Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Koncerny farmaceutyczne inwestują w informatykę kwantową. Maszyny kwantowe poszukają nowych leków

Recommended Posts

Ostatnie działania gigantów IT, takich jak Google, oraz koncernów farmaceutycznych sugerują, że pierwszym naprawdę przydatnym zastosowaniem komputerów kwantowych mogą stać się obliczenia związane z pracami nad nowymi lekami. Komputery kwantowe będą – przynajmniej teoretycznie – dysponowały mocą nieosiągalną dla komputerów klasycznych. Wynika to wprost z zasady ich działania.

Najmniejszą jednostką informacji jest bit. Reprezentowany jest on przez „0” lub „1”. Jeśli wyobrazimy sobie zestaw trzech bitów, z których w każdym możemy zapisać wartość „0” lub „1” to możemy w ten sposób stworzyć 8 różnych kombinacji zer i jedynek (23). Jednak w komputerze klasycznym w danym momencie możemy zapisać tylko jedną z tych kombinacji i tylko na jednej wykonamy obliczenia.

Jednak w komputerze kwantowym mamy nie bity, a bity kwantowe, kubity. A z praw mechaniki kwantowej wiemy, że kubit nie ma jednej ustalonej wartości. Może więc przyjmować jednocześnie obie wartości: „0” i „1”. To tzw. superpozycja. A to oznacza, że w trzech kubitach możemy w danym momencie zapisać wszystkie możliwe kombinacje zer i jedynek i wykonać na nich obliczenia. Z tego zaś wynika, że trzybitowy komputer kwantowy jest – przynajmniej w teorii – ośmiokrotnie szybszy niż trzybitowy komputer klasyczny. Jako, że obecnie w komputerach wykorzystujemy procesory 64-bitowe, łatwo obliczyć, że 64-bitowy komputer kwantowy byłby... 18 trylionów (264) razy szybszy od komputera klasycznego.

Pozostaje tylko pytanie, po co komu tak olbrzymie moce obliczeniowe? Okazuje się, że bardzo przydałyby się one firmom farmaceutycznym. I firmy te najwyraźniej dobrze o tym wiedzą. Świadczą o tym ich ostatnie działania.

W styczniu największa prywatna firma farmaceutyczna Boehringer Ingelheim ogłosiła, że rozpoczęła współpracę z Google'em nad wykorzystaniem komputerów kwantowych w pracach badawczo-rozwojowych. W tym samym miesiącu firma Roche, największy koncern farmaceutyczny na świecie, poinformował, że od pewnego czasu współpracuje już z Cambridge Quantum Computing nad opracowaniem kwantowych algorytmów służących wstępnym badaniom nad lekami.

Obecnie do tego typu badań wykorzystuje się konwencjonalne wysoko wydajne systemy komputerowe (HPC), takie jak superkomputery. Górną granicą możliwości współczesnych HPC  są precyzyjne obliczenia dotyczące molekuł o złożoności podobne do złożoności molekuły kofeiny, mówi Chad Edwards, dyrektor w Cambridge Quantum Computing. Molekuła kofeiny składa się z 24 atomów. W farmacji mamy do czynienia ze znacznie większymi molekułami, proteinami składającymi się z tysięcy atomów. Jeśli chcemy zrozumieć, jak funkcjonują systemy działające według zasad mechaniki kwantowej, a tak właśnie działa chemia, to potrzebujemy maszyn, które w pracy wykorzystują mechanikę kwantową, dodaje Edwards.

Cambridge Quantum Computing nie zajmuje się tworzeniem komputerów kwantowych. Pracuje nad kwantowymi algorytmami. Jesteśmy łącznikiem pomiędzy takimi korporacjami jak Roche, które chcą wykorzystywać komputery kwantowe, ale nie wiedzą, jak dopasować je do swoich potrzeb, oraz firmami jak IBM, Honeywell, Microsoft czy Google, które nie do końca wiedzą, jak zaimplementować komputery kwantowe do potrzeb różnych firm. Współpracujemy z 5 z 10 największych firm farmaceutycznych, wyjaśnia Edwards.

