Blockchain računarstvo simulira ranu Zemlju

Novi rad objavljen u časopisu Chem u srijedu ukazuje na način na koji bi blockchain tehnologija mogla biti od pomoći znanstvenicima kojima su potrebni opsežni računalni resursi – a donosi i neke novosti u predbiologiji.

Istraživači povezani s Allchemy-pokretanjem umjetne inteligencije usredotočenim na otkrivanje lijekova i računalne sinteze-kao i Korejski institut za osnovne znanosti i Poljska akademija znanosti, kažu da su uspjeli simulirati mrežu kemijskih reakcija koje bi mogle pružiti uvid u to kako život prvi nastala na ranoj Zemlji.

“Vrlo je neobičan brak kombinirati kemiju, posebno prebiotičku kemiju, s blockchainom i distribuiranim računanjem.”
—Sara Szymkuć, Allchemy

Ali postoji zaokret: projekt istraživača koristio je računalne resurse osigurane kroz Golem blockchain protokol za provođenje složenog kemijskog modeliranja. Dok se kriptovalute često koriste za rješavanje složenih matematičkih problema, u ovom slučaju istraživači su započeli s početnim modelom za primordijalne molekule, poput amonijaka i vode, a zatim su simulirali niz mogućih kemijskih reakcija.

Sustav je proizveo nekoliko generacija sintetskih reakcija, koje su se zatim mogle iskopati za potencijalne cikluse koji se ponavljaju – otkrivajući kemijske interakcije koje su potencijalno mogle igrati ulogu u nastanku života. Ideja nalikuje 21. stoljeću i tehnološki naprednom zaokretu poznatog Urey-Millerovog eksperimenta iz 1953., koji je nastojao oponašati uvjete na Zemlji i ponovno stvoriti organske molekule.

“Ova su nam istraživanja omogućila bolji uvid [into what] kako bi rani metabolički sustavi mogli izgledati i kako bi se mogli razviti u metaboličke cikluse koje sada imamo,” objasnila je Sara Szymkuć, znanstvenica koja je također predsjednica i suosnivačica Allchemyja. “Pronašli smo oponašanja poznatih ciklusa koji su koristili, na primjer, malo drugačije molekule ili malo drugačije reakcije. To bi nas moglo uputiti prema određenim smjerovima gdje tražiti kada razmišljamo o evoluciji ranih metaboličkih sustava.”

Izazov je, naravno, u tome što digitalno modeliranje ovakvih reakcija zahtijeva ogromnu količinu računalnih resursa. Tijekom prethodnog projekta, istraživači su pokušali sličan pristup, kodirajući nekoliko poznatih pravila prebiotičke reakcije kako bi proizveli sintetičke generacije reakcija. Međutim, prema novom istraživanju, prethodni pokušaj je možda bio osujećen ograničenjima njihovih računalnih resursa na njihove izračune.

Projekt je izračunao više od 4,9 milijardi “uvjerljivih prebiotičkih reakcija” u više od 3,7 milijardi simuliranih molekula.

Ovaj put tim se okrenuo Golemu, blockchain protokolu koji omogućuje ljudima da u biti iznajmljuju svoja računala – u svrhu provođenja složenih izračuna – u zamjenu za kriptovalutu. Allchemy i Golem Factory, startup koji nudi usluga najma CPU/GPU, podržao istraživanje.

Prema Szymkuću, primarna prednost korištenja pristupa temeljenog na kriptovaluti je financijska. Iznajmljivanje sličnih izvora od Amazona, rekla je, moglo je koštati dvostruko više. Tu je i pitanje vremena. Sklapanje modela kroz Golem, koje je u konačnici uključivalo oko 400 strojeva, trajalo je oko dva mjeseca, rekao je Szymkuć. Za usporedbu, kupnja hardvera s čipovima koji mogu izvršiti ove izračune mogla je trajati najmanje šest mjeseci, zapaža list.

“Vrlo je neobičan brak kombinirati kemiju, posebno prebiotičku kemiju, s blockchainom i distribuiranim računanjem”, rekao je Szymkuć. “Ono što nam se također sviđa kod Golema je činjenica da on orkestrira snagu koja je potrebna za automatsko izvođenje izračuna. Također, nismo morali napraviti nikakve bitne promjene u našem kodu.”

Rezultirajuća mreža, koju su nazvali Mreža ranog života, bila je ogromna, navodi list. Projekt je izračunao više od 4,9 milijardi “uvjerljivih prebiotičkih reakcija” u više od 3,7 milijardi simuliranih molekula.

U konačnici je utvrđeno da se nekoliko stotina reakcija samoreplicira, stvarajući obećavajući temelj za daljnje proučavanje. U isto vrijeme, tim kaže da su uspostavili novi način provođenja znanstvenog istraživanja koji zahtijeva opsežno računalstvo.

Soubhik Deb, istraživač koji je proučavao blockchain tehnologije na Sveučilištu Washington i sada radi za EigenLayer, kripto tvrtku usmjerenu na Ethereum, složio se da postoje prednosti korištenja blockchain tehnologije za ovu vrstu istraživanja. Također tvrdi da je manje vjerojatno da će računalni resursi temeljeni na blockchainu biti cenzurirani.

Ipak, kaže on, postoje upozorenja koja vrijedi razmotriti, uključujući sigurnost i točnost.

“Blockchaini rade prema bizantskim suparničkim scenarijima, gdje sudionici koji izvode proračune mogu jednostavno poslati pogrešan rezultat izračuna[s]. Postavljanje ispravnih negativnih poticaja za ublažavanje takvog protivničkog ponašanja nije baš jednostavno,” rekao je Deb. “Još jedan veliki izazov je privatnost, budući da su podaci koje treba izračunati vidljivi svima.”