به گزارش ثریا - پژوهشگران شرکتهای IBM و مدرنا موفق شدهاند با استفاده از رایانش کوانتومی، طولانیترین الگوی RNA پیامرسان یا به اختصار mRNA را بدون بهرهگیری از هوش مصنوعی شبیهسازی کنند. آنها با بهکارگیری پردازنده کوانتومی R۲ Heron شرکت IBM و یک الگوریتم شبیهسازی کوانتومی، ساختار پیچیده یک رشته mRNA با طول ۶۰ نوکلئوتید را پیشبینی کردند؛ رکوردی که به عنوان طولانیترین توالی mRNA شبیهسازیشده در یک رایانه کوانتومی تا امروز ثبت شده است.
RNA پیامرسان (Messenger RNA) یا mRNA مولکولی است که اطلاعات ژنتیکی را از DNA به ریبوزومها منتقل میکند و فرآیند سنتز پروتئین را در سلولها هدایت میکند. علاوه بر این، RNA پیامرسان در ساخت واکسنهای مؤثری به کار میرود که میتوانند واکنشهای ایمنی را برانگیزند.
بهطور گسترده پذیرفته شده که تمام اطلاعات لازم برای دستیابی یک پروتئین به ساختار سهبعدی صحیح، در توالی اسیدهای آمینه یا همان فرآیند «تاخوردگی» آن نهفته است. هرچند mRNA تنها از یک رشته اسید آمینه تشکیل شده، اما دارای ساختار ثانویهای است که شامل مجموعهای از تاخوردگیها میشود و شکل سهبعدی خاص هر مولکول را تعیین میکند. با افزودن هر نوکلئوتید جدید، تعداد حالتهای ممکن برای این تاخوردگیها به شکل نمایی افزایش مییابد؛ این مسئله پیشبینی شکل نهایی مولکول mRNA را در مقیاسهای بزرگ به یک چالش بسیار پیچیده و دشوار تبدیل میکند.
آزمایش مشترک IBM و مدرنا که نتایج آن نخستینبار در «کنفرانس بینالمللی ۲۰۲۴ رایانش و مهندسی کوانتومی IEEE» منتشر شد، نشان میدهد چگونه میتوان از رایانش کوانتومی برای تقویت روشهای سنتی پیشبینی ساختار مولکولها استفاده کرد. بهطور معمول، این پیشبینیها بر پایه رایانههای دودویی کلاسیک و مدلهای هوش مصنوعی، مانند AlphaFold شرکت گوگل دیپمایند، انجام میشود. الگوریتمهایی که روی این روشهای کلاسیک اجرا میشوند میتوانند توالیهای mRNA با «صدها یا هزاران نوکلئوتید» را پردازش کنند، اما این کار تنها با حذف ویژگیهای پیچیدهتری مانند «شبهگرهها» امکانپذیر است.
شبهگرهها، پیچوتابها و شکلهای پیچیدهای در ساختار ثانویه مولکول هستند که میتوانند وارد برهمکنشهای داخلی پیشرفتهتری نسبت به تاخوردگیهای معمولی شوند. حذف این ویژگیها، دقت بالقوه هر مدل پیشبینی تاخوردگی پروتئین را به شکل بنیادی محدود میکند. درک و پیشبینی دقیقترین جزئیات مربوط به تاخوردگیهای پروتئینی مولکول mRNA برای ایجاد مدلهای پیشبینی قویتر و در نتیجه ساخت واکسنهای مؤثرتر بر پایه mRNA اهمیت اساسی دارد.
دانشمندان امیدوارند با بهکارگیری فناوری کوانتومی در کنار آزمایشهای سنتی، بتوانند بر محدودیتهای ذاتی قدرتمندترین ابررایانهها و مدلهای هوش مصنوعی غلبه کنند. در این پژوهش، محققان چندین آزمایش با استفاده از الگوریتمهای شبیهسازی کوانتومی انجام دادند که برای مدلسازی مولکولها به کیوبیتها (معادل کوانتومی بیتهای رایانهای) متکی هستند.
