既知の全タンパク質の立体構造予測結果が公開されています!

AlphaFold2というAIによる高精度のタンパク質の立体構造予測プログラムが公開されて一年になります。ヒトやマウス、ショウジョウバエ、線虫その他のモデル生物の予測立体構造が35000余り一斉に公開されて世界に衝撃を与えました。一昨日(7月28日付発表)さらなる衝撃のニュースがとびこんできました。
‘New era in digital biology’: AI reveals structures of nearly all known proteins
https://www.science.org/content/article/new-era-digital-biology-ai-reveals-structures-nearly-all-known-proteins

AlphaFold reveals the structure of the protein universe
https://www.deepmind.com/blog/alphafold-reveals-the-structure-of-the-protein-universe 
こちらにはこんなことが書いてありました。
Today’s update means that most pages on the main protein database UniProt will come with a predicted structure. All 200+ million structures will also be available for bulk download via Google Cloud Public Datasets, making AlphaFold even more accessible to scientists around the world.

既知のほぼすべてのタンパク質(バクテリアからヒト、植物などを含む)2億種類以上の立体構造予測結果がデータベース公開されたのです。たとえばこちらから検索できて、pdbファイルなどもダウンロードできます。
https://www.alphafold.ebi.ac.uk/
構造予測の結果を、すべてダウンロードすることもできるようになっています。
https://alphafold.ebi.ac.uk/download

タンパク質のデータベースである
UniProt https://www.uniprot.org/
のほぼすべての項目にAlphafold2による立体構造予測が載せられています。立体構造がわかれば、その構造予測ファイルを利用して、Dali http://ekhidna2.biocenter.helsinki.fi/dali/や、Foldseek https://search.foldseek.com/searchといったプログラムを用いて、似た立体構造をもっている他のタンパク質を検索することができます。やりかたは明日簡単に紹介します。
AlphaFold2を用いた成果も続々と発表されていて、たとえば1000個ほどのタンパク質からなるヌクレオポア複合体(核膜孔複合体)の立体構造の決定に大きく貢献したそうです。https://unfolded.deepmind.com/
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm9506

タンパク質の立体構造予測の革命―続き

昨年のAIを用いたタンパク質立体構造予測プログラムAlphafold2は革命的な成果でした。これに続いてこのブログでもOmegaFoldという新しいプログラムができたそうだというニュースを記事にしていました。OmegaFoldはAlphafold2のようにmultiple sequence alignments (MSA)を用いないので、より速く計算できるという画期的プログラムということでした。最近その論文も公開されました。
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.07.21.500999v1
同じタイミングでESMFoldというプログラムも公開されてこちらも優秀らしいです。
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.07.20.500902v1
中国からさらに最近、
HelixFold-Single: MSA-free Protein Structure Prediction by Using Protein Language Model as an Alternativeという論文も公開されました。
https://arxiv.org/abs/2207.13921
タンパク質立体構造をアミノ酸配列だけを入力すると正確に予測できる時代がきているのを実感します。TwitterでOmegaFoldなどの検索語で検索するといろいろ最新情報がでてきます。nitterをつかうとストレスがたまらないのでおすすめです。

田口善弘先生の市民講演会もみるとよいと思います。

https://youtu.be/3Rm9x7j-ClA

増補 複雑系経済学入門(塩沢 由典 著)が出版されています

ちくま学芸文庫から「増補 複雑系経済学入門」塩沢 由典 著が出版されました。初版から20年の進歩を書き加えた補章がついた増補版だそうです。https://www.chikumashobo.co.jp/product/9784480099785/
さっそく注文しました。
こちらに書評などがあつめられています。
http://www.shiozawa.net/chosho/index.html
これは塩沢先生のホームページ
http://www.shiozawa.net/にある著書紹介のページです。
先生の公式ホームページのトップページに次のような文を見つけました。
2022.6.21 ちょうど20年前に『数学セミナー』の姉妹誌ともいえる『数学のたのしみ』に「数学とオカルトのあいだ」という文章を書いていた。今回の”To be, or nto to be”とある意味、好対照なものだ。関心のある方は、ぜひ一読いただきたい。
早速リンク
http://www.shiozawa.net/ronbun/sugakunotanoshimi.htmlから「数学とオカルトのあいだ」という記事を読みました。
経済学と数学について書かれていますが、私が昨日、生命科学と数学についてかいたのと同じ考えを述べておられると思います。
塩沢先生からは高校の時、数学を習いました。高校に講師でこられていたのですが先生に習った時だけ成績がよかったです。ちょうどベトナム戦争の最中だったので、講義に「ベトナムに平和を」のバッジをつけてこられていたのを覚えています。試験の監督中、黒板に数式を書いて考えておられたのも印象的でした。今も大活躍されているご様子で、私もがんばらねばと思います
Microfoundations of Evolutionary Economics
という最近の本は先生のお仕事の集大成の共著だそうでドラフト版の一部は先生のホームページに公開されています。http://www.shiozawa.net/chosho/index.html

