Name: Roman 3D / VR environnement interactif pour MD simulations, visualisation et danalyse (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 29 s
Description: Découvrez une méthode de visualisation 3D/VR interactive pour simuler et analyser des nanostructures en dynamique moléculaire accélérée par GPU. Ce système innovant facilite la recherche en science des matériaux.

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Nous tenons à remercier chaleureusement le Dr Oliver Kreylos de l’Institut d’analyse et de visualisation des données de l’UC Davis pour l’inspiration originale et le soutien considérable qui nous ont été fournis lors de la création de ce système. Ses conseils et son aide ont été essentiels à notre succès.
Nous tenons également à remercier le programme NSF BRIGE d’avoir financé ce projet. Ce matériel est basé sur des travaux soutenus par la National Science Foundation dans le cadre de la subvention n° 1032653.

<ol><li>Kreylos website, O. Low-Cost VR 3D/VR tutorial. , University of California Davis. Davis, CA. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://idav.ucdavis.edu/~okreylos/ResDev/LowCostVR/index.html">http://idav.ucdavis.edu/~okreylos/ResDev/LowCostVR/index.html</a> (2013).</li>
<li>Doblack, B. N., Flores, C., Matlock, T., Dávila, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+emergence+of+immersive+low-cost+3D+virtual+reality+environments+for+interactive+learning+in+materials+science+and+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Res.+Soc.+Symp.+Proc%22%5BJournal%5D)">The emergence of immersive low-cost 3D virtual reality environments for interactive learning in materials science and engineering.</a> Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1320, (2011).</li>
<li>Flores, C., Matlock, T., Dávila, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancing+materials+research+through+innovative+3D+environments+and+interactive+manuals+for+data+visualization+and+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Res.+Soc.+Symp.+Proc%22%5BJournal%5D)">Enhancing materials research through innovative 3D environments and interactive manuals for data visualization and analysis.</a> Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1472, (2012).</li>
<li>IR tracking camera and software source. , Naturalpoint. U.S.A. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.naturalpoint.com/optitrack">http://www.naturalpoint.com/optitrack</a> (2013).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+goggle+source%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">3D goggle source.</a> , Ilixco. U.S.A. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.i-glassesstore.com/dlp3d-wireless-2set.html">http://www.i-glassesstore.com/dlp3d-wireless-2set.html</a> (2013).</li>
<li>Kreylos, O. Nanotech Construction Kit. , University of California Davis. Davis, CA. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://idav.ucdavis.edu/~okreylos/ResDev/NanoTech/index.html">http://idav.ucdavis.edu/~okreylos/ResDev/NanoTech/index.html</a> (2013).</li>
<li>Compute Unified Device Architecture (CUDA). , U.S.A. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.nvidia.com/object/cuda_home_new.html">http://www.nvidia.com/object/cuda_home_new.html</a> (2013).</li>
<li>Graphics Processing Unit (GPU) computing. , U.S.A. Available from: <a target="_blank" href="http://www.nvidia.com/object/what-is-gpu-computing.html">http://www.nvidia.com/object/what-is-gpu-computing.html</a> (2013).</li>
<li>GPU applications. , U.S.A. Available from 
 <a target="_blank" href="http://www.nvidia.com/object/gpu-applications.html?mDicS">http://www.nvidia.com/object/gpu-applications.html?mDicS</a> (2013).</li>
<li>“3D/VR Visualization System - Startup and Shutdown Protocol” and “3D/VR Visualization System – CNT Modeling Example” documents. , University of California Merced. Merced, CA. Available from: 
 <a target="_blank" href="https://eng.ucmerced.edu/people/ldavila/home/3d-vr-visualization-system-dissemination-of-research-results-and-products">https://eng.ucmerced.edu/people/ldavila/home/3d-vr-visualization-system-dissemination-of-research-results-and-products</a> (2013).</li>