در مرحله نخست، تیم پژوهشی تنها از ۸۰ کیوبیت (از مجموع ۱۵۶ کیوبیت موجود) در واحد پردازش کوانتومی R۲ Heron استفاده کرد و یک الگوریتم بهینهسازی کوانتومی موسوم به الگوریتم کوانتومی واریاسیونی مبتنی بر ارزش در معرض خطر شرطی یا (CVaR-based VQA) را به کار گرفت. این الگوریتم که از برخی روشهای تحلیل برهمکنشهای پیچیده، مانند جلوگیری از برخورد در سامانههای ناوبری و ارزیابی ریسک مالی الهام گرفته، برای پیشبینی ساختار ثانویه پروتئینی یک توالی mRNA با طول ۶۰ نوکلئوتید استفاده شد.
به گفته نویسندگان این پژوهش، رکورد پیشین شبیهسازی با استفاده از مدل کوانتومی، مربوط به یک توالی ۴۲ نوکلئوتیدی بود. پژوهشگران در این آزمایش جدید، با بهرهگیری از روشهای تازه تصحیح خطا برای کاهش نویز ناشی از عملکردهای کوانتومی، مقیاس کار را گسترش دادند.
در مطالعه تازه که بهصورت پیشانتشار منتشر شده، این تیم بهطور آزمایشی نشان داد که الگوی تحقیقاتی آنها توانایی اجرای شبیهسازیهایی با حداکثر ۱۵۶ کیوبیت را برای توالیهای mRNA تا طول ۶۰ نوکلئوتید دارد. آنها همچنین پژوهشهای مقدماتی انجام دادند که پتانسیل استفاده از حداکثر ۳۵۴ کیوبیت را برای اجرای همان الگوریتمها در محیطهای بدون نویز نشان میدهد.
به گفته محققان، افزایش تعداد کیوبیتهای مورد استفاده در اجرای الگوریتم، همراه با مقیاسپذیری الگوریتمها برای زیرروال بیشتر، میتواند به شبیهسازیهای دقیقتر و توانایی پیشبینی توالیهای طولانیتر منجر شود. با این حال، آنها تأکید کردند که این روشها مستلزم توسعه تکنیکهای پیشرفته برای جایگذاری مدارهای ویژه این نوع مسائل در سختافزار کوانتومی موجود هستند؛ این موضوعی نشان میدهد پیشرفت این تحقیقات به الگوریتمها و معماریهای پردازشی پیشرفتهتر نیاز دارد.
منبع:کامپیوتر کوانتومی
نمایهشدن سه مجله دانشگاه تهران در کتابخانه دیجیتال آلمان
مصاحبه دکتری دانشگاه علامه طباطبائی از فردا آغاز میشود
یک روز جابجایی در برنامه امتحانات دانشگاه صنعتی شریف
اقتباسی عروسکی از رمان «اسب جنگی» به روی صحنه رفت
مساله وطن در صدای علیرضا قربانی و نجابتِ اندوه در آهنگ جدید او
بزرگترین وداع قرن برای امام امت/ بدرقهای به وسعت ایران
جناب خان و هومن به آنتن تلویزیون برگشتند
کتاب برای رهبر شهید ابزار ساخت انسان و جامعه بود
پیکر آیتالله العظمی محمد اسحاق فیاض در کاظمین و کربلا تشییع شد
ممیزیهای فراوان کلینیک رویا صدای بازیگران را در آورد
سه انفجار خورشیدی در یک شبانهروز رخ داد
آغاز کلاسهای حضوری دانشگاه صنعتی شریف از ۲۳ خرداد
بررسی وضعیت اشتغال بیش از ۴۰۹ هزار دانشآموخته/ علوم پزشکی در صدر اشتغال
جزئیات ثبت نام آزمون دستیاری دندانپزشکی را اینجا بخوانید
پیمان شاهبد: باید از هر نوع فیلم مستقلی حمایت کرد
روایتی خواندنی از گروه سرود خرمآباد از یک روز غمانگیز
نگاهی به پرسپولیس؛ دیگری ساختن از «ایران» و مرجان ساتراپی
درک پیام غدیر؛ امامت، ستون فقرات حفظ اسلام در جامعه
حجتالاسلام محمد قمی: نهضت خمینی همچنان ادامه دارد
غدیر، مسئله فراموشی یا تبعیت؟
قرآن پژوهی چگونه به استنباط احکام فقهی میانجامد؟