Bardzo ważnym obszarem prac Cambridge Quantum Computing jest chemia kwantowa. Specjaliści pomagają rozwiązać takie problemy jak znalezieniem molekuł, które najmocniej będą wiązały się z danymi białkami, określenie struktury krystalicznej różnych molekuł, obliczanie stanów, jakie mogą przyjmować różne molekuły w zależności od energii, jaką mają do dyspozycji, sposobu ewolucji molekuł, ich reakcji na światło czy też metod metabolizowania różnych związków przez organizmy żywe.

Na razie dysponujemy jednak bardzo prymitywnymi komputerami kwantowymi. Są one w stanie przeprowadzać obliczenia dla molekuł składających się z 5–10 atomów, tymczasem minimum, czego potrzebują firmy farmaceutyczne to praca z molekułami, w skład których wchodzi 30–40 atomów. Dlatego też obecnie przeprowadzane są obliczenia dla fragmentów molekuł, a następnie stosuje się specjalne metody obliczeniowe, by stwierdzić, jak te fragmenty będą zachowywały się razem.

Edwards mówi, że w przyszłości komputery kwantowe będą szybsze od konwencjonalnych, jednak tym, co jest najważniejsze, jest dokładność. Maszyny kwantowe będą dokonywały znacznie bardziej dokładnych obliczeń.

O tym, jak wielkie nadzieje pokładane są w komputerach kwantowych może świadczyć fakt, że główne koncerny farmaceutyczne powołały do życia konsorcjum o nazwie QuPharm, którego zadaniem jest przyspieszenie rozwoju informatyki kwantowej na potrzeby produkcji leków. QuPharm współpracuje z Quantum Economic Development Consortium (QED-C), powołanym po to, by pomóc w rozwoju komercyjnych aplikacji z dziedziny informatyki kwantowej na potrzeby nauk ścisłych i inżynierii. Współpracuje też z Pistoia Alliance, którego celem jest przyspieszenie innowacyjności w naukach biologicznych.