<li>MDCASK molecular dynamics code. , Livermore National Laboratory. Livermore, CA. Available from: 
 <a target="_blank" href="https://asc.llnl.gov/computing_resources/purple/archive/benchmarks/mdcask">https://asc.llnl.gov/computing_resources/purple/archive/benchmarks/mdcask</a> (2013).</li>
<li>LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) molecular dynamics code. , Steve Plimpton. Albuquerque, NM. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://lammps.sandia.gov">http://lammps.sandia.gov</a> (2014).</li>
<li>Feuston, B. P., Garofalini, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Empirical+three-body+potential+for+vitreous+silica%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Empirical three-body potential for vitreous silica.</a> J. Chem. Phys. 89 (9), 5818-5824 (1988).</li>
<li>Dávila, L. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transformations+in+the+medium-range+order+of+fused+silica+under+high+pressure%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Transformations in the medium-range order of fused silica under high pressure.</a> Phys. Rev. Lett. 91 (20), 2055011-2055014 (2003).</li>
<li>Doblack, B. N. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDoblack%2C+BN+%22The+structure+and+properties+of+silica+glass+nanostructures+using+novel+computational+systems%22">The structure and properties of silica glass nanostructures using novel computational systems</a>. , University of California Merced. Merced, CA. (2013).</li>
<li>NanospringCarver. , University of California Merced. Merced, CA. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://eng.ucmerced.edu/people/ldavila/home/nanospring-models-via-matlab-nanospringcarver-dissemination-of-research-results-and-products">http://eng.ucmerced.edu/people/ldavila/home/nanospring-models-via-matlab-nanospringcarver-dissemination-of-research-results-and-products</a> (2013).</li>
<li>Meagher, K. A., Doblack, B. N., Ramirez, M., Dávila, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scalable+nanohelices+for+predictive+studies+and+enhanced+3D+visualization%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Scalable nanohelices for predictive studies and enhanced 3D visualization.</a> J. Vis. Exp. In-Press, Forthcoming.</li>
<li>Visualize Molecular Dynamics (VMD). Open source molecular visualization software. , U.S.A. Available from:
 <a target="_blank" href="http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd">http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd</a> (2013).</li>
<li>ImageMagick. , U.S.A. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.imagemagick.org">http://www.imagemagick.org</a> (2013).</li>
<li>FFmpeg. Open source multimedia file converter. , U.S.A. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.ffmpeg.org">http://www.ffmpeg.org</a> (2013).</li>
<li>Interactive Molecular Dynamics Simulation. Theoretical and Computational Biophysics Group. , U.S.A. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/imd">http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/imd</a> (2014).</li>
<li>Molecular Control Toolkit. Aquaria: Integrating Sequences, Features, and 3D Structures. , Australia. c2013-2014 Available from: 
 <a target="_blank" href="http://aquaria.ws">http://aquaria.ws</a> (2014).</li>
<li>Nano-D Research Group. Algorithms for Modeling and Simulation of Nanosystems. , France. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://nano-d.inrialpes.fr">http://nano-d.inrialpes.fr</a> (2014).</li>
<li><a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((University+of+California+Television+%28UCTV%29%5BTitle%5D)+AND+%22Our+Digital+Life+series%3A+The+Future%3A+Teaching+and+Life-Saving+Tools+episode%22%5BJournal%5D)">University of California Television (UCTV).</a> Our Digital Life series: The Future: Teaching and Life-Saving Tools episode. , University of California. U.S.A. Available from: <a target="_blank" href="http://www.uctv.tv/search-details.aspx?showID=23734">http://www.uctv.tv/search-details.aspx?showID=23734</a> (2013).</li>
</ol>

