পিউটারটি নতুন প্রজন্মের মেশিনগুলির মধ্যে প্রথম যা রসায়নবিদদের আগের চেয়ে আরও জটিল আণবিক সিমুলেশনগুলি গ্রহণ করতে সহায়তা করবে।

২০২২ সালে বিজ্ঞানীরা অতি-আকারের সরঞ্জাম ব্যবহার করে বড় বড় আবিষ্কার করেছেন। রাসায়নিকভাবে সক্ষম কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার সাম্প্রতিক প্রবণতার উপর ভিত্তি করে, গবেষকরা দুর্দান্ত অগ্রগতি অর্জন করেছেন, কম্পিউটারকে অভূতপূর্ব স্কেলে প্রোটিন কাঠামোর ভবিষ্যদ্বাণী করতে শেখাচ্ছেন। জুলাই মাসে, অ্যালফাবেটের মালিকানাধীন কোম্পানি ডিপমাইন্ড একটি ডাটাবেস প্রকাশ করেছে যার মধ্যে রয়েছে ...প্রায় সকল পরিচিত প্রোটিন—১০ কোটিরও বেশি প্রজাতির ২০ কোটিরও বেশি পৃথক প্রোটিন — যেমনটি মেশিন লার্নিং অ্যালগরিদম আলফাফোল্ডের পূর্বাভাস। তারপর, নভেম্বরে, প্রযুক্তি সংস্থা মেটা প্রোটিন ভবিষ্যদ্বাণী প্রযুক্তিতে তার অগ্রগতি প্রদর্শন করে একটি এআই অ্যালগরিদম দিয়ে যার নামESMFold সম্পর্কে। একটি প্রিপ্রিন্ট গবেষণায় যা এখনও পিয়ার-রিভিউ করা হয়নি, মেটা গবেষকরা জানিয়েছেন যে তাদের নতুন অ্যালগরিদম আলফাফোল্ডের মতো নির্ভুল নয় তবে দ্রুততর। বর্ধিত গতির অর্থ হল গবেষকরা মাত্র 2 সপ্তাহের মধ্যে 600 মিলিয়ন কাঠামোর পূর্বাভাস দিতে পারেন (bioRxiv 2022, DOI:১০.১১০১/২০২২.০৭.২০.৫০০৯০২).

ওয়াশিংটন বিশ্ববিদ্যালয়ের (UW) স্কুল অফ মেডিসিনের জীববিজ্ঞানীরা সাহায্য করছেনপ্রকৃতির টেমপ্লেটের বাইরে কম্পিউটারের জৈব রাসায়নিক ক্ষমতা প্রসারিত করুনমেশিনগুলিকে শুরু থেকেই কাস্টমাইজড প্রোটিন প্রস্তাব করতে শেখানোর মাধ্যমে। UW-এর ডেভিড বেকার এবং তার দল একটি নতুন AI টুল তৈরি করেছেন যা সহজ প্রম্পটে পুনরাবৃত্তিমূলকভাবে উন্নতি করে অথবা বিদ্যমান কাঠামোর নির্বাচিত অংশগুলির মধ্যে ফাঁক পূরণ করে প্রোটিন ডিজাইন করতে পারে (বিজ্ঞান২০২২, ডিওআই:১০.১১২৬/বিজ্ঞান.abn২১০০)। দলটি একটি নতুন প্রোগ্রাম, প্রোটিনএমপিএনএন, চালু করেছে, যা একাধিক প্রোটিন সাবইউনিটের ডিজাইন করা 3D আকার এবং সমাবেশ থেকে শুরু করতে পারে এবং তারপরে দক্ষতার সাথে তৈরি করার জন্য প্রয়োজনীয় অ্যামিনো অ্যাসিড ক্রম নির্ধারণ করতে পারে (বিজ্ঞান২০২২, ডিওআই:১০.১১২৬/বিজ্ঞান.যোগ২১৮৭;১০.১১২৬/বিজ্ঞান.যোগ১৯৬৪)। এই জৈব রাসায়নিকভাবে দক্ষ অ্যালগরিদমগুলি বিজ্ঞানীদের নতুন জৈব উপাদান এবং ওষুধ তৈরিতে ব্যবহৃত কৃত্রিম প্রোটিনের নীলনকশা তৈরিতে সহায়তা করতে পারে।