Widzimy zainteresowanie długoterminowymi badaniami nad informatyką kwantową. Firmy te przeznaczają znaczące środki rozwój obliczeń kwantowych, zwykle zapewniają finansowanie w dwu-, trzyletniej perspektywie. To znacznie bardziej zaawansowane działania niż dotychczasowe planowanie i studia koncepcyjne. Wtedy sprawdzali, czy informatyka kwantowa może się do czegoś przydać, teraz rozpoczęli długofalowe inwestycje. To jest właśnie to, czego ta technologia potrzebuje, dodaje Edwards.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Połączenie inhibitora kinazy leku kabozantynib oraz używanego w immunoterapii niwolumabu powoduje, że część pacjentów z nowotworami wątroby, którzy nie mogli być leczeni operacyjnie, może zostać poddana zabiegowi chirurgicznemu. Takie wnioski płyną z badań przeprowadzonych w Johns Hopkins Kimmel Cancer Center, których wyniki zostały opublikowane na lamach Nature Cancer.
      We wspomnianych badaniach wzięło udział 15 pacjentów cierpiących na pierwotnego raka wątroby (raka wątrobowokomórkowego – HCC). Żaden z nich nie mógł być poddany leczeniu chirurgicznemu, jednak po łączonej terapii kabozantynibem i niwolumabem okazało się, że u 12 z tych osób można było z powodzeniem chirurgicznie usunąć nowotwór. U 5 z tych 12 osób po podaniu leków pozostało zaledwie 10% lub mniej guza.
      Rak wątrobowokomórkowy stanowi aż 90% pierwotnych raków wątroby i jest czwartym najbardziej śmiercionośnym nowotworem na świecie. W momencie diagnozy jedynie 30% tych nowotworów nadaje się do chirurgicznego usunięcia. Dzieje się tak albo dlatego, że wątroba jest już zbyt mocno uszkodzona, albo też z powodu rozpowszechnienia się nowotworu na tkanki, z których usunięcie jest zbyt trudne.
      Pacjenci, którzy zapisali się do naszych badań, byli uznawani według obecnych kryteriów za nieuleczalnie chorych. Dlatego też fakt, iż zaobserwowaliśmy tak dobrą reakcję na leczenie jest bardzo ekscytujący, gdyż wskazuje, że strategię taką można zastosować w przypadku ciężkich nieuleczalnych przypadków, mówi główny autor badań, profesor Won Jin Ho z Wydziału Medycyny Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.
      Wyniki badań sugerują też, że połączenie wspomnianych leków może zmienić odsetek nawrotów choroby po chirurgii. Nawet bowiem u tych pacjentów, którzy nadawali się do zabiegu chirurgicznego i zabiegi takie się udały, odsetek nawrotu choroby może wynosić 50% lub więcej. Okazało się bowiem, że u 5 pacjentów, których guzy znacząco się zmniejszyły i u których wykonano zabieg chirurgiczny, jak dotychczas nie doszło do wznowy choroby. A od czasu zabiegu minęły 230 dni. Z kolei u czterech z siedmiu pacjentów, których guzy nie zareagowały tak dobrze na leczenie kabozantynibem i niwolumabem, choroba zaczęła postępować pomiędzy 56. a 155. dniem od zakończenia leczenia.
      Oba leki już wcześniej były używane, razem i osobno, w terapii HCC. Jednak autorzy obecnych badań prowadzili je właśnie pod kątem sprawdzenia, czy terapia spowoduje, że większy odsetek pacjentów będzie nadawał się do przeprowadzenia leczenia chirurgicznego.
      W czasie prowadzonych badań naukowcy szczegółowo przyglądali się reakcji układu odpornościowego, badali mikrośrodowisko guza, wykonywali biopsje, by dokładnie wiedzieć, w jaki sposób guz reaguje na leczenie. Zastosowano m.in. obrazowanie metodą cytometrii masowej, co pozwoliło na jednoczesne obrazowanie różnych typów komórek i określenie interakcji pomiędzy nimi.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fizycy z Harvard-MIT Center for Ultracold Atoms stworzyli specjalny typ komputera kwantowego, zwany programowalnym symulatorem kwantowym, który operuje na 256 kubitach. To niezwykle ważny krok w kierunku maszyn kwantowych działających na duża skalę. Wchodzimy na teren, którego dotychczas nikt nie badał, mówi profesor Mikhail Lukin, jeden z głównych autorów badań. To zupełnie nowa część kwantowego świata.
