Chémiu vedci spojili so svetom počítačov

Zobrali chémiu do rodiacej sa kyberéry. A nositelia tohtoročnej Nobelovej ceny za chémiu navrhli modely, ktoré spájali dovtedy nespojiteľné.

(Zdroj: ILUSTRAČNÉ - WIKIMEDIA)

ŠTOKHOLM, BRATISLAVA. Sú to dva odlišné prístupy. Ten prvý, vychádzajúci z klasickej fyziky Isaaca Newtona, nie je príliš zložitý. Ak sa v ňom rozhodnete rátať, výpočty nebudú príliš komplikované a môžete sa takto pozrieť aj na naozaj veľké molekuly. Problémom je, že tieto molekuly musia byť úplne statické, zabudnite na reakcie medzi rôznymi látkami.

Druhý spôsob je komplikovanejší. Ponoríte sa do sveta kvantovej fyziky, do sveta lietajúcich elektrónov a atómových jadier - a budete mať pred sebou naozaj zložité výpočty. Dokonca také zložité, že na ne budete potrebovať výkonné superpočítače.

Potom však prišla trojica chemikov programátorov a oba prístupy spojila. Vďaka práci Martina Karplusa, Michaela Levitta a Arieha Warshela dnes počítače dokážu krok za krokom vytvoriť virtuálne chemické reakcie a sledovať, čo sa v nich deje. Vedci za to dostali tohtoročnú Nobelovu cenu za chémiu.

Počítače a modely

Fatky
Počítačové modely:

Klasické: opisujú veľké molekuly, rátajú sa ľahko, nedokážu však simulovať chemické reakcie.

Kvantové: sú zložité, rátajú sa ťažko a pomaly, simulovať vedia len malé molekuly. Dokážu však opísať prebiehajúce reakcie.

Kedysi mohla práca chemikov vyzerať romanticky. Ak si odmyslíme toxické prostredie a rôzne riziká vrátane explózií, stáli v laboratóriách a miešali látky. A predvídali, čo zostane ako výsledok.

Problémom je, že chemické reakcie v skutočnosti prebiehajú extrémne rýchlo, vlastne až rýchlosťou svetla. Medzi atómami preskakujú elektróny a klasická chémia či fyzika už na ich opisy nestačia.

Ak chcete skutočne porozumieť chémii, musíte sa vybrať až do sveta najmenšej fyziky. Až potom nasleduje hranie sa so skúmavkami. Vedci jednoducho potrebovali vykročiť do kvantového sveta a zároveň využiť nový výmysel inžinierov - počítače.

„Kedysi vedci vytvárali modely z plastových paličiek a guľôčok,“ píše vo svojom stanovisku švédska Kráľovská akadémia vied. „Dnes všetko toto modelovanie zvládnu práve počítače.“

Martin Karplus bol už v sedemdesiatych rokoch uznávaný vedec a vytváral prvé modely, ktoré pracovali s kvantovou fyzikou.

Do jeho laboratória na Harvardovej univerzite však prišiel mladý študent Arieh Warshel, ktorý už mal za sebou prácu na tradičných modeloch. Spolu s Michaelom Levittom vytvorili program, ktorý vychádzal z klasickej fyziky a zvládol opísať aj veľké molekuly.

Vedci sa rozhodli, že svoje prístupy spoja, až napokon vznikol nástroj, v ktorom časť výpočtov stála na kvantovej fyzike a menej zaujímavé kúsky rátal klasicky.

Karplus s Warshelom a neskôr Warshel s Levittom tieto nástroje postupne zlepšovali. Chceli sa pozrieť aj na enzýmy, ktoré prakticky riadia chémiu v našich telách. Výsledkom boli šikovné počítačové modely, ktorých myšlienky používame dodnes.

„Vyvinuli sme nástroje, ktoré nám ukázali, ako veci naozaj fungujú,“ vysvetlil nový nositeľ Nobelovej ceny Arieh Warshel. „Mohli sme sa pozerať, ako sa to celé deje. A na to potrebujete počítače. Vďaka tomu môžete vytvárať lieky alebo, ako v mojom prípade, jednoducho zo zvedavosti.“

Určiť smer

Od čias dávnych alchymistov sa chémia výrazne zmenila. Dnes väčšina práce, hľadania nových zaujímavých látok prebieha na výkonných počítačoch a vďaka softvérovým simuláciám.

