VĚDA A VÝZKUM
Cognivia je první a jedinou společností, která kombinuje kvantifikaci psychologie pacientů a možnosti umělé inteligence (AI) a strojového uče- ní (ML) s cílem zdokonalit měření terapeutické účinnosti nejen v klinických studiích. Technolo- gie společnosti Cognivia předpovídají chování pacientů a reakci na léčbu v klinických studiích pomocí prediktivních algoritmů na bázi ML, které vycházejí z kvantitativního zkoumání psycho- logických vlastností, očekávání a přesvědčení pacientů shromážděných prostřednictvím našich vlastních a specifických dotazníků vyvinutých za tímto účelem. Společnost Cognivia si klade za cíl využít ”sílu mysli“ a kvantifikovat tento jedinečný fenomén pro zvýšení míry úspěšnosti klinických hodnocení, zmírnění rizik při vývoji léčiv a v ko- nečném důsledku zkvalitnění zdravotní péče. » www.cognivia.com TOXICKÉ CHEMICKÉ LÁTKY LZE DETEKOVAT POMOCÍ NOVÉ METODY UMĚLÉ INTELIGENCE Nová metoda vyvinutá švédskými vědci využívá umělou inteligenci pro rychlé a nákladově efek- tivní hodnocení toxicity chemických látek. Lze ji proto použít k identifikaci toxických látek v rané fázi a omezit nutnost testovat látky na zvířatech. Studie s názvem „Transformers enable accurate prediction of acute and chronic chemical toxicity in aquatic organisms“ byla publikována v časo- pise Science Advances . „ Naše metoda dokáže předpovědět, zda je látka toxická, nebo ne, a to na základě její che- mické struktury. Vyvinuli a zdokonalili jsme ji na základě analýzy rozsáhlých souborů dat z labo- ratorních testů prováděných v minulosti. Metoda tak byla vycvičena k přesnému vyhodnocování dříve netestovaných chemických látek, “ říká Mi- kael Gustavsson, výzkumný pracovník na katedře matematických věd na Chalmersově technické univerzitě a na katedře biologie a environmen- tálních věd na univerzitě v Göteborgu . „ V současné době je na trhu více než sto tisíc chemických látek, ale jen malá část z nich má dobře popsanou toxicitu pro člověka nebo životní prostředí. Posoudit toxicitu všech těchto che- mických látek pomocí běžných metod, včetně testování na zvířatech, není prakticky uskutečni- telné. Z našich výsledků vidíme, že tato metoda může nabídnout novou alternativu, “ říká Erik Kristiansson, profesor na katedře matematických věd na Chalmersově univerzitě a na univerzitě v Göteborgu. Výzkumníci se domnívají, že jejich metoda může být velmi užitečná v rámci výzkumu životní- ho prostředí, stejně jako pro instituce nebo úřady a společnosti, které používají nebo vyvíjejí nové chemické látky. Proto se rozhodli ji zpřístupnit veřejnosti. Metoda je založena na transformátorech, mo- delu umělé inteligence pro hluboké učení, který byl původně vyvinut pro zpracování jazyka. Chat GPT, jehož zkratka znamená Generative Pre- trained Transformer, je jedním z příkladů aplikací. Tento model se nedávno ukázal jako velmi účinný i při zachycování informací z chemických struktur. Transformátory dokáží identifikovat vlast- nosti ve struktuře molekul, které způsobují toxi- citu, a to mnohem sofistikovanějším způsobem, než bylo možné dříve.
Na základě získaných informací lze pak pomo- cí hluboké neuronové sítě předpovědět toxicitu molekuly. Neuronové sítě a transformátory patří k typu umělé inteligence, která se neustále zdoko- naluje pomocí tréninkových dat - v tomto případě velkého množství dat z předchozích laborator- ních testů účinků tisíců různých chemických látek na různé živočichy a rostliny. » www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk6669
VĚDCI NAPODOBILI CHEMICKOU REAKCI SPOJENOU SE VZNIKEM ŽIVOTA NA ZEMI Vědci z UNSW Sydney (USNW) prokázali, že re- lativně jednoduchá směs chemických látek může vytvořit některé sloučeniny potřebné k tvorbě RNA. Společně s vědci z Australského centra pro astrobiologii (Australian Centre for Astro- biology, ACA) při UNSW a z Ústavu pro vědu o životě na Zemi při Tokijském technologic- kém institutu obnovili ”chaotické“ podmínky, které mohly být příčinou vzniku prekurzorů po- třebných pro vznik života na rané Zemi. Vědní obor prebiotické chemie se zabývá stu- diem chemie, která mohla být důležitá pro vznik života. „ Existuje mnoho vědců, kteří se zabý- vali tím, jak lze vyrobit nukleotidy, které jsou zá- kladními stavebními kameny DNA a RNA, “ říká Quoc Phuong Tran, doktorandka ze