生命科学の理論について思うこと

昨日はLシステムの本の紹介をしました。植物の形態をうまく説明できるモデルとして有名なモデルです。MathematicaやPython, Javaなどで動かして試してみることができるのでネット検索してみてください。Mathematicaな以下のリンクなどをご覧ください。
https://resources.wolframcloud.com/FunctionRepository/resources/LSystem/

生命科学のモデル、確かに面白いのですが注意しなくてはならないことがあると思います。ある生命現象をうまく記述できる場合には二通りがあると思うのです。一つはその生命現象を支配している分子メカニズム、あるいは物理メカニズムを的確にとらえているので現象の時間的発展(時間スケールをふくめて)を記述できるのみならず、それに対する外部からの搖動にシステムがどう応答するかも予測できるという理論です。これは真に有効な理論です。もう一つは、生命現象をパラメータの調節でうまく記述できるのですが、予測力がないものです。これはたとえて言うと、生命現象を数学の言葉で描写しているだけというものです。生命現象をフランス語で記述しているのがAさんのモデルで、Bさんは英語で記述しているというようなものです。微分方程式を使ってモデルを作っている人の中には、生命現象を微分方程式のパラメータ合わせで記述している(持ち合わせている自分の言葉で生命現象を記述している)だけという人がいるのではないでしょうか。そういうモデルは現象を数学の言葉で描写しているだけですから、類似の現象はうまく記述できますが、予測力はない。そしてそのモデルは、その生命現象を支配している分子メカニズム、物理メカニズムを明らかにするには無力だというものです。生命科学のモデルを作る人は、そういうわなにかからないように注意しなくてはいけないと思っています。

植物の形態形成の数理モデルの本や論文がダウンロードできるサイトの紹介です。

植物の形態形成を中心に形態形成の数理モデルを研究しているグループを紹介します。こちらはカナダのカルガリー大学のPrzemyslaw Prusinkiewicz教授のグループのホームページです。
http://algorithmicbotany.org/virtual_laboratory/
教授の主要著書の2冊(どちらもSpringerから出版されています)が無料でダウンロードできます。
The Algorithmic Beauty of Plantsは有名な本です。
http://algorithmicbotany.org/papers/#abop
高解像度版をダウンロードしてお読みください。私は原書をもっています。以下はサイトからの引用です。
The Algorithmic Beauty of Plants was originally printed by Springer-Verlag in 1990 (second printing 1996). (See our list of known errors from the print version.) An electronic version has been produced using the original LaTeX files and digital illustrations. It is available in two versions: the original version is of higher quality, while the downsampled version is of low quality, but has a much smaller file size. To fully appreciate the book, we strongly recommend that you read the high-quality version if at all possible.

You can download the entire book as a PDF file (high quality, 17Mb; low quality, 4Mb), or by chapters:
目次です。
Front matter (2.5Mb; LQ, 150kb)
Chapter 1 – Graphical modeling using L-systems (2Mb; LQ, 1Mb)
Chap2ter 2 – Modeling of trees (4Mb; LQ, 300kb)
Chapter 3 – Developmental models of herbaceous plants (1.7Mb; LQ, 500kb)
Chapter 4 – Phyllotaxis (2.5Mb; LQ, 500kb)
Chapter 5 – Models of plant organs (1.2Mb; LQ, 300kb)
Chapter 6 – Animation of plant development (650kb; LQ, 160kb)
Chapter 7 – Modeling of cellular layers (3.7Mb; LQ, 800kb)
Chapter 8 – Fractal properties of plants (1.2Mb; LQ, 300kb)
Back matter (900kb; LQ, 250kb)

また、上の本でL-systemと書いてあるのはLindenmayer Systemsのことで、
Lindenmayer Systems, Fractals, and Plantsという本もダウンロードできます。
http://algorithmicbotany.org/papers/#lsfp
Fractals: Introduction, basics, and applicationsという講義のノートがもとになってできた本だそうです。

また、ホームページには学位論文(修士や博士の学位論文)もダウンロードできるようになっています。
http://algorithmicbotany.org/papers/#theses
海外の学位論文は、日本の学位論文にくらべてきわめて詳細で、わかりやすく、基礎知識も丁寧に記述されています。私も糖鎖関係の海外の大学の博士の学位論文をときどき読みますが、大変役立ちますので皆さんも是非関連分野の海外のPhD Thesisを入手して読んでみてください。
こちらの研究室のものでは修士の学位論文のこれはいかがでしょう。
Modelling Natural Phenomenon with Reaction-Diffusion
http://algorithmicbotany.org/papers/ringham.th2020.html
Turingの反応拡散方程式について詳しく書かれていて面白そうです。テントウムシやヘビの模様、花の花弁の模様や自己免疫疾患の乾癬(かんせん)のモデルなどが載っています。

