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. Odteraz pri volaniach už nemusíte rátať minúty
  2. Ako pracujú horskí záchranári? Tieto veci by ste nemali podceniť
  3. Návod, ako získať maximum pri nákupoch s kreditkou
  4. Mexická Oaxaca: Vonia čokoládou a jedinečnými pyramídami
  5. Dobrý internet v meste i na vidieku. Dostupný je takmer všade
  6. Na tieto veci sa oplatí myslieť pred odchodom na dovolenku
  7. Volkswagen Golf: Odpoveď na takmer všetky otázky
  8. Vietnam: Krajina, ktorá rozmazná jedlom a uchváti históriou
  9. Investícia do dlhopisov s fixným výnosom 6,25 - 7,25 % p.a.
  10. I cez prázdniny testujte elektrobicykle
  1. Pred 25 rokmi musela byť jazdenka zo západu
  2. Odteraz pri volaniach už nemusíte rátať minúty
  3. Nenaleťte pochybným predajcom jazdeniek
  4. Cíťte sa v priestore príjemne
  5. Ktorý odšťavovač má najvyššiu výťažnosť?
  6. Ako pracujú horskí záchranári? Tieto veci by ste nemali podceniť
  7. Ako si vybrať wc a umývadlo?
  8. Poslanec M. Borguľa bojuje proti netransparentnému tendru
  9. Grantová výzva na vykonávanie činností informačných centier
  10. Návod, ako získať maximum pri nákupoch s kreditkou
  1. Odteraz pri volaniach už nemusíte rátať minúty 8 909
  2. Dobrý internet v meste i na vidieku. Dostupný je takmer všade 4 695
  3. Volkswagen Golf: Odpoveď na takmer všetky otázky 4 560
  4. Ako pracujú horskí záchranári? Tieto veci by ste nemali podceniť 4 122
  5. Mexická Oaxaca: Vonia čokoládou a jedinečnými pyramídami 3 754
  6. Návod, ako získať maximum pri nákupoch s kreditkou 3 466
  7. Vietnam: Krajina, ktorá rozmazná jedlom a uchváti históriou 2 951
  8. Na tieto veci sa oplatí myslieť pred odchodom na dovolenku 2 941
  9. I cez prázdniny testujte elektrobicykle 1 983
  10. Máte už vybranú dovolenku na júl? 795

Téma: Nobelove ceny


Hlavné správy zo Sme.sk

DOMOV

Plavčan na tlačovej konferencii nehovoril pravdu

Minister školstva na tlačovej konferencii povedal, že hodnotiace kritériá boli známe v roku 2015. V skutočnosti boli schválené o rok neskôr.

KOMENTÁRE

Diabol, z ktorého sa zrodil boršč

Nebezpečná invázna rastlina zaplavila Rusko. Skúsenosti s ňou má aj Slovensko.

KULTÚRA

Socialistickú architektúru opľúvame. Dedeček vám preto neotvorí

Raper Vladimír 518 chce rehabilitovať socialistickú architektúru.

DOMOV

Prieskum: Súčasná koalícia by vládu nezložila, extrémisti klesli

Ak by sa voľby konali v júli, zvíťazil by Smer.

Neprehliadnite tiež

Parazit pomáha rastlinám varovať susedov pred útokom iných škodcov

Kukučina sa dokáže napojiť na viacero hostiteľských rastlín súčasne.

Pískajúce gélové guľôčky by mohli zrýchliť mäkké roboty

Hydrogél nájdete vo vázach, plienkach aj v robotoch.

Za peniaze sa dá kúpiť šťastie. Investujte ich do času

Milionári si za upratovanie neplatia, aj keď by im to prospelo.