Mówi: | Dawid Capała |
Funkcja: | prezes |
Firma: | Koło Naukowe „BaNG”, Politechnika Wrocławska |
Komputery kwantowe pozwalają na największe w historii symulacje molekuł. To ogromna szansa na przełom w dziedzinie tworzenia leków
Modelowanie molekularne pozwala na opracowywanie nowoczesnych leków i tworzyw. Polacy wykorzystują je do opracowywania nowoczesnych nośników leków. Użycie zaawansowanych metod obliczeniowych pozwala na znaczne zmniejszenie kosztów poszukiwania i tworzenia nowych substancji, przeprowadzenie testów ich właściwości czy zbadanie wpływu na człowieka oraz środowisko. Wykorzystanie komputerów kwantowych pozwala na symulacje coraz większych molekuł. Przy użyciu procesora kwantowego naukowcy zasymulowali największą w historię cząsteczkę – wodorku berylu.
Naukowcom IBM udało się zasymulować największą w historii molekułę – wodorku berylu. Dokonano tego za pomocą procesora kwantowego złożonego z siedmiu kubitów. Kubit to kwantowa bramka logiczna, różniąca się od klasycznego bitu, który przyjmuje jedną z dwóch wartości – zero lub jeden. Kwantowy bit może mieć wartość zera, jedynki lub być kwantową superpozycją zera i jedynki, zatem jego potencjał w obliczeniach jest nieporównywalnie większy. Problemem pozostaje kontrola nad nim. Naukowcy są przekonani, że w przyszłości będą mogli symulować coraz większe molekuły.
– Modelowanie molekularne można zdefiniować jako próbę odtworzenia świata rzeczywistego i zjawisk w nim panujących na komputerze w celu zbadania właściwości oraz przebiegu tych zjawisk. Możemy wykorzystać je do badania dyfuzji związków, do adsorpcji jakiegoś związku na danej powierzchni lub do badania przebiegu reakcji chemicznych – wyjaśnia agencji informacyjnej Newseria Innowacje Dawid Capała, prezes Koła Naukowego „BaNG” z Politechniki Wrocławskiej.
W maju 2017 roku uruchomiono platformę IBM Q do przetwarzania w chmurze, która udostępnia naukowcom i programistom moc obliczeniową procesora kwantowego, zbudowanego z 16 kubitów, czyli kwantowych bitów. Dostęp do ogromnej mocy obliczeniowej można uzyskać za pomocą zwykłego komputera, a nawet smartfona. Zdaniem ekspertów z IBM komputer kwantowy wykorzystujący 50–100 kubitów może zostać zbudowany w ciągu dekady.
– Ograniczeniem tej metody jest nasza wyobraźnia i możliwości obliczeniowe dostępnego sprzętu. Większe obliczenia wykonywane są na superkomputerach i jedynie to nas ogranicza – im większy układ, im więcej cząsteczek w układzie, tym dłuższy będzie czas obliczeń – twierdzi Dawid Capała.
Jak dowiadujemy się z tegorocznego raportu firmy Grand View Research, rynek technik biologii strukturalnej i modelowania molekularnego w 2025 roku będzie wart 13,1 mld dol. Głównym motorem napędowym tego rynku według badaczy jest coraz większa liczba osób prowadzących niezdrowy tryb życia. Z raportu Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego wynika, że w krajach UE problem nadwagi lub otyłości dotyczy ponad 60 proc. mężczyzn i ponad 50 proc. kobiet. W Polsce te wskaźniki są jeszcze wyższe, gdyż dotyczą 68 proc. mężczyzn i 60 proc. kobiet. W efekcie zwiększa się liczba zachorowań na takie choroby jak nowotwory czy cukrzyca
Zapotrzebowanie na coraz szersze wykorzystywanie technik modelowania molekularnego jest coraz większe. Za upowszechnianiem tych technik przemawiają przede wszystkim olbrzymie oszczędności, jakie zapewniają w porównaniu z tradycyjnymi metodami opracowywania leków.
– Modelowanie molekularne pozwala na duże obniżenie kosztów badawczych, ponieważ możemy mniej więcej ten sam proces przeprowadzić na komputerze, przy dużo niższym nakładzie środków. Możemy wyznaczyć ścieżkę, którą będziemy chcieli podążyć, już w badaniach eksperymentalnych przeprowadzonych w laboratorium – przekonuje ekspert.
Gdy w wyniku teoretycznych obliczeń na komputerze uzyskamy cząstkę, która spełnia nasze wymagania, przychodzi czas na jej syntezę laboratoryjną i zbadanie drogą eksperymentów jej właściwości. Badacze z koła naukowego BaNG z Politechniki Wrocławskiej wykorzystują technikę modelowania molekularnego do badania właściwości hydrożeli, które mogą być doskonałym nośnikiem leków.
– Wszystko, co da się zamodelować molekularnie, można zsyntezować później w laboratorium. Trzeba tylko wybrać odpowiednią metodę, a modelowanie molekularne skraca ścieżkę od początkowej substancji do możliwości uzyskania lekko zmodyfikowanej, ponieważ badamy właściwości tej substancji w krótszym czasie, przy wykorzystaniu mniejszych środków, np. finansowych i zasobów ludzkich – tłumaczy Dawid Capała.