پیام ۱۵ خرداد این بود که «توسعه آمرانه» فرجامی جز تقابل نخواهد داشت
مرور آثاری که با موضوع غدیر خلق شدند
سیمای فراتاریخی «قهرمان مردم» در لایههای هنر، عرفان و ادبیات
غدیر برای کودک نیازمند تخیل است
استقبال از کتابهای رهبر شهید انقلاب در نمایشگاه مجازی کتاب
اجماع اولیه فرو ریخت/ خبرگان بر روی رهبر شهید به توافق نرسیدند
مردم ما شایستگی «شیعه علی (ع)» بودن را اثبات کردند
مداح بحرینی سلب تابعیت شده به ایران میآید
غدیرخم تبیینگر مدل حکمرانی الهی و الگوی زیست مؤمنانه است
حمایت از ۳۵۰ استاد برای هدایت تحقیقات
تاثیر معدل در کنکور به دلیل غیبت شما هنوز بررسی نشده است
آیتالله فیاض رحلت کرد/ مرجعی که آیتالله خویی او را نور چشمش می دانست
تبعید به نجف، برگی تازه در روایت مرجعیت امام گشود
غدیر؛ واقعهای فراتر از تاریخ با ابعاد کلامی و تمدنی
تنگه هرمز را بیشتر بشناسید
حقوق اساتید چه نیازهایی را برآورده میکند؟
جزئیات آزمون مرحله غیرمتمرکز سی و یکمین المپیاد علمی دانشجویی اعلام شد
شیوه برگزاری امتحانات و کلاسهای دانشگاههای غیرانتفاعی اعلام شد
درخواست جمعی از اساتید حوزه علمیه برای دفن امام شهید در شهر مقدس قم
اعتراض دانش آموزان به تاثیر قطعی معدل بر کنکور
دل نوشته فرهاد قائمیان به مناسبت فرا رسیدن عید سعید غدیر خم
انتشار تازهترین اثر محسن چاوشی برای تکریم بیماران صعب العلاج
چگونه ابوترابی نقشه بعثیها برای قتلعام اسرا را ناکام گذاشت؟
مهمترین پیام اجتماعی غدیر اتحاد ملی ملتهاست
نابودی نیروی دریایی صدام به روایت یک نوجوان در این کتاب خواندنی
علی (ع) الگوی کامل انسانِ قهرمان و تولد در جهانی نمادین
چطور فوتبال به سلاح مخفی پنتاگون تبدیل شد؟
تصاویر کاتالوگ بزرگترین تولیدکننده آنتیبادی جنجال آفرین شد
آیا واقعا میتوان گسلهای تهران را فعال کرد؟
هوش مصنوعی ایلان ماسک طی ۴ روز یک جهان را نابود کرد
زمانبندی امتحانات دانشگاه شهیدبهشتی به دلیل برگزاری آزمون ارشد تغییرکرد
غدیر حلقهای است که سنتهای مذهبی را به فرهنگ ملی پیوند میزند
ریاکاریهای بنی عباس کتاب و منتشر شد
جشن مردمی غدیر؛ دانشگاه تربیتی تمدنسازی
وزیر آموزش و پرورش: هیچ ابزاری نمیتواند جای کتاب و کتابخوانی را بگیرد
اتاق ماهواره دانشگاه علم و صنعت به موزه جنگ تبدیل میشود
حسین گل گلاب مردی که با این شعر در ایران ماندگار شد
روایتی از غدیر فراتر از یک واقعه تاریخی در کتاب «زیارت غدیریه»
اصل ماجرای شایعه استعفای پزشکیان چه بود؟
راهاندازی رشته «موسیقی ردیف دستگاهی» در دانشگاه استاد فرشچیان
ثبت نام کودکان این کشور در اینستاگرام و تیک تاک ممنوع شد
چرا توصیه شده زیارت جامعه کبیره بخوانیم؟ مداومت آیت الله بهجت
نسخه بنیاد علم برای توقف افت علمی دانشگاهها
خسارت جنگ به ۶۰ شرکت فناوری دانشگاه شریف
حسین سیب سرخی به سوگ مادر نشست
گردهمایی اندیشمندان جهان اسلام در نشست بین المللی غدیر، ولایت و وحدت برگزار میشود
نمایشگاه عکس فیلمهای احمدرضا درویش با عنوان «سرزمین خورشید» افتتاح شد
آهنگ جدید علیرضا قربانی برای ایران منتشر شد
