intervista al dott Sandipan Mohanty: il computer quantistico Jülich risolve il puzzle delle proteine ​​- Incorporato

Dott.  Sandipan Mohanty
dott Sandipan Mohanty lavora presso il Simulation and Data Lab Biology presso il Jülich Supercomputing Center.

Il fisico e specialista in codici Dr. Sandipan Mohanty lavora da 20 anni a simulazioni di biologia molecolare per supercomputer. Aiutano a decodificare i mattoni della vita e ad acquisire nuove conoscenze sul meccanismo cellulare. Ora ci sono nuove intuizioni.

Insieme ai ricercatori dell’Università svedese di Lund, ha fatto un ulteriore passo avanti e ha portato il problema del ripiegamento delle proteine ​​su un computer quantistico. La ricottura quantistica D-Wave “JUPSI” dell’infrastruttura di computer quantistici “JUNIQ” presso il Centro di ricerca Jülich con oltre 5.000 qubit è stata utile qui. È il primo dispositivo di queste dimensioni al di fuori del Nord America. In un’intervista, Mohanty spiega come viene classificata l’opera pionieristica.


Qual è stato il compito che si è assunto, dott. Mohanty?

Ciò che conta davvero è che abbiamo dimostrato l’utilità pratica del calcolo quantistico per domande di ricerca non banali nel nostro campo. I computer quantistici sono ancora una tecnologia relativamente nuova. Non è ancora del tutto certo come programmarli per usarli per risolvere problemi scientifici. Questo è qualcosa di completamente diverso dal calcolo ad alte prestazioni (HPC) con i supercomputer.

In particolare, abbiamo studiato il ripiegamento delle proteine ​​utilizzando un modello molto semplice. Le proteine ​​sono elementi costitutivi importanti della vita. Svolgono una vasta gamma di compiti. Ciò include, ad esempio, il trasporto di sostanze e la struttura delle cellule. Possono svolgere tutte queste funzioni solo se hanno una forma molto specifica, che ottengono attraverso un processo chiamato ripiegamento proteico. Uno dei tanti motivi del grande interesse per questo processo è la connessione tra malattie neurodegenerative come l’Alzheimer o il Parkinson e il ripiegamento errato delle proteine. Ci auguriamo che il calcolo quantistico porti importanti benefici per migliorare ulteriormente la comprensione di tali fenomeni.

READ
Vigantolvit, ciao ciao ore di sole, ciao autunno, Gütsel Online, OWL live

Perché la previsione del ripiegamento delle proteine ​​è così intensiva dal punto di vista computazionale?

Le proteine ​​sono catene lunghe e flessibili di amminoacidi. Una delle loro affascinanti proprietà è che quando vengono poste in una soluzione, ad es. B. in acqua. In linea di principio, basta conoscere l’ordine degli amminoacidi che compongono una catena proteica. La catena quindi sa automaticamente in quale forma deve piegarsi.

Quando si modella questo processo di piegatura sul computer, c’è molto da provare. Pensa a come provare a calcolare tutti i diversi modi in cui puoi mettere insieme una collana per trovare la disposizione “migliore”. Inoltre, l’esame di ogni singola disposizione è molto impegnativo dal punto di vista computazionale a causa dell’elevato numero di particelle coinvolte. Ciò rende milioni di interazioni da considerare.

Come si confronta il computer quantistico con un classico supercomputer?

In termini di complessità, il problema che abbiamo risolto è ancora lontano anni dai problemi che normalmente risolviamo con i classici supercomputer. Quest’ultimo di solito comporta simulazioni su larga scala a livello di atomo. D’altra parte, abbiamo utilizzato un modello HP molto ridotto sulla ricottura quantistica D-Wave. Semplifica il problema conservando solo le proprietà fisiche essenziali del processo di piegatura. Ignoriamo il mezzo circostante. Gli amminoacidi sono divisi in due tipi e visti in termini semplificati come sfere che occupano posizioni in un reticolo.

Indagare catene di 64 amminoacidi con un computer quantistico è un problema difficile anche con tali modelli semplificati, quindi il risultato è davvero notevole.


Le simulazioni corrispondenti possono anche essere eseguite in modo classico. Per questo è sufficiente un taccuino. Il tempo per il calcolo non differisce molto, in entrambi i casi ci vogliono da uno a due minuti. Tuttavia, questo valore è in realtà privo di significato. Molto più importante è la qualità dei risultati. E qui la ricottura quantistica funziona chiaramente meglio. È stato relativamente facile ottenere una percentuale di successo del 100% nel trovare le strutture energetiche più basse su JUPSI. Con i computer classici, invece, simulazioni comparabili per una catena di 30 amminoacidi arrivano solo all’80%. Per le proteine ​​più complesse,…

READ
Prime terapie per 3 rari...

Source link