Les auteurs déclarent qu&#39;ils ne ont aucun intérêt financier concurrentes.

Éléments essentiels à la réussite de l&#39;installation et l&#39;utilisation du système de visualisation 3D / VR sont détaillées dans l&#39;environnement physique et de conception et de considérations spéciales dans les matériaux supplémentaires. Considérations d&#39;installation importants incluent la hauteur d&#39;affichage 3D pour la commodité de permanent à long terme ou de l&#39;usage assis, maximisés suivi caméra montée hauteur pour créer un grand espace 3D de travail, la caméra d...

La science des matériaux est un domaine interdisciplinaire qui examine les relations structure-propriété dans la matière pour leur application à de nombreux domaines de la science et de l&#39;ingénierie. Comme les relations structure-propriété sont étudiées par des simulations informatiques, en plus de l&#39;expérimentation, des outils informatiques offrent des caractéristiques complémentaires qui peuvent améliorer les efforts de recherche. Alors que les nanomatériaux sont d&#39;intérêt pour les scientifiques et ont une valeur rédemptrice pour leur impact social potentiel, ce régime de taille se heurte à de nombreux défis trouvés notamment dans l&#39;expérimentation. Les simulations informatiques permettent aux scientifiques et ingénieurs d&#39;effectuer des tests spécialisés dans une grande variété d&#39;environnements limités seulement par le temps et les ressources de calcul. Dynamique moléculaire (MD) simulations permettent en temps opportun et des échelles de longueur d&#39;étudier les phénomènes d&#39;intérêt dans de nombreux nanomatériaux. Simulations développer l&#39;étude des matériaux en éliminant les contraintes de til laboratoire de physique, mais de nombreux outils informatiques manquent accessibles, des interfaces intuitives pour la recherche. Amélioration de l&#39;affichage graphique des modèles, algorithmes de calcul efficaces, et l&#39;unité de traitement graphique (GPU) informatique basée compléter les efforts actuels de simulation. Ces nouveaux dispositifs graphiques combinent avec des unités centrales de traitement efficace pour permettre des calculs mathématiques intensifs à accomplir par le GPU. Il en résulte une accélération efficace de calcul de l&#39;ordre de 10x accompagnée d&#39;une réduction de la consommation de puissance allant jusqu&#39;à 20x. Le but de ce projet de recherche était de développer et mettre en œuvre un nouvel outil pour les enquêtes sur les nanosciences qui se connecte directement une interface interactive à des simulations MD, l&#39;analyse en science des matériaux et la visualisation 3D. Ce système innovant avec des capacités uniques et puissantes analyse a été utilisé pour la recherche à l&#39;échelle nanométrique et de l&#39;éducation à l&#39;UC Merced, avec des implications directes à d&#39;autres rel<html> domaines de la tige és tels que la nanotechnologie, la physique, la biologie et la géologie et bénéfice ultime à l&#39;éducation et la société. Le système de visualisation 3D / VR a été mis en œuvre à la fois comme un instrument de recherche et d&#39;enseignement qui permet la création et la manipulation de structures atomiques dans une réalité virtuelle 3D interactive (VR) environnement. Le système a été créé à partir d&#39;un ensemble de coût relativement faible et les composants accessibles suivant le modèle développé à l&#39;origine par le Dr Oliver Kreylos à l&#39;UC Davis 1. Ci-dessous une photo de la mise en page finale 3D / Système de visualisation VR, avec des composants importants marqués (Figure 1). Ce système a été initialement créé à des fins d&#39;éducation à l&#39;UC Merced en 2009. La mise en œuvre du système 3D d&#39;origine / VR a donné lieu à des publications évaluées par les pairs 2-3. Tableau 1 ci-dessous résume les principales caractéristiques pour chaque élément du système de visualisation 3D / VR. MÉNAGEMENT &quot;fo: keep-together.within-page =&quot; always &quot;&gt; <img alt="Figure 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51384/51384fig1highres.jpg" width="500" /> Figure 1. 3D / Système de visualisation VR et composantes principales (gauche) dans le Laboratoire de recherche Davila à UCM et les dispositifs de visualisation (à droite). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51384/51384fig1highres.jpg" target="_blank">Se il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Article </td><td> Composant </td><td> Fonctionnalité dans le système </td></tr><tr><td> Un </td><td> TV 3D </td><td> Affichage 3D de structures moléculaires modélisées et les menus à l&#39;écran. </td></tr><tr><td> B </td><td> Infrarouge (IR) caméras de suivi 4 </td><td> Caméras IR positions de piste des lunettes de vision Wiimote et 3D dans le mode d&#39;espace de travail en face de la télévision 3D, permettant virTual manipulation 3D des structures affichées. </td></tr><tr><td> C </td><td> Suivi PC </td><td> Exécute IR logiciel de suivi de la caméra et transmet positions de lunettes Wiimote et 3D à l&#39;ordinateur de modélisation. </td></tr><tr><td> Ré </td><td> Wiimote </td><td> Utilisé pour la gestion à l&#39;écran de logiciels de modélisation et de manipuler des structures dans un environnement virtuel en 3D. </td></tr><tr><td> E </td><td> Lunettes 3D 5 </td><td> Synchronisé avec le signal TV 3D IR, permettra vue 3D de la structure. Position suivis par les caméras IR pour vision précise de 3D. </td></tr><tr><td> Fa </td><td> Modélisation PC </td><td> Exécute NCK / VRUI modélisation 3D et l&#39;affichage des logiciels 6, accepte les signaux lunettes / position et de contrôle Wiimote pour créer précise vue 3D de la structure moléculaire. </td></tr></tbody></table> Tableau 1. Fonctionnalité des principaux éléments du système de visualisation 3D / VR au UCM. Description du système de visualisation 3D / VR et composants de base: / VR Visualisation Présentation du système 3D - La 3D / VR Visualization System se compose d&#39;un ensemble de caméras infrarouges et un logiciel de suivi fonctionnant en liaison avec le logiciel de modélisation 3D pour permettre à un utilisateur de créer de façon interactive 3D des structures moléculaires. Les caméras et les logiciels IR suivre la position 3D d&#39;une Wiimote et 3D lunettes de vision en utilisant des marqueurs infrarouges, et passent à présent le logiciel de modélisation. Le logiciel de modélisation utilise les signaux de commande Wiimote et le mouvement pour générer des structures moléculaires 3D visible en utilisant la combinaison d&#39;un grand format de la télévision 3D avec des lunettes 3D synchronisés et à chenilles. Il en résulte un espace de travail 3D réalité virtuelle à l&#39;intérieur de laquelle l&#39;utilisateur peut créer et manipuler dynamiquement les structures moléculaires virtuelles qui reflètent le comportement physique du monde réel sur la base de forces inter-atomiques utilisés dans le logiciel de modélisation (figure 2). Considerati spécialesons pour la mise en place de ce système peut être trouvé dans les matériaux supplémentaires. <img alt="Figure 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51384/51384fig2highres.jpg" width="500" /> Figure 2. Étude nanomatériaux de silice en utilisant le système de visualisation 3D / VR. (A) Un chercheur crée un modèle de cristobalite initial (cristallin) avant simulations à base de GPU. (B) Lors de l&#39;exécution d&#39;une procédure simulée MD fondre trempe sur le modèle représenté en (a), un autre chercheur obtient un modèle de verre de silice (non cristalline). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51384/51384fig2highres.jpg" target="_blank">Se il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.</a> 3D / VR Visualisation Enhancement System - MD Simulation Capability: Dynamique moléculaire des systèmes de simulation sont couramment mises en œuvre dans unMode multi-nodal, ce est une grande charge de travail est distribué ou parallélisée parmi des dizaines de milliers de processeurs. Récemment, des possibilités supplémentaires pour le calcul scientifique accélérée ont surgi sur l&#39;évolution du traitement de l&#39;infographie. Ces progrès incluent une interface logicielle permettant aux scientifiques de profiter de la nature hautement parallèle de la puissance de traitement intrinsèque à puces graphiques. Avec l&#39;avènement de l&#39;Unified Device Architecture Compute ou CUDA 7, les scientifiques peuvent utiliser les GPU 8 pour améliorer la vitesse à laquelle les problèmes sont résolus, tout en réduisant le coût des infrastructures. Un GPU typique peut avoir l&#39;équivalent de centaines de milliers de noyaux ou «nœuds» de traitement des informations, et comme ceux-ci peuvent être utilisés chacun en parallèle, une solution bien codée peut fournir jusqu&#39;à 1,000x accélération débit contre son homologue multi-core . Bien que pas tous les problèmes est bien adapté à cette approche, simulations de DM actuelles ont vu jusqu&#39;à 15x performances débit gagne 9. Détails sur le système de visualisation MD-GPU amélioration 3D / VR peuvent être trouvés dans les matériaux supplémentaires.

