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. Legendárna Transsibírska magistrála
  2. Volkswagen a jeho štedrá nádielka modelov
  3. Týchto 18 rád ako ušetriť som mal počuť ešte pred osemnástkou
  4. Venujte na Vianoce darček plný informácií!
  5. Päť faktorov, prečo môže skolabovať slovenský dôchodkový systém
  6. Ceny elektriny rastú. Firmy ale môžu ušetriť
  7. Kam chodí Gordulič na vtipy? Ako sa rodí Grape? Zisti to sám
  8. Hyundai Kona prekvapí výbavou aj dizajnom
  9. Top First moment dovolenky na leto 2018
  10. Na tohtoročných trhoch pred Auparkom vystúpi aj Katka Koščová
  1. Legendárna Transsibírska magistrála
  2. Auto ako vianočný darček, rastie záujem o zánovné vozidlá
  3. Vianočný bázar chalaňov
  4. Vianočné mecheche 2017
  5. Volkswagen a jeho štedrá nádielka modelov
  6. Študentskou osobnosťou Slovenska Ing. Martina Majorošová
  7. Majstrovstvá Stavebnej fakulty STU v Bratislave v plávaní 2017
  8. Týchto 8 kritérií by mal kvalitný kolagén spĺňať
  9. Beam Suntory zaznamenal silný rast predaja po zmene distribútora
  10. Zamestnanci a študenti EU v BA darovali radosť a vyčarili úsmev
  1. Legendárna Transsibírska magistrála 29 132
  2. Týchto 18 rád ako ušetriť som mal počuť ešte pred osemnástkou 6 539
  3. Päť faktorov, prečo môže skolabovať slovenský dôchodkový systém 3 625
  4. Volkswagen a jeho štedrá nádielka modelov 2 802
  5. Naše mobilné bankovníctvo si prišli vyskúšať novinári z Rakúska 2 529
  6. Hyundai Kona prekvapí výbavou aj dizajnom 1 386
  7. Top First moment dovolenky na leto 2018 1 330
  8. Kam chodí Gordulič na vtipy? Ako sa rodí Grape? Zisti to sám 1 279
  9. Venujte na Vianoce darček plný informácií! 1 073
  10. Týchto 8 kritérií by mal kvalitný kolagén spĺňať 950

Téma: Nobelove ceny


Článok je zaradený aj do ďalších tém Nobelova cena za mier

Hlavné správy zo Sme.sk

ŠPORT

Dres Neapola je mojou druhou kožou, tvrdí Hamšík. Slovák dokázal nevídanú vec.

Slovák Marek Hamšík vyrovnal klubový rekord Diega Maradonu.

KOMENTÁRE

Rok 1997: Keď Slovensko ostatným len zamávalo

Mečiar napĺňal učenie: Ak nás nechcú na Západe, pôjdeme na Východ.

TECH

Ako sa rozprávať s popieračmi vedy cez Vianoce a nehádať sa

Skúste sa zdržať okamžitého menovania a faktov.

EKONOMIKA

Plánujete živý stromček? Ako ho uskladniť, aby vydržal do Vianoc

Dobre uskladnený stromček by mal bez problémov vydržať.

Neprehliadnite tiež

OBJEKTÍV

Spojené štáty odtajnili ďalšie desiatky videí z testov jadrových bômb

Niektoré kamery zachytili výbuch v rýchlosti 2400 snímkov za sekundu.

Ako sa nepohádať cez Vianoce a presvedčiť popieračov vedy

Skúste sa zdržať okamžitého menovania a faktov a radšej porozumejte, prečo sa tak ľudia cítia.

TECH_FM

Mimozemská loď? Pri čudnom objekte pochybujú aj vedci

Cez našu slnečnú sústavu preletelo teleso, ktoré prišlo z veľkej diaľky.

Vlasy v odtoku a mokré ponožky. Desať vecí, ktoré ľudia nenávidia najviac

Čím sú ľudia starší, tým radšej majú kozí syr aj sami seba.

Už nie sme jediní s ôsmimi planétami. Objavili miniverziu našej Slnečnej sústavy

Sústava sa nachádza vyše 2500 svetelných rokov od Zeme v súhvezdí Drak.