Google Cloudを用いた円周率100兆桁の計算成功は日本人の研究者によってもたらされたそうです。です

これは全く知らなかったのですが、円周率はすでに100兆桁まで計算されているのですね。この仕事はGoogle Cloudの開発者で、Google Cloudで2019年に円周率 31 兆 4000 億桁という当時の世界記録を樹立した岩尾エマハルカさん(この2019年の仕事で女性として史上3人目の円周率計算の世界記録保持者になったそうです)の主導で行われた業績です。岩尾さんについては、去年のNHKの記事にある対談をご覧ください。
https://www3.nhk.or.jp/news/special/news_seminar/senpai/senpai75/

100兆桁の計算については、岩尾さんが書かれた2本の記事(いずれも日本語)がわかりやすいです。
https://japan.googleblog.com/2022/06/new-digit-pi-2022.html

https://cloud.google.com/blog/ja/products/compute/calculating-100-trillion-digits-of-pi-on-google-cloud
後の記事からすこし引用します。
「以上のような性能測定と最適化の結果、100 兆桁の円周率の計算が無事に完了しました。ちょうど 100 兆桁目は 0 でした。計算が終了してから、最終結果を Bailey–Borwein–Plouffe の公式 (BBP の公式) という別のアルゴリズムを用いて検証しました。この検証が、円周率計算全体で最も怖い瞬間です。計算に 5 ヶ月を費やしても、最終結果を確認するまでは、途中経過が正しいのか確実に確かめる方法が無いからです。幸い、BBP の公式と今回の結果が一致し、計算が正しいことが確認されました。以下が小数点以下 100 兆桁目までの 100 桁です。
4658718895 1242883556 4671544483 9873493812 1206904813
2656719174 5255431487 2142102057 7077336434 3095295560

全桁の結果は、こちらのデモサイトでご覧いただけます。
https://pi.delivery/

最後のリンクのサイトから、計算結果を全部ダウンロードできますし、円周率の音楽なども聞くことができますのでご覧ください。

また岩尾さんの2019年の円周率計算結果をもとに、
偉大なコンピュータ科学者Don Knuth スタンフォード大学名誉教授が講演した
Stanford Lecture: Don Knuth – “Pi and The Art of Computer Programming” (2019)
もご覧ください。

https://www.youtube.com/watch?v=3DKo219ZHMw&t=356s
超越数である円周率Piの配列の中に、宇宙の創造者のメッセージがはいっているというカール・セーガンのSF 「コンタクト」の最終章をまた読みたくなってきました。この本のなかでセーガンがワームホールで宇宙旅行するというアイデアをキップソーン(Kip Stephen Thorne)から教えてもらったというのは有名な話です。ソーンは映画インターステラ―の監修もつとめていてSFに強い物理学者だと思っていましたが、2017年のノーベル賞物理学賞を授賞しましたね。
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2017/thorne/biographical/

おすすめのSF小説を二冊紹介します

ときどきSFを紹介しています。Kindle unlimitedでカタログをみているとき、小松左京の「日本沈没」が入っているのをみつけました。いままでテレビドラマや映画はみたことがあるのですが、原作は一回も読んだことがなかったのです。たしか原作では、日本が沈没するメカニズムにトンネル効果のようなものを想定していると聞いたことがありました。このKindle本は検索できるものだったので、さっそく「トンネル」で検索してみました。山をくりぬいたトンネルもいくつもヒットしましたが、たしかにトンネル効果という言葉もヒットしました。日本沈没のメカニズムが書かれている部分があるんですね。面白そうなので読んでみようと思います。
https://books.bunshun.jp/ud/book/num/1692042600000000000Q

あとKindle unlimitedには山本弘さんの「プロジェクトぴあの」も入っています。これもおすすめの作品です。私は紙の本を昔買ってもっています。アイドルをやっている女の子が世界的な大発明をする話です。これって朝ドラに最適の話だと思いますが、どうでしょう。未読のかたは読んでみてください。山本弘さんの多くのSFの中で、最高傑作であると思います。https://www.php.co.jp/books/detail.php?isbn=978-4-569-82026-2
文庫化もされています。