<table><tbody><tr><td>Téléviseur DLP haute définition Samsung 61 » compatible 3D</td><td>Samsung</td><td><a href="http://www.samsung.com/us/video/tvs">http://www.samsung.com/us/video/tvs</a></td><td>Voir la section 3 du protocole (étape 3.2)&nbsp ; (Téléviseur grand format compatible 3D)</td></tr><tr><td>Ordinateur de modélisation Alienware Area51 750i</td><td>Alienware</td><td><a href="http://www.alienware.com/">http://www.alienware.com</a></td><td>Voir la section 1 du protocole (étape 1.1)&nbsp ; (Ordinateur de modélisme)</td></tr><tr><td>Ordinateur de suivi HP EliteBook 8530w</td><td>HP</td><<td>a href="http://www.hp.com/">http://www.hp.com</a></td><td>Voir la section 2 du protocole (étape 2.3)&nbsp ; (Ordinateur de suivi)</td></tr><tr><td>V100 :R2 Caméras de suivi IR (3)</td><td>Naturalpoint</td><td><a href="http://www.naturalpoint.com/optitrack/products/v100-r2/">http://www.naturalpoint.com/optitrack/products/v100-r2/</a></td><td>Voir la section 2 du protocole (étape 2.1) et la référence [4]&nbsp ; (Caméras de suivi)</td></tr><tr><td>Logiciel de suivi IR</td><td>Naturalpoint</td><td><a href="http://www.naturalpoint.com/optitrack/software/">http://www.naturalpoint.com/optitrack/software/</a></td><td>Voir la section 2 du protocole (étape 2.3) et la référence [4]&nbsp ; (Logiciel de suivi)</td></tr><tr><td>Lunettes 3D et émetteur de synchronisation 3D TV IR</td><td>Ilixco</td><td><a href="http://www.i-glassesstore.com/dlp3d-wireless-2set.html">http://www.i-glassesstore.com/dlp3d-wireless-2set.html</a></td><td>Voir la section 3 du protocole (étape 3.2) et la référence [5]&nbsp ; (lunettes 3D)</td></tr><tr><td>Manette Wiimote 3D</td><td>Nintendo</td><td><a href="http://www.nintendo.com/wii">http://www.nintendo.com/wii</a></td><td>Voir la section 3 du protocole (étape 3.2)&nbsp ; (Wiimote)</td></tr><tr><td>VRUI, NCK et logiciels de modélisation 3D/VR associés</td><td>Logiciels open source</td> <td><a href="http://idav.ucdavis.edu/~okreylos/ResDev/NanoTech/index.html">http://idav.ucdavis.edu/~okreylos/ResDev/NanoTech/index.html</a></td><td>Voir la section 1 du protocole (étape 1.3) et les références [1,6]&nbsp ; (VRUI, NCK)</td></tr><tr><td>Logiciel de dynamique moléculaire LAMMPS</td><td>Logiciel open source</td><td><a href="http://lammps.sandia.gov/">http://lammps.sandia.gov/&nbsp ; </a></td><td>Voir la section 5 du Protocole (étape 5.2) et la référence [12]&nbsp ; (LAMMPS)</td></tr><tr><td>Code et fichiers du programme NanospringCarver</td><td>UC Merced - open source</td><td><a href="http://tinyurl.com/qame8dj">http://tinyurl.com/qame8dj</a></td><td>Voir la section 5 du protocole (étape 5.4) et les références [16-17]&nbsp ; (NanospringCarver)</td></tr><tr><td>Fichiers MATLAB GUI</td><td>UC Merced - open source</td><td><a href="http://tinyurl.com/qame8dj">http://tinyurl.com/qame8dj</a></td><td>Voir la section 5 du protocole (étape 5.4) et les références [16-17]&nbsp ; (NanospringCarver)</td></tr><tr><td>Fichier d’entrée atomistique en verre en vrac</td><td>UC Merced - open source</td><td><a href="http://tinyurl.com/qame8dj">http://tinyurl.com/qame8dj</a></td><td>Voir la section 5 du protocole (étape 5.4) et les références [16-17]&nbsp ; (NanospringCarver)</td></tr></tbody></table>