Teoretici narazia na zaujímavé vlastnosti a experimentátori už potom vedia, čo by mali zhruba robiť. Prípadne im teoretici predpovedia rovno výsledky pokusov.

Pochopiť a predvídať takéto procesy a dokázať ich nasimulovať vo virtuálnom kybersvete pomohli práve tohtoroční nositelia poslednej prírodovednej nobelovky.

Najčítanejšie na SME Tech


Inzercia - Tlačové správy


  1. Ste si istí, že svoj smartfón využívate naplno?
  2. Ak Vás nikdy nič nebolelo, nestrácajte čas čítaním tohto článku!
  3. Online predplatné na mesiac zadarmo v novej iOS aplikácii SME.sk
  4. Cestovateľské tipy, kde stráviť Veľkú noc
  5. Talent - vzdelanie - úspech
  6. Elektro-horúčka v podaní Volkswagenu
  7. Spoznáte týchto 11 filmov, v ktorých sa objavil McDonald’s?
  8. Nepýtajte od lekára antibiotiká pri chrípke či nádche
  9. 16 tipov na poznávacie zájazdy so slovenským sprievodcom
  10. Máte hypotéku a chcete lepšie spávať?
  1. Zastrašovanie od majiteľov hotela Danube nehoráznosťou!
  2. Naše finančné družstvo - postoj člena vyjadrený básňou
  3. Cestovateľské tipy, kde stráviť Veľkú noc
  4. Chceme, aby mali naši zákazníci z nakupovania zážitok
  5. Online predplatné na mesiac zadarmo v novej iOS aplikácii SME.sk
  6. Depresia. Kedy ju treba liečiť?
  7. Bratislavčania môžu žiadať príspevok na polopodzemné kontajnery
  8. Mototechna predala za päť rokov už 40 tisíc áut
  9. HubHub spája sily s Neulogy
  10. Na SPU v Nitre vznikla Konfuciova trieda
  1. Spoznáte týchto 11 filmov, v ktorých sa objavil McDonald’s? 22 537
  2. 16 tipov na poznávacie zájazdy so slovenským sprievodcom 14 022
  3. Cestovateľské tipy, kde stráviť Veľkú noc 8 713
  4. Ste si istí, že svoj smartfón využívate naplno? 8 600
  5. Mio MiVue 733 WiFi - snadno přeneste záznam autokamery do mobilu 7 016
  6. Nepýtajte od lekára antibiotiká pri chrípke či nádche 5 487
  7. Máte hypotéku a chcete lepšie spávať? 5 417
  8. Dobrú chuť: príloha o dobrom jedle a varení v denníku SME 5 021
  9. Elektro-horúčka v podaní Volkswagenu 4 907
  10. Online predplatné na mesiac zadarmo v novej iOS aplikácii SME.sk 3 374

Téma: Nobelove ceny


Článok je zaradený aj do ďalších tém Nobelova cena za mier

Hlavné správy zo Sme.sk

DOMOV

Procházka: Keby Dzurinda kandidoval, bude prezidentom

Špeciálne vydanie podcastu. Peter Tkačenko sa rozprával s Radoslavom Procházkom.

KOMENTÁRE

Danko si znova koleduje

Netreba pochybovať, že Dankova partia lezie na nervy všetkým zúčastneným.

Neprehliadnite tiež

Klik: Ako sa módnym značkám rozpadá pod rukami obchodný model

Komentovaný prehľad technologických správ týždňa. Aj tom, prečo sa Apple sa tlačí do baní na kobalt a koľko by stála úplne obnoviteľná energia.

Neboli nekultúrni barbari. Neandertálci stvorili najstaršie jaskynné maľby

Z hľadiska dlhovekosti môžeme neandertálcov považovať za najúspešnejší ľudský druh.

TECH_FM

Objasnili záhadu starovekých smrtiacich brán do pekla

Vedci vysvetľujú dvojicu udalostí z našej minulosti.

Ako sa vyrábajú tabletky a čo majú spoločné so strojármi?

Účinná látka v tabletke má reagovať tak, aby jej uzdravujúci účinok na pacienta bol maximálny.

GMO kukurica je v skutočnosti dobrá, ukázali štúdie

Má viac úrody a menej toxických látok ako bežná plodina.