      Połączenie bezprecedensowej liczby kubitów oraz możliwości ich programowania jest tym, co stawia nowy system na czele kwantowego wyścigu i pozwoli badać niedostępne dotychczas zagadnienia z dziedziny informatyki kwantowej. Trzeba bowiem pamiętać, że w odpowiednich warunkach dokładanie kolejnych kubitów do kwantowego systemu pozwala na wykładniczy wzrost ilości przechowywanej i przetwarzanej informacji. Liczba stanów kwantowych, jakie możemy zapisać w zaledwie 256 kubitach jest większa, niż liczba atomów w Układzie Słonecznym, wyjaśnia Sepher Ebadi, student Graduate School of Arts and Sciences i główny autor badań.
      Już teraz symulator pozwolił na przeprowadzenie obserwacji wielu egzotycznych stanów kwantowych, których nigdy wcześniej nie uzyskano. Naukowcy wykorzystali go też do badania kwantowego przejścia fazowego z niezwykle duża dokładnością, dzięki czemu poznali kolejne szczegóły działania magnetyzmu na poziomie kwantowym. Tego typu eksperymenty pozwalają zarówno udoskonalać komputery kwantowe, jak i opracowywać nowe materiały o egzotycznych właściwościach.
      Twórcy maszyny zbudowali ją w oparciu o opracowaną przez siebie platformę, która w 2017 roku osiągnęła wielkość 51 kubitów. System ten składał się z ultrazimnych atomów rubidu uwięzionych w pułapce i ułożonych w jednowymiarową matrycę za pomocą szczypiec optycznych, na które składały się promienie lasera. W nowym systemie ułożono dwuwymiarową matrycę atomów, dzięki czemu możliwe stało się zwiększenie liczby kubitów z 51 do 256. Za pomocą szczypiec optycznych naukowcy mogą układać atomy we wzory i tworzyć programowalne kształty, np. kwadraty, plastry miodu itp, uzyskując różne interakcje pomiędzy kubitami.
      Głównym elementem całości jest urządzenie zwane przestrzennym modulatorem światła, które jest wykorzystywane do nadawania kształtu optycznej powierzchni falowej, dzięki czemu uzyskujemy setki indywidualnych szczypiec optycznych. To takie samo urządzenie, jak te używane w projektorach wyświetlających obrazy na ekranie, jednak my zaadaptowaliśmy je na potrzeby naszego symulatora kwantowego, wyjaśnia Ebadi.
      Początkowe ułożenie atomów w szczypcach optycznych jest przypadkowe. Naukowcy używają więc drugiej pary szczypiec do przeciągnięcia atomów na zaplanowane pozycje. Dzięki laserom mają całkowitą kontrolę nad pozycją kubitów i mogą nimi manipulować.
      Obecnie trwają prace nad udoskonaleniem systemu poprzez poprawę kontroli nad kubitami i uczynienie go łatwiejszym w programowaniu. Naukowcy szukają też nowych zastosowań dla swojego systemu, od badania egzotycznych stanów materii kwantowej po rozwiązywanie rzeczywistych problemów, z którymi na co dzień się spotykamy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jeszcze w bieżącym roku ma zadebiutować kolejna edycja systemu operacyjnego Microsoftu – Windows 11. Koncern z Redmond opublikował minimalną specyfikację sprzętową, jaka będzie koniczna, by zaktualizować komputer i okazało się, że wielu użytkowników nie będzie mogło tego zrobić. Windows 11 nie będzie bowiem wspierał wszystkich procesorów. Nie zainstalujemy go na procesorze starszym nią 4–5 lat.
      Microsoft opublikował dokładne listy układów Intela, AMD i Qualcommu, na których można będzie zainstalować najnowszy system operacyjny. Co ciekawe, na liście tej nie ma układu Intel Core i7-7820HQ, który używany jest w microsoftowym notebooku Surface Studio 2. Jak można się domyślać, użytkownicy tego sprzętu nie są zbytnio zadowoleni z faktu, że nie otrzymają najnowszego Windowsa.
      Jednak nie tylko oni. MiIiony osób korzystających obecnie z Windows 10 nie będzie mogło zaktualizować systemu do jego najnowszej edycji. Za pomocą aplikacji PC Health Check możemy sprawdzić, czy nasz komputer spełnia minimalne wymagania, by zainstalować na nim Windows 11.