ক্রেডিট: ইয়ান সি. হেইডন/ইউডব্লিউ ইনস্টিটিউট ফর প্রোটিন ডিজাইন

মেশিন লার্নিং অ্যালগরিদম বিজ্ঞানীদের নির্দিষ্ট কার্যকারিতা মাথায় রেখে নতুন প্রোটিনের স্বপ্ন দেখতে সাহায্য করছে।

কম্পিউটেশনাল রসায়নবিদদের উচ্চাকাঙ্ক্ষা বৃদ্ধির সাথে সাথে আণবিক জগতের অনুকরণের জন্য ব্যবহৃত কম্পিউটারগুলিও বৃদ্ধি পায়। ওক রিজ ন্যাশনাল ল্যাবরেটরিতে (ORNL), রসায়নবিদরা সর্বকালের সবচেয়ে শক্তিশালী সুপার কম্পিউটারগুলির মধ্যে একটির প্রথম আভাস পেয়েছিলেন।ORNL এর এক্সাস্কেল সুপার কম্পিউটার, ফ্রন্টিয়ার, প্রতি সেকেন্ডে ১ কুইন্টিলিয়নেরও বেশি ভাসমান ক্রিয়াকলাপ গণনাকারী প্রথম মেশিনগুলির মধ্যে একটি, যা গণনামূলক গাণিতিক একক। এই কম্পিউটিং গতি বর্তমান চ্যাম্পিয়ন, জাপানের সুপার কম্পিউটার ফুগাকুর চেয়ে প্রায় তিনগুণ দ্রুত। আগামী বছরে, আরও দুটি জাতীয় পরীক্ষাগার মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে এক্সাস্কেল কম্পিউটার চালু করার পরিকল্পনা করছে। এই অত্যাধুনিক মেশিনগুলির বিশাল কম্পিউটার শক্তি রসায়নবিদদের আরও বড় আণবিক সিস্টেম এবং দীর্ঘ সময় স্কেলে সিমুলেট করার অনুমতি দেবে। এই মডেলগুলি থেকে সংগৃহীত তথ্য গবেষকদের রসায়নে কী সম্ভব তার সীমানা ঠেলে দিতে সাহায্য করতে পারে, একটি ফ্লাস্কে বিক্রিয়ার এবং তাদের মডেল করার জন্য ব্যবহৃত ভার্চুয়াল সিমুলেশনের মধ্যে ব্যবধান কমিয়ে। "আমরা এমন এক পর্যায়ে পৌঁছেছি যেখানে আমরা সত্যিই প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করতে শুরু করতে পারি যে আমাদের তাত্ত্বিক পদ্ধতি বা মডেলগুলিতে এমন কী অনুপস্থিত যা আমাদের একটি পরীক্ষা আমাদের যা বলছে তা বাস্তবের কাছাকাছি নিয়ে যাবে," আইওয়া স্টেট ইউনিভার্সিটির কম্পিউটেশনাল রসায়নবিদ এবং এক্সাস্কেল কম্পিউটিং প্রকল্পের প্রকল্পের প্রধান থেরেসা উইন্ডাস সেপ্টেম্বরে C&EN কে বলেছিলেন। এক্সাস্কেল কম্পিউটারে চালিত সিমুলেশন রসায়নবিদদের নতুন জ্বালানি উৎস আবিষ্কার করতে এবং নতুন জলবায়ু-স্থিতিস্থাপক উপকরণ ডিজাইন করতে সাহায্য করতে পারে।

