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.

Chcete dostať upozornenie na najnovší článok tohto autora?
Objednajte si notifikáciu priamo na váš e-mail.
Odoberať autora na email

Najčítanejšie na SME Tech


Inzercia - Tlačové správy


  1. Nedocenený génius - prečo chýba v našich knižniciach?
  2. Ako dlho trvá vybavenie hypotéky? Zopár dní, ale aj pár týždňov
  3. Dovolenka s deťmi v Egypte a tipy na overené hotely
  4. Trpký darček od vlády: prichádza nová 8 % daň z poistiek
  5. Vynovená OMV v Košiciach ponúka príjemnú atmosféru i nové služby
  6. Keď Slováci krotia morský vietor
  7. Čo si myslia mamy youtuberov o tom, čo robia ich deti?
  8. Volkswagen Touareg jazdí lepšie, než sme čakali
  9. Máte už program pre deti na túto sobotu?
  10. Pätnásť destinácií na letnú dovolenku s odletom z Bratislavy
  1. Predstavenie projektu Ružomberok v pohybe
  2. OMV ponúkne svojim zákazníkom chute známeho šéfkuchára
  3. OMV ponúkne zákazníkom chute známeho šéfkuchára Braňa Križana
  4. Dovolenka s deťmi v Egypte a tipy na overené hotely
  5. Trpký darček od vlády: prichádza nová 8 % daň z poistiek
  6. Ako dlho trvá vybavenie hypotéky? Zopár dní, ale aj pár týždňov
  7. Všetko, čo rodiny milujú
  8. Bratislava má najmodernejšiu linku na triedenie surovín
  9. Vynovená OMV v Košiciach ponúka príjemnú atmosféru i nové služby
  10. Nižšie náklady vo firme? Tri tipy, kde sa dá ušetriť
  1. Čo si myslia mamy youtuberov o tom, čo robia ich deti? 24 174
  2. Trpký darček od vlády: prichádza nová 8 % daň z poistiek 13 787
  3. Pätnásť destinácií na letnú dovolenku s odletom z Bratislavy 12 406
  4. Nedocenený génius - prečo chýba v našich knižniciach? 6 701
  5. Dovolenka s deťmi v Egypte a tipy na overené hotely 6 634
  6. Chystáte výlet do Rakúska? Toto miesto má najlepšie zážitky 6 454
  7. Volkswagen Touareg jazdí lepšie, než sme čakali 5 272
  8. Ste si istí, že máte zdravé srdce? Skontrolujte si ho zadarmo 5 266
  9. Vynovená OMV v Košiciach ponúka príjemnú atmosféru i nové služby 3 948
  10. Nižšie náklady vo firme? Tri tipy, kde sa dá ušetriť 3 437

Téma: Nobelove ceny


Článok je zaradený aj do ďalších tém Nobelova cena za mier

Hlavné správy zo Sme.sk

DOMOV

Novinár Hanus: Keď som zistil, že som sa v kauze Cervanová mýlil, nemohol som spať

Niektoré katolícke médiá neinformovali o kauze Bezák, lebo sa rozhodli, že budú láskavé, aby neznepokojovali čitateľov, vraví MARTIN HANUS.

Komentár Zuzany Kepplovej

Hanus nepísal, aby sa Glváč lepšie cítil

Martin Hanus tvrdí, že Nitranov si v .týždni spoločne vymysleli.

TECH

Ako si vybrať najlepší fotoaparát podľa toho, čo chcete fotiť

Od lacných kompaktov až po drahú zrkadlovku.

KOMENTÁRE

Danko s Ficom si dávno zvykli na Bugára, ktorý nereptá

Bugár pripravil pre Fica s Dankom naozaj nepríjemnú situáciu.

Neprehliadnite tiež

PODCAST KLIK

Klik: Google dobieha Amazon na trhu, ktorému vládne

Komentovaný prehľad technologických správ týždňa. O umelej inteligencii v poľnohospodárstve, domácich hlasových asistentoch a ideálnych fotoaparátoch na letné dovolenky.

Ľadové srdce naznačuje, že Pluto vzniklo z miliardy komét

Odhalili chemické zložene trpasličej planéty.

V Antarktíde objavili masívne kaňony, môžu urýchliť dvíhanie hladiny morí

Doteraz o nich nevedeli. Najdlhší kaňon má viac ako 350 kilometrov.

Pozemské deti nemajú na Marse šancu

Budú kolonizátormi červenej planéty ľudia so zmenenou DNA?

Čo všetko o vás vie váš telefón?

Aplikáciam nedávajte súhlas len tak, kontrolujte, aké dáta o vás zbierajú.