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एक सेकंड के क्वाड्रिलियनवें हिस्से में प्रोटीन परिवर्तन देखने के लिए, एआई का प्रयोग करें

PYP प्रयोग में, मशीन लर्निंग एल्गोरिथम को कई लगभग समान प्रोटीनों से डेटा दिया गया था जिन्हें क्रम में चित्रित किया गया था। (शोधकर्ता उसी प्रोटीन का पुन: उपयोग नहीं कर सके, क्योंकि वे एक्स-रे से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं।) एआई ने एक्स-रे चमक के धुंधलेपन के बिना प्रक्रिया का विवरण निकाला, और यह पता चला कि धुंध क्या अस्पष्ट कर रहा था। उल्लेखनीय रूप से, इन छवियों ने दिखाया कि कैसे प्रोटीन के अंदर इलेक्ट्रॉन फ्रेम के भीतर चलते हैं जो केवल फीमेलोसेकंड अलग होते हैं। ये फिल्में- जिन्हें टीम ने बाद में इतना धीमा कर दिया कि मानव आंख को प्रोटीन के एक हिस्से से दूसरे हिस्से में जाने वाले इलेक्ट्रॉनों को परिवर्तन-शो को ट्रैक करने की अनुमति मिल सके। अणु के अंदर उनकी गति इंगित करती है कि कैसे पूरी चीज अपनी संरचना को बदल रही है। “अगर मेरा अंगूठा चलता है, तो उसके अंदर के इलेक्ट्रॉनों को इसके साथ चलना होगा,” Ourmazd तुलना के रूप में पेश करता है। “जब मैं चार्ज वितरण में बदलाव को देखता हूं [of the thumb], यह मुझे बताता है कि मेरा अंगूठा पहले कहाँ था और कहाँ चला गया है।”

प्रकाश के प्रति प्रोटीन की प्रतिक्रिया इतनी कम समय वृद्धि में पहले कभी नहीं देखी गई है। “आमतौर पर लोग जितना सोचते हैं, उससे कहीं अधिक डेटासेट में जानकारी होती है,” Ourmazd कहते हैं।

इलेक्ट्रॉनों की गति को बेहतर ढंग से समझने के लिए, विस्कॉन्सिन टीम ने ड्यूशस इलेक्ट्रोनन-सिंक्रोट्रॉन में भौतिकविदों के साथ काम किया, जिन्होंने प्रकाश के लिए प्रोटीन की प्रतिक्रिया के सैद्धांतिक सिमुलेशन का प्रदर्शन किया। प्रोटीन के भीतर इलेक्ट्रॉनों और परमाणुओं को क्वांटम यांत्रिकी के नियमों के अनुसार चलना पड़ता है, जो एक नियम पुस्तिका की तरह कार्य करता है। उन नियमों के आधार पर उनके परिणामों की तुलना सिमुलेशन से करने से टीम को यह समझने में मदद मिली कि प्रोटीन किस अनुमत चाल का प्रदर्शन कर रहा था। इसने उन्हें यह समझने के करीब लाया कि उन्होंने अपने द्वारा की गई गतियों को क्यों देखा।

फ्रॉम का कहना है कि नए काम में शामिल क्वांटम सिद्धांत और एआई का मिलन प्रकाश-संवेदनशील अणुओं में भविष्य के अनुसंधान के लिए वादा करता है। वह इस बात पर जोर देती है कि मशीन सीखने का दृष्टिकोण सीमित प्रयोगात्मक डेटा से बहुत सारी विस्तृत जानकारी निकाल सकता है, जिसका अर्थ यह हो सकता है कि भविष्य के प्रयोगों में प्रयोगशाला में एक ही काम को बार-बार करने में कम लंबे दिन शामिल हो सकते हैं। मुकामेल सहमत हैं: “यह एक सबसे स्वागत योग्य विकास है जो अल्ट्राफास्ट विवर्तन माप के विश्लेषण के लिए एक नया मार्ग प्रदान करता है।”

डॉयचेस इलेक्ट्रोनन-सिंक्रोट्रॉन और हैम्बर्ग विश्वविद्यालय के एक भौतिक विज्ञानी कोआथोर रॉबिन सैंट्रा का मानना ​​​​है कि टीम का उपन्यास दृष्टिकोण वैज्ञानिकों की सोच को उनके काम में डेटा विश्लेषण को शामिल करने के बारे में बदल सकता है। “सैद्धांतिक भौतिकी और गणित के विचारों के साथ आधुनिक प्रयोगात्मक तकनीकों का संयोजन आगे की प्रगति की दिशा में एक आशाजनक मार्ग है। कभी-कभी, इसके लिए वैज्ञानिकों को अपना कम्फर्ट जोन छोड़ना पड़ सकता है, ”वे कहते हैं।

लेकिन कुछ रसायनज्ञ चाहते हैं कि नए दृष्टिकोण की और भी अधिक विस्तार से जांच की जाए। बॉलिंग ग्रीन स्टेट यूनिवर्सिटी के एक रसायनज्ञ मास्सिमो ओलिवुची बताते हैं कि प्रकाश के प्रति PYP की प्रतिक्रिया में इसके ऊर्जा स्पेक्ट्रम में एक विलक्षणता जैसी कोई चीज शामिल है – एक ऐसा बिंदु जहां प्रोटीन की ऊर्जा “ब्रेक” की गणना के लिए गणितीय समीकरण। इस तरह की घटना क्वांटम केमिस्ट के लिए उतनी ही महत्वपूर्ण है जितनी कि एक ब्लैक होल एक खगोल भौतिकीविद् के लिए, क्योंकि यह एक और उदाहरण है जिसमें भौतिकी के नियम, जैसा कि हम आज उन्हें समझते हैं, हमें यह बताने में विफल रहते हैं कि वास्तव में क्या हो रहा है।

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