      Nie do końca jest jasne, na ile ściśle zasady te będą jednak przestrzegane. Już wcześniej menedżerowie Microsoftu sugerowali, że – po wyświetleniu ostrzeżenia – Windows 11 zainstaluje się na części teoretycznie niewspieranych procesorów. Na stronie polskiego Microsoftu czytamy, że na urządzeniach, które nie spełniają minimalnych wymagań zainstalowanie Windows 11 może okazać się niemożliwe.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Posłowie obu największych partii z amerykańskiej Izby Reprezentantów przygotowali pakiet ustaw antymonopolowych, które biorą na cel gigantów rynku IT. Jeśli ustawy zostaną przegłosowane, będą największą zmianą amerykańskiego prawa antymonopolowego od dziesięcioleci.
      Pięć ustaw to wynik trwającego ponad rok śledztwa i analiz nad konkurencyjnością rynku cyfrowego. Na cel biorą one "nieuregulowane wpływy Big Tech", stwierdzili ich autorzy.
      Amazon, Apple, Facebook i Google to cztery potężne koncerny, które mają wpływ na niemal każdy aspekt tego, co dzieje się w internecie. Ich wartość rynkowa przekracza 6 bilionów dolarów, a potęga i wpływy, jakie mają, pokazują, że tradycyjne prawo antymonopolowe nie działa w ich przypadku. Facebook to największy serwis społecznościowy na świecie, z którego korzysta tyle osób ile łącznie mieszka w Chinach i Indiach. Amazon kontroluje 38% amerykańskiego rynku sprzedaży online, a jego największy konkurent – Walmart – ma zaledwie 6% rynku. Ponadto Amazon, za pośrednictwem swojej platformy, zbiera olbrzymią ilość informacji o innych sprzedawcach. Od Apple App Store zależy los wielu deweloperów, dla których platforma ta jest jedynym sposobem dotarcia do olbrzymiej liczby klientów. Z kolei Google przetwarza około 90% wszystkich zapytań w internecie.
      Demokrata David N. Ciciline, przewodniczący Podkomitetu Antymonoplowego Izby Reprezentantów, w którym ostatnio szefowie gigantów zostali poddani wielogodzinnym publicznym przesłuchaniom, stwierdził: Obecnie nieuregulowane monopole technologiczne mają zbyt duży wpływ na naszą gospodarkę. Ich pozycja pozwala im decydować, kto wygra a kto przegra w grze rynkowej, mogą niszczyć małe firmy, podnosić ceny i pozbawiać ludzi pracy.
      Stronnicy wielkich korporacji mówią, że dzięki skali jaką osiągnęły Apple, Amazon, Facebook i Google firmy te mogły dokonać niespotykanych wcześniej innowacji i dostarczyć konsumentom tanich produktów technologicznych. Krytycy zaś twierdzą, że wpływy wielkich korporacji są szkodliwe dla pracowników, niszczą małe firmy i obciążają konsumentów innymi kosztami niż tyko finansowe.
      W proponowanych ustawach znalazły się przepisy, które zakazują dominującym platformom – jak App Store Apple'a czy Play Store Google'a – dyskryminowania sprzedawców, wybierania tych, którzy mogą z nich korzystać czy zapewniania im lepszych miejsc na platformach. Koncerny nie będą mogły decydować, kto wygra a kto przegra. Zakazane mają być akwizycje mające na celu zduszenie rodzącej się konkurencji lub takie, których celem będzie rozszerzenie lub wzmocnienie rynkowej pozycji online'owych platform. W ustawach przewidziano też ograniczenie dominującym platformom możliwości kontrolowania firm z różnych rynków. Znalazły się w nich również zapisy dotyczące obniżenia barier wejścia na rynek oraz zmniejszenia kosztów dla firm i konsumentów chcących zrezygnować z jednej platformy na rzecz innej. Ustawodawcy proponują też pierwszą od 2 dekad podwyżkę opłat za łączenie firm. Z opłat takich finansowane są działania antymonopolowe Departamentu Sprawiedliwości i Federalnej Komisji Handlu.