roman 3d / vr environnement interactif pour md simulations, visualisation et d&#39;analyse

Novel 3D/VR Interactive Environment for MD Simulations, Visualization and Analysis

Le développement croissant de l&#39;informatique (matériel et logiciel) dans les dernières décennies a eu un impact de la recherche scientifique dans de nombreux domaines, y compris la science des matériaux, la biologie, la chimie et la physique parmi beaucoup d&#39;autres. Un nouveau système de calcul pour la simulation précise et rapide et 3D / VR visualisation des nanostructures est présenté ici, l&#39;aide de l&#39;open-source dynamique moléculaire (MD) programme informatique LAMMPS. Cette méthode de calcul alternatif utilise des processeurs graphiques modernes, la technologie NVIDIA CUDA et codes scientifiques spécialisés pour surmonter les obstacles de vitesse de traitement communs aux méthodes de calcul traditionnelles. En conjonction avec un système de réalité virtuelle utilisée pour modéliser les matériaux, cette amélioration permet l&#39;ajout de capacité de simulation MD accéléré. La motivation est de fournir un environnement de recherche roman qui permet simultanément la visualisation, la simulation, la modélisation et l&#39;analyse. L&#39;objectif de la recherche est d&#39;étudier la structure et les propriétés de l&#39;azote inorganiqueanostructures (par exemple, nanosprings de verre de silice) dans des conditions différentes en utilisant ce système de calcul innovante. Le travail présenté décrit une description du système de visualisation 3D / VR et les composants de base, un aperçu des considérations importantes comme l&#39;environnement physique, de détails sur la configuration et l&#39;utilisation du nouveau système, une procédure générale pour l&#39;amélioration MD accélérée, informations techniques et remarques pertinentes. L&#39;impact de ce travail est la création d&#39;un système informatique unique combinant des matériaux à l&#39;échelle nanométrique simulation, la visualisation et l&#39;interactivité dans un environnement virtuel, qui est à la fois un instrument de recherche et d&#39;enseignement à l&#39;UC Merced.

Cette 3D / VR Visualization System offre de nouvelles possibilités pour la conduite des études de sciences des matériaux. Comme cet environnement immersif fonctionne en temps réel, sous la forme d&#39;entrée et d&#39;affichage 3D, le chercheur est présenté avec un instrument entièrement interactif nanométriques 2. En suivant le protocole présenté ici, un nanoruban hélicoïdal de silice a été créée dans cette étape par étape. Un aperçu de cette structure produite à partir LAMMPS MD est représenté sur la <strong...

Un nouveau système de calcul comprenant une simulation de dynamique moléculaire accélérée par GPU et la visualisation, l’analyse et la manipulation 3D/VR de nanostructures a été mis en œuvre, représentant une nouvelle approche pour faire progresser la recherche sur les matériaux et promouvoir des investigations innovantes et des méthodes alternatives pour en savoir plus sur les structures de matériaux dont les dimensions sont invisibles à l’œil humain.

Roman 3D / VR environnement interactif pour MD simulations, visualisation et d&#39;analyse

The increasing development of computing (hardware and software) in the last decades has impacted scientific research in many fields including materials ...

L'objectif général de cette procédure est de visualiser et d'analyser le comportement tridimensionnel de nanostructures dans le monde réel. Cela est réalisé en créant d'abord un système de visualisation 3D interactif doté de capacités de simulation. La deuxième étape consiste à construire et à étudier des nanostructures 3D dans un environnement interactif.Ensuite, une structure hélicoïdale nanométrique en 3D est préparée à partir d'un matériau massif choisi et le système est utilisé pour effectuer des simulations de traction ou d'autres types de simulations. La dernière étape consiste à visualiser et analyser le comportement atomique tridimensionnel résultant dans le monde réel de la nanostructure. En définitive, le système de visualisation 3D présenté dans cette étude peut être utilisé pour étudier des nanostructures réalistes par des simulations de dynamique moléculaire, ou simulations DM, dans le cadre de recherches sur l'innovation des matériaux.J'ai eu l'idée de cette méthode à l'université de Californie à Davis, lorsque je collaborais avec le Dr. Oliver k Craigo sur l'utilisation de cette technologie pour la recherche et l'apprentissage, particulièrement dans le domaine des s

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Paradigme classique conditionnement de la peur a été adapté pour les participants humains dans un contexte de réalité virtuelle immersive. L'utilisation d'un paradigme de la discrimination, la peur conditionnée, queue et rétention de la mémoire contexte, et l'extinction a été mesurée avec la réponse à la dynamique de conductance de la peau des serpents et des araignées virtuelles (les stimuli conditionnés) dans deux contextes distincts virtuel.

Conditionnement de la peur humaine, à l&#39;immersion en 3 dimensions pleine réalité virtuelle

Dans cette étude, les auteurs rapportent pour la première fois un roman 3D immersive et interactive neuronavigation (3D-IIN) par l'impact d'une crise de migraine spontanée des maux de tête dans le système du cerveau d'un patient in vivo μ-opioïdes.

