เมื่อ Alán Aspuru-Guzik อยู่ในวิทยาลัย เขาได้เข้าไปที่ SETI @ home ซึ่งเป็นโครงการที่ใช้คอมพิวเตอร์ในบ้านเพื่อเร่งการค้นหาข่าวกรองนอกโลก อย่างไรก็ตาม เขาสนใจที่จะค้นหามนุษย์ต่างดาวในอวกาศน้อยกว่าการใช้คอมพิวเตอร์จำนวนมากเพื่อค้นหาอวกาศโมเลกุล เขาต้องการหาสารประกอบทางเคมีที่สามารถทำสิ่งที่ชาญฉลาดบนโลกนี้ได้SETI @ home เป็นโปรเจ็กต์คอมพิวเตอร์แบบกระจายที่รู้จักกันดี ซึ่งอนุญาตให้คนทั่วไปอาสาใช้คอมพิวเตอร์ที่ไม่ได้ใช้งานเพื่อกรองข้อมูลในรีม ในกรณีนี้คือสัญญาณวิทยุ Aspuru-Guzik ซึ่งปัจจุบันเป็นนักเคมีเชิงทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด หวังที่จะควบคุมคอมพิวเตอร์ที่บ้านหลายพันเครื่องเพื่อรวบรวมอะตอมที่เป็นไปได้เกือบทั้งหมด
การคัดแยกชุดค่าผสมทางเคมีเหล่านั้นทั้งหมด
จากนั้นจึงสร้างและทดสอบโมเลกุลที่อาจมีประโยชน์แต่ละโมเลกุลอาจใช้เวลานานเกือบตลอดไป เมื่อพิจารณาจากจำนวนองค์ประกอบในตารางธาตุ (118) และจำนวนวิธีที่สามารถรวมกันเป็นโมเลกุลที่มีขนาดเหมาะสม Aspuru-Guzik ประมาณการว่ามีความเป็นไปได้ตั้งแต่ 10 60ถึง 10 180ซึ่งแต่ละอย่างมีลักษณะบุคลิกภาพและพฤติกรรมของตนเอง
“มันฟังดูสิ้นหวัง ฟังดูบ้าไปหน่อย” Aspuru-Guzik กล่าว “แต่เรากำลังพยายามที่จะผ่านช่องว่างที่ไม่มีที่สิ้นสุดของการรวมกัน – วิธีที่แตกต่างกันทั้งหมดที่คุณสามารถรวมโมเลกุลเหล่านี้เข้าด้วยกันเช่น Legos – และค้นหาสิ่งที่มีประโยชน์”
จาก 10 180ถึง 1
การคัดกรองโมเลกุลที่ดูเหมือนนับไม่ถ้วนด้วยเคมีควอนตัมอาจส่งผลให้เกิดวัสดุที่เปลี่ยนแปลงชีวิตได้ไม่กี่ชนิด เช่น วัสดุที่มีประโยชน์สำหรับหลอดไฟที่มีอายุยืนยาว
เครดิต: A. Aspuru-Guzik/Harvard Univ. ดัดแปลงโดย E. Otwell
การรู้ประโยชน์ของโมเลกุล เช่น ส่วนประกอบยา หรือวัสดุสำหรับหน้าจอสัมผัส หมายถึงการทำความเข้าใจว่าอะตอมของโมเลกุลนั้นมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของโมเลกุลอย่างไร ซึ่งเป็นความพยายามที่นักวิทยาศาสตร์ได้ต่อสู้ดิ้นรนมานานหลายทศวรรษ ความยากคืออะตอมเป็นสิ่งมีชีวิตควอนตัมโดยพื้นฐานแล้วควบคุมโดยคณิตศาสตร์ที่ยากต่อการใช้อย่างรวดเร็วเมื่อโมเลกุลที่อะตอมเหล่านั้นทำให้ซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย ในระดับพื้นฐาน Aspuru-Guzik และคนอื่น ๆ เช่นเขากำลังพยายามรวบรวมควอนตัมของโมเลกุลแต่ละโมเลกุลเพื่อหาว่าเมฆอิเล็กตรอนที่คลุมเครือของมันพูดถึงธรรมชาติของมันอย่างไร ข้อมูลดังกล่าวจะให้ข้อมูลเชิงลึกในทันทีว่าโมเลกุลใดจะมีพฤติกรรมอย่างไร เครื่องมือหนึ่งที่สามารถดึงสิ่งนี้ออกมาได้คือคอมพิวเตอร์ควอนตัมเต็มรูปแบบ ซึ่งสามารถจำลองระบบปรมาณูใดๆ ก็ได้
แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา (เมื่อเร็ว ๆ นี้ Aspuru-Guzik ได้ประกาศเดิมพันบน Twitter ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะสามารถทำการคำนวณทางเคมีที่เข้าใจยากได้ภายในปี 2035) ในระหว่างนี้ เขาและคนอื่นๆ กำลังใช้วิธีแก้ไขปัญหาชั่วคราว โดยควบคุมพลังของคอมพิวเตอร์คลาสสิกรวมถึงเครื่องเดสก์ท็อปของประชาชนทั่วไป à la SETI @นักวิทยาศาสตร์สามารถเรียกใช้การคำนวณที่สามารถเปิดเผยเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับพฤติกรรมของโมเลกุล วิธีการนี้ยังคงแม่นยำน้อยกว่าการคำนวณควอนตัมที่สัญญาไว้ แต่การรวมการคำนวณคร่าวๆ เหล่านี้เข้ากับอัลกอริธึมที่สามารถฝึกเพื่อค้นหาความเชื่อมโยงระหว่างโมเลกุลและคุณสมบัติอาจเปิดประตูใหม่ได้ การเพิ่มแมชชีนเลิร์นนิงประเภทนี้เป็นวิธีการนำสารประกอบที่เกิดจากการคำนวณควอนตัมและประเมินโมเลกุลอื่นๆ อีกนับล้านที่มีคุณสมบัติที่อาจคล้ายคลึงกันได้อย่างรวดเร็ว นักวิทยาศาสตร์กำลังใช้วิธีการบังคับแบบเดรัจฉานอันชาญฉลาดนี้
ผลตอบแทนที่เป็นไปได้นั้นมหาศาล ในขณะที่ส่วนเล็ก ๆ ของโมเลกุลที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่ระบุโดยการคำนวณทางเคมีควอนตัมจะพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์ แต่การวิ่งกลับบ้านเพียงไม่กี่ครั้งอาจส่งผลต่อชีวิตของผู้คนในรูปแบบสำคัญ ๆ ยาใหม่อาจแก้ปัญหาการดื้อยาปฏิชีวนะหรือเสนอวิธีรักษาโรคอย่างอีโบลา อาจมีสารทดแทนที่ง่ายต่อการผลิตสำหรับธาตุหายากที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เลเซอร์ และการวินิจฉัยทางการแพทย์ เคมีควอนตัมสามารถเปิดเผยสารประกอบที่นำไปสู่วัสดุที่ช่วยแก้ปัญหาวิกฤตด้านพลังงาน เช่น แบตเตอรี่ที่ดีขึ้น แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบพ่นสเปรย์ หรือหลอดไฟที่มีประสิทธิภาพสูง
ทางลัดเริ่มมีผลโมเลกุล การค้นหาวัสดุที่มีคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าที่น่าสนใจ Aspuru-Guzik และเพื่อนร่วมงานได้รวบรวมสารประกอบ quinones มากกว่าหนึ่งพันชนิดซึ่งพบได้ทั่วไปในเครื่องจักรสังเคราะห์แสงของพืชจนถึงจำนวนหนึ่งที่สามารถทดสอบได้ หนึ่งในควิโนนที่เหมาะสมที่สุด (คล้ายกับรูบาร์บ) กำลังถูกใช้ในแบตเตอรี่ใหม่ที่นักวิทยาศาสตร์นำโดย Michael Aziz ของ Harvard อธิบายไว้ในNatureเมื่อปีที่แล้ว วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกที่นักวิทยาศาสตร์ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Lawrence Berkeley ค้นพบสามารถนำไปสู่เทคโนโลยีในการแปลงความร้อนเหลือทิ้งจากเครื่องยนต์ของรถยนต์ให้เป็นพลังงานสำหรับไฟ
Aspuru-Guzik และ Zhenan Bao แห่งมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดใช้ทางลัดการคำนวณควอนตัมเพื่อค้นหาการเปลี่ยนแปลงของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีประสิทธิภาพมากกว่าสองเท่าในการขนส่งประจุเป็นโมเลกุลหลัก พวกเขารายงานในNature Communicationsในปี 2011
เรื่องราวดำเนินต่อไปด้านล่างตาราง
credit : superverygood.com stephysweetbakes.com titanschronicle.com seminariodeportividad.com gunsun8575.com mafio-weed.com pimentacomdende.com nextdayshippingpharmacy.com proextendernextday.com sweetdivascakes.com