School of Chemistry. „ Tyto syntézy jsou pečlivě navrženy v lineární reakci. V literatuře však chybí údaje, kde by proces tvorby nukleotidů probíhal v rela- tivně chaotickém prostředí. “ V nové studii, která byla nedávno publikována v časopise Chemical Science , pan Tran a ve- doucí lektor UNSW a ředitel ACA Dr. Albert Fahrenbach zjistili, že typ reakce – známý jako autokatalytická formózní reakce, která začíná z jednoduchých reaktantů, jež se rychle vyvíjejí do složité směsi – lze manipulovat tak, aby se z nich daly vyrobit některé složky potřebné k vý- robě RNA. Všechny buňky jsou jako malé chemické továrny, plné složitých reakčních sítí, ale nikdo pořádně nechápe, jak mohlo něco tak složitého jako buňka vzniknout na rané Zemi. Autokatalyzátor nejen urychluje reakci, ale také vytváří další kopie sebe sama z reakce, kterou urychluje. Autokatalytické reakce jsou v podstatě schopny se reprodukovat, podobně jako kataly- zátor, který vyrábí ještě více katalyzátorů. Samot- nou buněčnou reprodukci můžete dokonce pova- žovat za složitý soubor autokatalytických reakcí – klíčový rys života. „ Náš výzkum ukázal, že tuto autokatalytickou reakční síť známou jako formózní reakce, při níž vzniká řada cukrů, lze přimět k tvorbě dalších sloučenin potřebných pro syntézu RNA. Stejně jako DNA může RNA uchovávat informace, ale může také vykonávat domácí funkce buňky, jako to dělají proteiny. “ Dr. Fahrenbach vysvětluje, že buňku si můžete představit jako jeden velký komplexní chemický re- aktor, který neprovádí všechny reakce postupně. Tým se proto rozhodl vytvořit v laboratoři pro- středí, které je analogické podmínkám potřebným k vytvoření prvních buněk na Zemi. Využití autokatalýzy pro průmyslové apli- kace „ Tyto podmínky jsme vytvořili přidáním složek, které nás zajímají – molekul včetně formalde- hydu a glykolaldehydu, které tvoří základ for- mózní reakce, “ říká pan Tran. „ Pak jsme přidali třetí sloučeninu, kyanamid, smíchali je dohro- mady a zahřáli. “ Aby se tým ujistil, že identifikuje správné sloučeniny, porovnal své výsledky s che- mickými standardy. Tato práce otevírá dveře k dalšímu pochopení toho, jak lze autokatalýzu ”upravit“ tak, aby syntézy probíhaly podobně jako v moderních buňkách.
JAK MŮŽE SVĚTLO ODPAŘOVAT VODU BEZ DODÁNÍ TEPLA
Překvapivý „fotomolekulární efekt“, který obje- vili vědci z Massachusettského technologic- kého institutu (MIT), by mohl ovlivnit výpočty klimatických změn a vést ke zdokonalení průmys- lových procesů, jako je odsolování a sušení. Tým vědců z MIT v sérii pečlivě provedených experimentů prokázal, že teplo není jedinou pří- činou odpařování vody. Světlo, které dopadá na povrch vody v místě styku vzduchu a vody, může rozbíjet vazby mezi molekulami vody a vnášet je do vzduchu, což způsobuje odpařování bez za- pojení jakéhokoli tepelného zdroje. Tento překvapivý objev může mít celou řadu významných důsledků. Mohl by pomoci vysvět- lit záhadná měření, která probíhala po celá léta, jak sluneční světlo ovlivňuje mraky, a tím ovlivnit výpočty vlivu klimatických změn na oblačnost a srážky. Mohla by také vést k novým řešením v navrhování průmyslových procesů, jako je od- solování nebo sušení materiálů na sluneční po- hon. Obr: Vědci z MIT objevili nový fenomén: světlo může způsobit odpařování vody z jejího povrchu bez potřeby dodání tepla. Na obrázku je laboratorní zaří- zení určené k měření ”fotomolekulární- ho efektu“ pomocí laserových paprsků. (Foto: Bryce Vickmark).
Tato zjištění a mnoho různých důkazů, které prokazují reálnost tohoto jevu s podrobnostmi jeho fungování, jsou popsány v časopise PNAS v práci profesora energetiky Carla Richarda So- derberga Ganga Chena, postdoktorandů Guan- gxina Lva a Yaodonga Tu a postgraduálního stu- denta Jamese Zhanga. Podle autorů studie by se tento jev měl vyskyto- vat v přírodě ve velkém měřítku - všude od mraků přes mlhu až po povrch oceánů, půdy a rostlin – a mohl by vést k novým praktickým aplikacím, včetně výroby energie a čisté vody. „ Myslím, že to má mnoho aplikací, “ říká Chen. „ Zkoumáme všechny tyto různé směry. A samozřejmě to má vliv i na základní vědecké poznatky, jako je vliv mraků na klima, protože mraky jsou klíčovým as- pektem klimatických modelů. “ » www.mit.edu
55
CHEMAGAZÍN • 3 / XXXIV (2024)
Made with FlippingBook - Share PDF online