Komputery kwantowe i wykonywane z ich pomocą modelowanie molekularne może się stać przełomem w wielu dziedzinach, takich jak leki, sztuczna inteligencja czy materiały przemysłowe.
Czytaj także
- 2024-03-22: W dobie wszechobecnego hałasu ludzie tracą zdolność uważnego słuchania. Dzieci i młodzież potrzebują audioedukacji
- 2024-02-27: „Antyplagiat” z nową funkcją wykrywania treści pisanych przez sztuczną inteligencję. Dyskusja o regulacjach w tym zakresie nabiera tempa
- 2024-02-23: Prognozy bólu powiązanego z pogodą byłyby pożyteczną innowacją. Osoby wrażliwe na zmiany aury mogłyby się lepiej do nich przygotować
- 2024-02-19: Diametralne zmiany w sposobie nauki języków obcych. Sztuczna inteligencja wspiera uczniów i nauczycieli
- 2024-01-29: Polska Akademia Nauk wymaga reform organizacyjnych i finansowych. W ubiegłym roku 40 proc. pracowników w instytutach zarabiało poniżej płacy minimalnej
- 2024-02-12: System grantowy w zapaści. Szans na dofinansowanie nie ma 90 proc. projektów badawczych kierowanych do Narodowego Centrum Nauki
- 2024-01-16: Sarkazm może być cennym narzędziem w komunikacji. Pomaga odbiorcy otworzyć się na perspektywę nadawcy [DEPESZA]
- 2024-02-06: Joanna Krupa: Dla mnie bardzo ważne jest, żeby moja córka znała język polski. Rodzice nieuczący dzieci swojego języka ojczystego popełniają duży błąd
- 2023-12-18: Polska chemia na światowym poziomie. Kreowane przez nią innowacje są niezbędne dla przemysłu
- 2023-12-11: Czworo wybitnych polskich naukowców otrzymało po 200 tys. zł. Ich badania i osiągnięcia przyczyniają się do realnych postępów w nauce
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii
Jedynka Newserii
IT i technologie
Nowy ośrodek w Krakowie będzie wspierać innowacje dla NATO. Połączy start-upy i naukowców z sektorem obronności
Połączenie najzdolniejszych naukowców oraz technologicznych start-upów z firmami z sektora obronnego i wojskowego – to główny cel akceleratora, który powstaje w Krakowie. Będzie on należał do natowskiej sieci DIANA, która z założenia ma służyć rozwojowi technologii służących zarówno w obronności, jak i na rynku cywilnym w krajach sojuszniczych NATO. Eksperci liczą na rozwiązania wykorzystujące m.in. sztuczną inteligencję, drony czy technologie kwantowe. Dla sektora to szansa na pozyskanie innowacji na skalę światową, a dla start-upów szansa na wyjście na zagraniczne rynki i pozyskanie środków na globalny rozwój.
Farmacja
Sztuczna inteligencja pomaga odkrywać nowe leki. Skraca czas i obniża koszty badań klinicznych
Statystycznie tylko jedna na 10 tys. cząsteczek testowanych w laboratoriach firm farmaceutycznych pomyślnie przechodzi wszystkie fazy badań. Jednak zanim stanie się lekiem rynkowym, upływa średnio 12–13 lat. Cały ten proces jest nie tylko czasochłonny, ale i bardzo kosztowny – według EFPIA przeciętne koszty opracowania nowego leku sięgają obecnie prawie 2 mld euro. Wykorzystanie sztucznej inteligencji pozwala jednak obniżyć te koszty i skrócić cały proces. – Dzięki AI preselekcja samych cząsteczek, które wchodzą do badań klinicznych, jest o wiele szybsza, co zaoszczędza nam czas. W efekcie pacjenci krócej czekają na nowe rozwiązania terapeutyczne – mówi Łukasz Hak z firmy Johnson & Johnson Innovative Medicine, która wykorzystuje AI w celu usprawnienia badań klinicznych i opracowywania nowych, przełomowych terapii m.in. w chorobach rzadkich.
Edukacja
Skutki zbyt długich sesji gier wideo mogą być bolesne. Naukowcy rekomendują, aby nie przekraczać 3 godz. dziennie [DEPESZA]
Zmęczenie oczu, ból głowy, pleców, dłoni i nadgarstka to dolegliwości najczęściej zgłaszane przez osoby regularnie grające w gry komputerowe. Na podstawie ankiety przeprowadzonej na grupie niemal tysiąca dorosłych osób amerykańscy naukowcy ustalili, że regularne sesje gier trwające co najmniej 3 godz. najbardziej przyczyniają się do powstania takich dolegliwości. Co ciekawe, u osób będących lub planujących zostać e-sportowcami natężenie dolegliwości nie rośnie gwałtownie, jak należałoby przypuszczać. Może to mieć związek z bardziej świadomym doborem sprzętu i lepszym zrozumieniem znaczenia ergonomii.
Szkolenia
Akademia Newserii
Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.