সারা দেশে, ক্যালিফোর্নিয়ার মেনলো পার্কে, SLAC ন্যাশনাল অ্যাক্সিলারেটর ল্যাবরেটরি স্থাপন করছেলিনাক কোহেরেন্ট লাইট সোর্স (LCLS)-তে সুপারকুল আপগ্রেডযা রসায়নবিদদের পরমাণু এবং ইলেকট্রনের অতি দ্রুত জগতের আরও গভীরে দেখার সুযোগ করে দিতে পারে। এই সুবিধাটি 3 কিলোমিটার লিনিয়ার অ্যাক্সিলারেটরের উপর নির্মিত, যার কিছু অংশ তরল হিলিয়াম দিয়ে 2 K পর্যন্ত ঠান্ডা করা হয়, যা এক্স-রে ফ্রি-ইলেকট্রন লেজার (XFEL) নামক এক ধরণের সুপার-রাইট, সুপারফাস্ট আলোর উৎস তৈরি করে। রসায়নবিদরা যন্ত্রগুলির শক্তিশালী পালস ব্যবহার করে আণবিক চলচ্চিত্র তৈরি করেছেন যা তাদেরকে রাসায়নিক বন্ধন তৈরি এবং সালোকসংশ্লেষণকারী এনজাইমগুলি কাজ করার মতো অসংখ্য প্রক্রিয়া দেখতে সক্ষম করেছে। "একটি ফেমটোসেকেন্ড ফ্ল্যাশে, আপনি পরমাণুগুলিকে স্থির থাকতে দেখতে পাবেন, একক পারমাণবিক বন্ধন ভেঙে যাচ্ছে," স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয় এবং SLAC-তে যৌথ নিয়োগপ্রাপ্ত পদার্থ বিজ্ঞানী লিওরা ড্রেসেলহাউস-মারাইস জুলাই মাসে C&EN-কে বলেছিলেন। LCLS-এর আপগ্রেডগুলি বিজ্ঞানীদের আগামী বছরের শুরুতে নতুন ক্ষমতাগুলি উপলব্ধ হলে এক্স-রে-এর শক্তিগুলিকে আরও ভালভাবে সুর করার সুযোগ দেবে।

ছবি: SLAC ন্যাশনাল অ্যাক্সিলারেটর ল্যাবরেটরি

SLAC ন্যাশনাল অ্যাক্সিলারেটর ল্যাবরেটরির এক্স-রে লেজারটি ক্যালিফোর্নিয়ার মেনলো পার্কে অবস্থিত একটি 3 কিমি লিনিয়ার অ্যাক্সিলারেটরের উপর নির্মিত।

এই বছর, বিজ্ঞানীরা আরও দেখেছেন যে দীর্ঘ প্রতীক্ষিত জেমস ওয়েব স্পেস টেলিস্কোপ (JWST) কতটা শক্তিশালী হতে পারে তা প্রকাশ করার জন্যআমাদের মহাবিশ্বের রাসায়নিক জটিলতা। নাসা এবং তার অংশীদাররা - ইউরোপীয় মহাকাশ সংস্থা, কানাডিয়ান মহাকাশ সংস্থা এবং স্পেস টেলিস্কোপ সায়েন্স ইনস্টিটিউট - ইতিমধ্যেই কয়েক ডজন ছবি প্রকাশ করেছে, যার মধ্যে রয়েছে নক্ষত্রীয় নীহারিকার চমকপ্রদ প্রতিকৃতি থেকে শুরু করে প্রাচীন ছায়াপথের মৌলিক আঙুলের ছাপ। ১০ বিলিয়ন ডলারের এই ইনফ্রারেড টেলিস্কোপটি আমাদের মহাবিশ্বের গভীর ইতিহাস অন্বেষণের জন্য ডিজাইন করা বৈজ্ঞানিক যন্ত্রের স্যুট দিয়ে সজ্জিত। কয়েক দশক ধরে তৈরি, JWST ইতিমধ্যেই তার প্রকৌশলীদের প্রত্যাশাকে ছাড়িয়ে গেছে ৪.৬ বিলিয়ন বছর আগে আবির্ভূত একটি ঘূর্ণায়মান ছায়াপথের একটি ছবি তুলে, যা অক্সিজেন, নিয়ন এবং অন্যান্য পরমাণুর বর্ণালীগত স্বাক্ষর দিয়ে পূর্ণ। বিজ্ঞানীরা একটি বহির্গ্রহে বাষ্পীয় মেঘ এবং ধোঁয়ার স্বাক্ষরও পরিমাপ করেছেন, যা জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের পৃথিবীর বাইরে সম্ভাব্য বাসযোগ্য পৃথিবী অনুসন্ধানে সহায়তা করতে পারে এমন তথ্য প্রদান করেছে।