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. Infografika: Slováci minuli na Pohode historicky najviac peňazí
  2. Vyberiete si radšej romantický Paríž alebo slnečné Nice?
  3. Dobrú chuť: Letné šaláty a bizarné praktiky food fotografie
  4. O asistovanej reprodukcii sa šíri množstvo zavádzajúcich tvrdení
  5. Pivovar Šariš rozdá tisíce eur, o časti peňazí rozhodnú ľudia
  6. Volkswagen Golf GTI TCR naživo na Slovakia Ringu!
  7. 3 dôvody, prečo sa oplatí mať online účet v ZSE už toto leto
  8. Iná tvár Mexika: Nocovanie s Indiánmi, dobrodružstvo v džungli
  9. Naša freestyle kajakárka: na majstrovstvá ideme tri baby
  10. Ulovte si last minute dovolenku so zľavou do 70%
  1. Infografika: Slováci minuli na Pohode historicky najviac peňazí
  2. Vyberiete si radšej romantický Paríž alebo slnečné Nice?
  3. Dobrú chuť: Letné šaláty a bizarné praktiky food fotografie
  4. Salón architektov A0 – Coneco 2018
  5. Záhradný nábytok: aký materiál je najlepší?
  6. Životné jubileum prof. Ing. Jaroslava Valáška, PhD.
  7. OMV pozýva na pretekársky supervíkend na okruhu Slovakiaring
  8. Atos predstavil najúplnejšie 4G a LTE komunikačné riešenie
  9. O asistovanej reprodukcii sa šíri množstvo zavádzajúcich tvrdení
  10. Pivovar Šariš rozdá tisíce eur, o časti peňazí rozhodnú ľudia
  1. Ulovte si last minute dovolenku so zľavou do 70% 9 614
  2. Infografika: Slováci minuli na Pohode historicky najviac peňazí 9 060
  3. Dobrú chuť: Letné šaláty a bizarné praktiky food fotografie 7 715
  4. Vyberiete si radšej romantický Paríž alebo slnečné Nice? 7 167
  5. O asistovanej reprodukcii sa šíri množstvo zavádzajúcich tvrdení 6 012
  6. Nie sme žiadni paštikári. Slováci už dovolenkujú inak 5 156
  7. Pivovar Šariš rozdá tisíce eur, o časti peňazí rozhodnú ľudia 4 338
  8. Iná tvár Mexika: Nocovanie s Indiánmi, dobrodružstvo v džungli 4 228
  9. 3 dôvody, prečo sa oplatí mať online účet v ZSE už toto leto 3 491
  10. Volkswagen Golf GTI TCR naživo na Slovakia Ringu! 3 134

Téma: Nobelove ceny


Článok je zaradený aj do ďalších tém Nobelova cena za mier

Hlavné správy zo Sme.sk

ŠPORT

Majstri sveta ťažia z Nemecka i Afriky. Esá Francúzov sú potomkami prisťahovalcov

Až 15 hráčov Francúzska nemá pôvod v Európe.

KOMENTÁR TOMÁŠA PROKOPČÁKA

To nie je o manželstve. Bojíte sa, že už nebudete výnimoční

A pritom stačí jednoduché: len sa podeliť.

Neprehliadnite tiež

Austrálsky Černobyľ láka turistov, výstrahy ignorujú

Na varovania nedbali, kým ľudia nezačali umierať.

Podcast Klik

Klik: Facebook dostal vysokú pokutu, ktorú si ani nevšimne

Prehľad technologických správ.