Pou komemore 2020 kòm Ane Entènasyonal Son an, nou te panse li ta bon pou fini semèn nan ak son yo nan syans. ISC a te pale ak Markus J. Buehler ki te konvèti pwoteyin ki soti nan viris SARS-CoV-2 nan mizik.
Ki pwosesis pou kreye yon son pou viris SARS-CoV-2 la?
Pwoteyin yo se eleman debaz nan lavi, ki gen ladan viris. Yo fèt ak 20 asid amine, chak kode pa sekans ADN. Kidonk, pwoteyin yo se yon materyalizasyon lang ADN. Ak pwoteyin yo reflete yon lang natirèl ke nou poko konnen ki jan yo pale.
Sepandan, nou ka tande lang sa a lè nou kalkile frekans vibrasyon molekil ki fòme pwoteyin yo. Chak vibre, akòz tanperati, nan yon spectre inik, ak kòm yon son ki byen defini (gade papye ACS Nano 2019 nou an). Nou ka itilize ton debaz sa yo, ki fòme yon kalite roman echèl mizik, echèl asid amine, pou defini sekans nan son. Yo itilize ritm yo pou eksprime estrikti lokal yo, epi eleman ki pi wo yo tankou plisman yo eksprime nan karakteristik yerarchik ki pi konplèks nan konpozisyon mizik la - tankou melodi ki sipèpoze, kòd strummed, ak lòt moun. Yo ka wè mizik la kòm yon tradiksyon divès kalite modèl vibrasyon estrikti pwoteyin nan nan yon siyal odyo ou ka tande epi eksplwate pou plis analiz.
An reyalite, pwoteyin ki pale viris COVID-19 la gen twa chenn pwoteyin ki pliye nan yon modèl entrigan. Estrikti sa yo twò piti pou je a wè, men yo ka tande! Nou reprezante estrikti pwoteyin fizik la, ak chenn konplitché li yo, kòm melodi entrekouch ki fòme yon konpozisyon milti-kouch. Pakonsekan, moso ki kapab lakòz la se yon fòm mizik kontrepwen, nan ki nòt yo jwe kont nòt. Tankou yon senfoni, modèl mizik yo reflete jeyometri entèseksyon pwoteyin yo reyalize pa konkretize kòd ADN li yo.
Èske nòt ou te pwodwi a gen enpak sou fason syantis yo ka jwenn yon solisyon pou devlope yon vaksen?
Nan tèm long la, wi. Tradwi pwoteyin nan son bay syantis yo yon lòt zouti pou konprann ak konsepsyon pwoteyin. Menm yon ti mitasyon ka limite oswa amelyore pouvwa patojèn SARS-CoV-2. Atravè sonifikasyon, nou ka konpare tou pwosesis byochimik nan pwoteyin Spike li yo ak coronavirus anvan yo, tankou SARS oswa MERS.
Nan mizik nou te kreye a, nou analize estrikti vibrasyon pwoteyin Spike ki enfekte lame a. Konprann modèl vibrasyon sa yo enpòtan anpil pou konsepsyon dwòg ak plis ankò. Vibrasyon yo ka chanje lè tanperati yo chofe, pa egzanp, epi yo ka di nou tou poukisa pik SARS-CoV-2 gravite nan direksyon selil imen yo plis pase lòt viris yo. Nou ap eksplore kesyon sa yo nan rechèch aktyèl ak kontinyèl ak etidyan gradye mwen yo. Nou ta ka itilize tou yon apwòch konpozisyon pou konsepsyon dwòg pou atake viris la. Nou ta ka chèche yon nouvo pwoteyin ki matche ak melodi ak ritm yon antikò ki kapab lye ak pwoteyin Spike a, entèfere ak kapasite li nan enfekte.
Se Ane Entènasyonal Son an. Ki sa son ka aprann nou sou jwenn solisyon pou defi mondyal limanite ap fè fas a?