3D-Neuronavigation<em&gt; In Vivo</em&gt; Dans le cerveau d&#39;un patient pendant une spontanée migraine

Nous démontrons la manipulation précise de molécules organiques individuelles sur une surface métallique avec la pointe d’un microscope à sonde à balayage piloté en 3D par la main de l’expérimentateur à l’aide d’un système de capture de mouvement et de lunettes de réalité virtuelle totalement immersives.

Manipulation de l&#39;unité Molécules contrôlée main via un microscope à balayage de la sonde avec une interface de réalité virtuelle 3D

Le pipeline décrit est conçu pour la segmentation des ensembles de données de microscopie électronique plus grands que les gigaoctets, afin d'extraire des morphologies de cellules entières. Une fois que les cellules sont reconstruites en 3D, un logiciel personnalisé conçu autour de besoins individuels peut être utilisé pour effectuer une analyse qualitative et quantitative directement en 3D, en utilisant également la réalité virtuelle pour surmonter l'occlusion de vue.

Une méthode pour la reconstruction 3D et l'analyse de la réalité virtuelle des cellules gliales et neuronales

Ici, nous présentons une configuration matérielle et logicielle open source simplifiée pour étudier l’apprentissage spatial de la souris à l’aide de la réalité virtuelle (VR). Ce système affiche une piste linéaire virtuelle vers une souris retenue par la tête fonctionnant sur une roue en utilisant un réseau de microcontrôleurs et un ordinateur monocarte exécutant un logiciel graphique Python facile à utiliser.

Un système de réalité virtuelle open-source pour la mesure de l’apprentissage spatial chez des souris retenues par la tête

Visual Dynamics est un outil open-source qui accélère les implémentations et l’apprentissage dans la simulation de dynamique moléculaire à l’aide de Gromacs. Le protocole présenté vous guidera à travers les étapes pour effectuer une simulation protéine-ligand préparée dans ACPYPE avec facilité et les étapes générales vers d’autres modèles de simulation.

Nouvelles fonctionnalités de Visual Dynamics 3.0

La cryo-tomographie électronique (cryo-ET) permet de visualiser en 3D l’ultrastructure cellulaire à une résolution nanométrique, mais la segmentation manuelle reste longue et complexe. Nous présentons un nouveau flux de travail qui intègre un logiciel de réalité virtuelle avancé pour segmenter les tomogrammes cryo-ET, démontrant ainsi son efficacité grâce à la segmentation des mitochondries dans les cellules de mammifères.

Exploiter la réalité virtuelle pour la segmentation et l’analyse immersives des données de cryo-tomographie électronique

Cet article présente un système de reconstruction 3D photoréaliste à l’aide d’images à 360 degrés, de projections gaussiennes et d’intégration de la réalité virtuelle. L’approche peut être appliquée à différentes applications telles que l’éducation, la simulation d’environnements d’apprentissage ; la construction, pour simuler des travaux hors site et récupérer des métriques ; ou la santé, pour former les personnes autistes aux tâches de la vie quotidienne.

Paysages savants photoréalistes pour la réalité augmentée

Une méthode généralisée, conforme à FAIR, est présentée aux chercheurs experts du domaine souhaitant intégrer des outils de simulation et de traitement de données dans des flux de travail automatisés pour des expériences virtuelles 3D. Un exemple de neutronique montre la configuration d’une instance Galaxy locale, l’enveloppement d’OpenMC et des outils de conversion de fichiers, le lancement de flux de travail depuis Omniverse et la visualisation des sorties 3D converties.

Intégration des flux de travail automatisés de simulation avec la visualisation 3D pour des expériences virtuelles dans le métavers

La modélisation précise des structures nanohelical est important pour les études de simulation prédictive de déboucher sur des applications de la nanotechnologie. Actuellement, des logiciels et des codes sont limités dans la création de modèles hélicoïdaux atomiques. Nous présentons deux procédures visant à créer des modèles de nanohelical atomiques pour les simulations, et une interface graphique pour améliorer la recherche grâce à la visualisation.

Nanohelices évolutives pour les études de prévision et le renforcement de la visualisation 3D

Découvrez une méthode de visualisation 3D/VR interactive pour simuler et analyser des nanostructures en dynamique moléculaire accélérée par GPU. Ce système innovant facilite la recherche en science des matériaux.

Roman 3D / VR environnement interactif pour MD simulations, visualisation et d'analyse

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