امام هادی(ع) چگونه تهدید محاصره را تبدیل به فرصت ایجاد شبکه وکالت کرد؟
پرفروشترین کتابهای نمایشگاه مجازی کتاب هفتم مشخص شدند
خانم خبرنگار: نقد کتاب گمشده امروز رسانههاست
جامعه ایرانی با تکیه بر دینداری و مقاومت سرمایهای عظیم برای کشور است
آیتالله رشاد: فهم معارف ولایت، توفیقی از جانب خداست
استاد داوری اردکانی: بود و نبود فلسفهای که با نظم زندگی در هماهنگی نباشد، یکی است
بازخوانی و تحلیل پیامهای رهبر انقلاب در دانشگاه آزاد اسلامی
مهلت ثبتنام کارشناسی ارشد پردیس بینالمللی دانشگاه امیرکبیر تمدید شد
احتمال تغییر در تقویم آموزشی دانشگاهها برای مدیریت بحران انرژی قوت گرفت
ایران با ارتقای دو پلهای در رتبه ۶ جهانی مدارک علمی پراستناد قرار گرفت
برنامه کامل زمان بندی آزمونهای سال ۱۴۰۵ اعلام شد
برنامه کامل زمان بندی آزمونهای سال ۱۴۰۵ اعلام شد
احتمال تغییر در تقویم آموزشی دانشگاهها برای مدیریت بحران انرژی قوت گرفت
ایران با ارتقای دو پلهای در رتبه ۶ جهانی مدارک علمی پراستناد قرار گرفت
اتاق ماهواره دانشگاه علم و صنعت به موزه جنگ تبدیل میشود
زمانبندی امتحانات دانشگاه شهیدبهشتی به دلیل برگزاری آزمون ارشد تغییرکرد
خانم خبرنگار: نقد کتاب گمشده امروز رسانههاست
شیوه برگزاری امتحانات و کلاسهای دانشگاههای غیرانتفاعی اعلام شد
چگونه یک بنای ایرانی، معماری غرب را دگرگون کرد؟
مهلت ثبتنام کارشناسی ارشد پردیس بینالمللی دانشگاه امیرکبیر تمدید شد
وزیر ارشاد: تجمعات خیابانی اکسیر شجاعت مردم ایران را تکثیر کرد
در اینجا کتابها بیشتر از اسباببازی فروش رفتند
استوری پرواز همای به یاد شهدای جنگ رمضان
جامعه ایرانی با تکیه بر دینداری و مقاومت سرمایهای عظیم برای کشور است
آیتالله رشاد: فهم معارف ولایت، توفیقی از جانب خداست
نسخه بنیاد علم برای توقف افت علمی دانشگاهها
اعتراف به ضعفهای کاخ سفید در دوران بایدن در کتاب خاطرات همسرش
استاد داوری اردکانی: بود و نبود فلسفهای که با نظم زندگی در هماهنگی نباشد، یکی است
بازخوانی و تحلیل پیامهای رهبر انقلاب در دانشگاه آزاد اسلامی
شاهنامه چگونه سیستم ایمنی جامعه ایرانی را تقویت میکند؟
تصویر دیده نشده از شهید نصرالله و سپهبد سلامی و محمد پاکپور
گردهمایی اندیشمندان جهان اسلام در نشست بین المللی غدیر، ولایت و وحدت برگزار میشود
حمایت از ۳۵۰ استاد برای هدایت تحقیقات
«دولتشهر تنها»، خرده روایت هایی از روستاهای کردنشین و محله های تهران
حسین سیب سرخی به سوگ مادر نشست
وزیر آموزش و پرورش: هیچ ابزاری نمیتواند جای کتاب و کتابخوانی را بگیرد
خسارت جنگ به ۶۰ شرکت فناوری دانشگاه شریف
راهاندازی رشته «موسیقی ردیف دستگاهی» در دانشگاه استاد فرشچیان
اصل ماجرای شایعه استعفای پزشکیان چه بود؟
حسین گل گلاب مردی که با این شعر در ایران ماندگار شد
چرا توصیه شده زیارت جامعه کبیره بخوانیم؟ مداومت آیت الله بهجت
نظراتی که حاوی توهین یا افترا به اشخاص ،قومیت ها ،عقاید دیگران باشد و یا با قوانین کشور وآموزه های دینی مغایرت داشته باشد منتشر نخواهد شد - لطفاً نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.