Största bidraget från årets tre nobelpristagare i kemi är inte ny forskning, utan nya datormodeller som driver forskningen framåt. Modellerna förenar klassisk kemi med kvantfysik på ett sätt som tidigare inte var möjligt.
– Att it spelar en avgörande roll i årets kemipris är en trend i tiden, säger Sven Lidin, som är ordförande för Nobelkommittén i kemi.
Snabbare datorer innebär ett radikalt skifte, men mer drivande bakom utvecklingen är bättre mjukvara för att skapa nya datormodeller, säger han. Modellerna gör det enklare att simulera experment på ett betydligt mer tillförlitigt sätt än tidigare. Därmed kan man ta fram exempelvis molekylära prototyper för läkemedel som sedan kan testas med experiment.
– Framför allt när man tacklar komplexa problem blir modellering och teoretiska beräkningar en integrerad del av det experimentella arbetet. Utveckling av ny och kraftfullare mjukvara blir en förutsättning för att driva forskning inom många områden och mjukvaran bäddas in i forskningen, säger Sven Lidin.
Problemet förr var att det tog lång tid att förutspå hur exempelvis kemiska reaktioner går till. Det var så omständigt att det tog längre tid att utveckla teoretiska modeller än att genomföra experiment. Med hjälpt av smart ny mjukvara har det helt förändrats.
Missa inte: Så simulerade de sig till Nobelpriset.
Ett exempel är läkemedelsutveckling där man är intresserad av att se effekten av en viss uppsättning proteiner. I ett bibliotek kan man ha hundratusentals teoretiska substanser i olika kombinationer. Genom att utföra experimenten teoretiskt, i datorn, så går det att snabbt minska antalet intressanta alternativ att gå vidare med.
– Man kan reducera antalet substanser från 100 000-tals till ett tiotal och sedan kanske komma fram till 3-4 möjliga preparat som man går vidare med i praktiska experiment, säger Sven Lidin.
Det sparar tid genom att minska antalet möjliga kandidater, samtidigt som man undviker att avfärda substanser som kan vara intressanta att gå vidare med för att utveckla läkemedel. I framtiden tror han att det blir möjligt att skanna av allt större populationer av möjliga molekyler med en högre grad av säkerhet.
– Ett exempel där vi ännu har långt kvar är toxikologisk forskning, där man skulle kunna avgöra hur olika molekyler interagerar med andra system i kroppen. Därmed skulle man kunna avgöra graden av biverkningar av olika substanser på förhand.
Smartare algoritmer, snabbare datorer och därmed snabbt ökade kunskaper ger en spiraleffekt som leder till betydligt snabbare forskningsgenombrott i framtiden inom allt fler områden.
– Mer kunskaper gör att vi blir bättre på att variera rätt saker. I syntetisk kemi har vi lärt oss använda gigantiska bibliotek och variera mängder av faktorer. Nu blir det möjligt att reducera variationen inom många olika områden och därmed kunna reducera antalet experiment, samtidigt som man kan upprätthålla en förutsättningslöshet i de experiment som faktiskt utförs, säger Sven Lidin.
Pristagare i Nobelpriset i kemi 2013 är:
Martin Karplus vid Université de Strasbourg, Frankrike och Harvard University,
Michael Levitt vid Stanford University School of Medicine
Arieh Warshel University of Southern California, Los Angeles
Forskarna har utvecklat datormodeller för att beskriva komplexa kemiska system med både kvant- och klassisk kemi. Pristagarna har arbetat sedan 70-talet med att utveckla mjukvara för att beskriva kemiska förlopp.
Användningsområden är exempelvis läkemedelsforskning, solceller, miljöforskning relaterat till katalysatorrening eller för fotosyntes. Modellerna används idag över hela världen för att simulera kemiska reaktioner, inte bara i små molekyler, utan i komplicerade molekyler i exempelvis läkemedel.
