Pas seulement dans les technologies de l'information : restart travaille également dans le domaine des simulations chimiques
Un moyen innovant d'accélérer les simulations chimiques : les réinitialiser
Une nouvelle étude de l'université de Tel Aviv a découvert qu'une pratique connue dans le domaine des technologies de l'information peut également être appliquée à la chimie. Les chercheurs ont découvert que pour améliorer l'échantillonnage dans les simulations chimiques, il suffit d'arrêter et de redémarrer.
(De gauche à droite) : Prof. Shlomi Reuveni, le doctorant Ofir Blumer et le Dr. Barak Hirshberg.
Courtesy of Tel Aviv University
La recherche a été menée par Ofir Blumer, étudiant en doctorat, en collaboration avec le professeur Shlomi Reuveni et le Dr Barak Hirshberg de l'école de chimie Sackler de l'université de Tel-Aviv. L'étude a été publiée dans la revue Nature Communications.
Les chercheurs expliquent que les simulations de dynamique moléculaire sont comme un microscope virtuel. Elles suivent le mouvement de tous les atomes dans les systèmes chimiques, physiques et biologiques tels que les protéines, les liquides et les cristaux. Elles permettent de comprendre divers processus et ont différentes applications technologiques, notamment la conception de médicaments. Toutefois, ces simulations sont limitées aux processus plus lents que le millionième de seconde et ne peuvent donc pas décrire les processus plus lents tels que le repliement des protéines et la nucléation des cristaux. Cette limitation, connue sous le nom de problème d'échelle de temps, constitue un grand défi dans ce domaine.
Ofir Blumer, doctorant : "Dans notre nouvelle étude, nous montrons que le problème de l'échelle de temps peut être résolu par une réinitialisation stochastique des simulations. À première vue, cela semble contre-intuitif : comment les simulations peuvent-elles se terminer plus rapidement lorsqu'elles sont redémarrées ? Pourtant, il s'avère que les temps de réaction varient considérablement d'une simulation à l'autre. Dans certaines simulations, les réactions se produisent rapidement, mais d'autres simulations se perdent dans des états intermédiaires pendant de longues périodes. La réinitialisation empêche les simulations de rester bloquées dans de tels états intermédiaires et raccourcit la durée moyenne de la simulation".
Les chercheurs ont également combiné la réinitialisation stochastique avec la métadynamique, une méthode populaire pour accélérer les simulations de processus chimiques lents. La combinaison permet une plus grande accélération que l'une ou l'autre méthode prise séparément. En outre, la métadynamique repose sur des connaissances préalables : les coordonnées de la réaction doivent être connues pour accélérer la simulation. La combinaison de la métadynamique et du recalage réduit considérablement la dépendance à l'égard des connaissances préalables, ce qui permet aux praticiens de la méthode de gagner du temps. Enfin, les chercheurs ont montré que la combinaison permet de prédire avec plus de précision la vitesse des processus lents. La méthode combinée a été utilisée avec succès pour améliorer les simulations du repliement d'une protéine dans l'eau et devrait être appliquée à d'autres systèmes à l'avenir.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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