      Proponowane nowe przepisy to jednak nie wszystko. Wszystkie wymienione firmy mają na głowie procesy antymonopolowe wytoczone im zarówno przez Departament Sprawiedliwości, Federalną Komisją Handlu jak i prywatną konkurencję.
      Wspomniane 6-godzinne przesłuchania przed Izbą Reprezentantów, których owocem jest omawiany tutaj pakiet ustaw, miały miejsce w lipcu ubiegłego roku. Były one kulminacją trwającego kilkanaście miesięcy śledztwa, w czasie którego zgromadzono ponad 1,3 miliona dokumentów zarówno od wymienionych gigantów IT, ich konkurencji, jak i agencji antymonopolowych. Po przesłuchaniu powstał 449-stronicowy raport, w którym Apple'a, Amazona, Google'a i Facebooka oskarżono o naruszenie pozycji rynkowej.
      Inicjatywa ustawodawcza spotkała się już z krytyką. Proponowane ustawy spowodują, że rząd będzie zarządzał organizacjami przemysłowymi. Lekceważą one podstawy amerykańskiej gospodarki rynkowej i spowodują, że działające z powodzeniem firmy technologiczne nie będą mogły dostarczać konsumentom produktów i usług poprawiających ich życie, mówi Matthew Schruers, prezes organizacji Computer & Communications Industry Association.
      Głosy takie nie znajdują jednak zrozumienia u członków komitetu antymonpolowego. Republikanin Ken Buck stwierdził: Firmy Big Tech wykorzystują swoją dominującą pozycję do niszczenia konkurencji, cenzurowania swobody wypowiedzi i kontrolowania tego, w jaki sposób postrzegamy i rozumiemy świat. Nic nierobienie nie jest rozwiązaniem. Musimy działać teraz.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Daliście się nabrać na przypadkowe przełączenie i uruchomienie Zooma na maszynie kwantowej? :)
      Międzynarodowy zespół naukowy wykorzystał Sycamore, kwantowy komputer Google'a, do obsługi oprogramowania wideokonferencyjnego Zoom. Eksperci mają nadzieję, że dzięki współpracy z komputerem kwantowym – który wykazał swoją przewagę w niektórych zadaniach nad komputerami klasycznymi – możliwe będzie umieszczenie uczestników rozmowy w więcej niż jednym wirtualnym pokoju.
      Autorzy badań nad „kwantową przewagą Zooma” twierdzą, że do jej zauważenia doszło przypadkiem. Miało to miejsce, gdyż Benedetta Brassard, fizyk kwantowa z University of Waterloo, przypadkowo połączyła Zooma z Sycamore podczas online'owego spotkania. Brassard pracuje w ramach International Fault Tolerant Benchmarking Team (FiT/BiT). Brałam udział w online'owym spotkaniu FiT/Bit i postanowiłam na chwilę przełączyć się na panel Sycamore'a, by sprawdzić, jak idą moje kwantowe obliczenia. W tym momencie Brassard otrzymała mema dotyczącego algorytmu Shora. Mem ją rozproszył i w jakiś sposób uczona podłączyła swojego Zooma do komputera kwantowego.
      Jedni koledzy zaczęli mnie informować, że wyłączyłam dźwięk, podczas gdy inni mnie słyszeli. Zauważyłam, że coś jest nie tak, gdy na ekranie zaczęły pojawiać mi się liczne wersje Zooma, stwierdza uczona. Jej zdaniem Sycamore zastosował znaną z mechaniki kwantowej teorię wielu światów.
      Jedynym sposobem na powrót sesji Zooma do świata klasycznego było wykonywanie pomiarów, czyli w tym przypadku zwracanie uwagi na to, co mówią inni, wspomina Brassard. Na szczęście uczona wiedziała, jak to zrobić. Niedawno bowiem prowadziła doktoranta, który w ramach swoich zainteresowań implementował Instagrama na komputer kwantowy D-Wave 2000Q. Naszym zadaniem było określenie optymalnej pory dnia, w której influencerzy powinni wstawiać na Instagrama poty związane z domowymi zwierzętami. Odkryliśmy, że jest to problem NP. Brassard wiedziała więc, jak przełączyć aplikację ze stanu kwantowego w klasyczny.
      Cała sytuacja została opisana na łamach Quantum Advances in Computing and Correlation. Autorzy badań rozpoczęli prace nad stworzeniem mechanizmu, który pozwoliłby użytkownikom Zooma na jednoczesne istnienie w wielu wirtualnych pokojach.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...