Sèvo nou yo gwo nan pwosesis son! Nan yon sèl bale, zòrèy nou ranmase tout karakteristik yerarchize li yo: ton, timbre, volim, melodi, ritm, ak kòd. Nou ta bezwen yon mikwoskòp ki gen gwo pouvwa pou wè detay ekivalan nan yon imaj, epi nou pa janm ka wè li tout an menm tan. Son se tankou yon fason elegant jwenn aksè nan enfòmasyon ki estoke nan yon pwoteyin.
Tipikman, son fè soti nan vibre yon materyèl, tankou yon fisèl gita, ak mizik fèt pa fè aranjman pou son nan modèl yerarchize. Avèk AI nou ka konbine konsèp sa yo, epi sèvi ak vibrasyon molekilè ak rezo neral pou konstwi nouvo fòm mizik. Nou ap travay sou metòd pou fè estrikti pwoteyin yo tounen reprezantasyon ki tande, epi tradui reprezantasyon sa yo nan nouvo materyèl.
Nou rele apwòch pou eksplwate materyèl nan fason ki pa konvansyonèl pou fòme baz son ak mizik "materiomusic” – pouse limit yo nan pi fò jenerasyon mizik pi lwen pase strings vibre. Ak pi lwen pase son yo konplètman sentetik nan metòd sentèz. Olye de sa, yo sèvi ak pwopòsyon chimi ak prensip fizik reyèl kòm baz pou fòme twal la nan konpozisyon mizik.
Konsepsyon nouvo materyèl se yon defi esansyèl nan devlope teknoloji dirab - panse ak materyèl ki pi lejè, ki pi solid, ki pi rezistan. Oswa materyèl entelijan ki aji kòm detèktè. Nou kapab tou kreye konsyans sou poto opoze nan bote, lavi ak lanmò, epi konprann konsèp nan twonpe kòm li se nan nwayo a nan nati modèl viris la nan enfeksyon ak gaye. Epi nou ka èspere ke anseye anpil moun atravè mond lan sou pwoteyin - yo se baz materyèl pou tout lavi ak vo konpreyansyon!
Ou ka panse tou nan mizik kòm yon refleksyon algoritm nan estrikti. Varyasyon Goldberg Bach la, pou egzanp, se yon reyalizasyon briyan nan kontrepwen, yon prensip nou te jwenn tou nan pwoteyin. Koulye a, nou ka tande konsèp sa a jan lanati te konpoze l, epi konpare li ak lide nan imajinasyon nou an, oswa itilize AI pou pale lang nan konsepsyon pwoteyin epi kite l imajine nouvo estrikti. Nou kwè ke analiz son ak mizik ka ede nou konprann mond materyèl la pi byen. Ekspresyon atistik se, apre tout, jis yon modèl nan mond lan nan nou ak bò kote nou.
Kidonk, gen anpil bagay pou aprann soti nan sante moun, nan byoloji, nan abòde gwo defi.
2020 se la Ane Entènasyonal Son, yon inisyativ mondyal mete aksan sou enpòtans ki genyen nan syans ak teknoloji ki gen rapò ak son pou tout moun nan sosyete a. Ane Entènasyonal Son an pral konpoze de aktivite kowòdone sou nivo rejyonal, nasyonal ak entènasyonal. Aktivite sa yo pral vize pou ankouraje konpreyansyon atravè mond lan sou wòl enpòtan ke son jwe nan tout aspè nan sosyete nou an. Epitou, aktivite sa yo pral ankouraje tou yon konpreyansyon sou nesesite pou kontwòl bri nan lanati, nan anviwònman an bati, ak nan espas travay la.
ISC, ansanm ak Inyon Entènasyonal Fizik Aplike, IUPAP ak Inyon Entènasyonal Matematik Teyorik ak Aplike, IUTAM nou fyè pou sipòte Ane Entènasyonal Son an.
Foto pa James Owen on Unsplash
Li plis sou Podcast ak Karen Lord: Syans Fiksyon ak avni Syans: Panse alontèm nan fè politik. Li plis sou Demann pou nominasyon: Detèminan sosyal yo nan byennèt mantal nan jèn moun - dat limit 17 Novanm Li plis sou patenarya ISC-BBC StoryWorks fini sou yon nòt segondè, bay kèk nan angajman ki pi wo pou BBC la. 