live第3部では、化学賞について杉田有治さん(理化学研究所)に「計算機で化学する?今年のノーベル化学賞と『京』コンピュータ」というタイトルでお話しいただきました。Warshel)氏の3名です。今回の化学賞の受賞理由は「複雑な化学システムを解明するためのマルチスケールモデルの開発」です。「化学」といえば白衣を着ての「実験」や「化学反応」を思い浮かべる方が多いと思います。今回の研究は物理化学の法則に従う理論式に基づいて、計算機(コンピュータ)を用いてシミュレーションを行う「計算化学」というものです。計算可能な分子モデルに置き換えて考えます。実際に薬品を使う実験ではないので、お話しいただいた杉田さんも最近は白衣を着ていないとのことでした。計算化学には2つの方法があります。量子力学を基盤とする量子化学と、古典的計算を行い分子の運動を扱う分子力学/分子動力学というものです。これらの理論によってタンパク質の性質を計算しようとします。ところが、量子化学計算にはたくさんの原子や分子でできた空間の振る舞いを正確に計算しようとすると、計算時間がとてつもなく長くなってしまうという弱点があります。精度が高くありません。そこで考えられたのが今回のマルチスケールモデルです。これは、巨大なタンパク質である酵素の中で、化学反応に直接関わる部分のみを量子化学計算で精密に行い、それ以外の部分を分子力学で簡略化して計算するというものです。計算と古典的計算の良い部分を組み合わせた方法だと言えます。生体分子の分野でのシミュレーション技術の発展に大きく貢献しています。ちなみに今回のノーベル化学賞の研究が行われた1970年代と比べて、現在の世界最速のコンピュータによる計算速度は数億倍にもなっているそうです。コンピュータ「京」を用いたシミュレーションにおいても当時と比べれば分子サイズで数万倍の規模になっています。基本的な概念や理論方程式は同じだそうです。科学・医学などの分野での研究がより進むようになると良いですね。