電子ブックのセール情報のサイト

電子ブックをよく読むようになりました。紙の本は割引販売がないですが、電子書籍はセールがあると割引価格で買えるのがいいですね。下に載せたサイトはKindleにかぎらず電子書籍の割引セールの最新情報が頻繁に更新されて集められているのでおすすめします。パソコンソフトを調べるのに昔からお世話になっている、窓の杜のサイトです。
https://forest.watch.impress.co.jp/category/book/index.html
いまなら198円で講談社からでている
「Google英文ライティング 英語がどんどん書けるようになる本 Kindle版
遠田和子 (著) 」が買えたりします。こちらはKindle unlimitedでは無料で読めます。そのほか、園芸の本もいろいろ198円で売っています。この本のリンクを調べていたら他にもこんなKindleセールのサイトを見つけました。これもよさそうです。
https://premium.gamepedia.jp/kindle/

Royal Institutionの動画の紹介:ウイルスは生きているか?初心者のためのブラックホール入門

科学の動画サイトはいろいろありますが、このブログでは時々 Royal Institution(英国王立研究所)のYouTube チャンネルの紹介をしています。これは面白いチャンネルです。是非定期的に視聴されることをおすすめします。聞き取りにくい時はChromeやBraveブラウザの機能拡張 Language Reactorをオンにして視聴するとよいでしょう(詳しくは固定ページの記事を末尾にペーストしておきますのでご覧ください)。https://www.youtube.com/c/TheRoyalInstitution/video
今日は、この動画リストから面白そうな動画を二本紹介します。

ウイルスは生きているか?
Carl Zimmerはアメリカのサイエンスライターでhttps://carlzimmer.com/
A Planet of Viruses: Third Edition(2021年発行) や進化についての本(「進化 生命のたどる道」岩波書店)などは有名です。動画はこちらです。
https://www.youtube.com/watch?v=Tryg5UCp6fI

初心者のためのブラックホール入門
A Beginner’s Guide to Black Holes with Amélie Saintonge
Amélie SaintongeさんはUniversity College London (UCL)のProfessor of Astrophysics in the Department of Physics & Astronomy の天文学の教授です。映画インターステラ―のブラックホールのスライドを見せながら、ブラックホールについてわかりやすく説明してくれます。動画はこちらです。
https://www.youtube.com/watch?v=dOGjpkv-fWw

以下はLanguage Reactorについての記事再録です。

2022/1/26
今日は昨日紹介したLanguage ReactorというChrome あるいはBraveの拡張機能をいろいろためしていました。この拡張機能のおすすめのYouTubeチャネルがここに
https://www.languagereactor.com/catalogue/youtube#language=en
列挙されています。列挙されているリンクをいろいろ開いてみると英語の勉強に役立つサイトが見つかると思います。
2022/1/25
このブログでは英語の動画をよく紹介しています。字幕を表示してご覧くださいということが多いのですが、字幕の表示法の一押しの紹介です。Chromeの拡張機能にLanguage Reactorというのがあります。これをChromeまたはBraveのブラウザにインストールしておけば、YouTubeやNetflixの動画を再生したときに、画面の右に英語字幕の文章が該当部分の前後を含めて表示され、画面には上に英語字幕、下に日本語訳が表示されます。字幕を保存もできますし、右の字幕文の単語を表示すれば辞書がポップアップして訳がでます。文全体の訳もでるようです。ChromeだけでなくBraveで拡張機能をChrome storeからダウンロードしてインストールすればBraveでも使えます。詳しくは後日ブログのほうに書きます。最強の語学学習ツールでしょう。

 

学部生レベルの古典物理学の演習書が個人送信資料にありました

学生のとき本屋でみかけた物理学の問題集(解答付)が個人送信資料にありました。
みすず書房で検索しているときにみつけたのでリンクを紹介しておきます。
これは英国ケンブリッジ大学の二年生の期末に行われる自然科学優等試験 Triposの第一部で出題された問題を元にして作成された、物理学を学ぶ人のための問題集です。
キャベンディッシュ研究所のスタッフが集めた問題からなっています。
東京都立大学と名古屋大学の先生が訳して解答をつけてくださった本で演習に役立つ本だと思います。
以下が国立国会図書館デジタルコレクションの個人送信資料のリンクです。
キャベンディッシュ物理学 : トライポスの問題と解法 第1
https://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/2422278
キャベンディッシュ物理学 : トライポスの問題と解法. 第2
https://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/2422304
の二冊です。

私は最初のケンブリッジ大学滞在ではCambridge大学の動物学教室に所属していたので、キャベンディッシュ研究所(移転する前の建物)は隣でした。ここにワトソンやクリックがいたんだなと歩き回っていたのを思い出します。実験でCell Sorterを借りる時、依頼のために電話した先はJames Watson さんでした。電話をすると開口一番、ワトソンさんが、私はあのDNAのワトソンではないので間違わないようにとおっしゃったのを覚えています。同姓同名の研究者の方で、よくまちがえられるのだそうです。私の借りていた家の大家さんはCrickの家の隣に住んでいて、Crickの住んでいた家には軒下にらせんの飾りがぶら下げてありました。