Name: 소설 3D / MD 시뮬레이션, 시각화 및 분석을위한 VR 대화 형 환경 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-18T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 29 s
Description: 학습하세요 GPU 가속 분자 동역학 시뮬레이션과 3D VR 시각화를 통합한 계산 시스템을 활용하여 나노구조의 원자적 거동을 실시간으로 분석하고 탐색하는 방법. 이 기술은 재료 혁신 연구에 혁신적인 접근법을 제공합니다.

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UC Davis Institute for Data Analysis and Visualization의 Oliver Kreylos 박사가 이 시스템을 만드는 데 영감을 주고 광범위한 지원을 해준 것에 대해 감사의 뜻을 전합니다. 그의 조언과 도움은 우리의 성공에 중요한 역할을 했습니다.
우리는 또한 이 프로젝트에 자금을 제공한 NSF BRIGE 프로그램에 감사드립니다. 이 자료는 Grant No. 1032653에 따라 National Science Foundation의 지원을 받는 작업을 기반으로 합니다.

1. 모델링 PC에 3D / VR 모델링 소프트웨어 설치 <ol><li> (우분투 86 / AMD64는 하드웨어에 따라) 모델링 PC에 리눅스 기반의 운영 체제를 설치합니다. </li><li> 베이스 LINUX 운영 체제를 수정한다. <ol><li> 라이브러리를 설치하고 필요에 따라 기능을 추가 할 수 있습니다. </li></ol></li><li> VRUI 및 NCK 3D / 모델링 PC 6 VR 모델링 소프트웨어를 설치합니다. <ol><li> 모든 모델링 소프트웨어 컴포넌트들의 최신 버전을 얻기 위해 관련 웹 사이트를 확인 1,6-. </li><li> , 컴파일 구성하고 VRUI을 테스트합니다. </li><li> 설치 및 NCK을 테스트합니다. </li></ol></li></ol> 2. 추적 시스템 (1)을 설정 <ol><li> 마운트 IR 추적 카메라 (4) <ol><li> 최고의 커버리지 천장 근처의 3D TV의 전면 모서리 바로 위에 견고한 카메라 서스펜션 프레임을 만듭니다. 직접 전면 모서리와 3D TV의 전면 중앙 위에서 회전 마운트에 장착 3 카메라. 확인 각 카메라의 커버리지 각도 단지 gTV의 표면을 razes. </li><li> 3D TV의 앞쪽에 넓은 범위의 각도 (45도)을 가지고 평행 카메라를 목표로한다. 3 차원 TV의 전면에 수직 좁은 범위의 각도 (30도)를 사용합니다. 원하는 3D 작업 공간 내에서 최대 중첩을 허용하라. 확인이 성공적으로 물체 추적 할 적어도 두 개의 카메라 (도 3)의 관점에서이다. <img alt="그림 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51384/51384fig3highres.jpg" width="500" /> 그림 3. IR 추적 카메라 적용 범위가 TV 앞에 3D 작업 공간을 극대화 할 수 있습니다. 부품 (A)와 (B)를 3D / VR 시각화 시스템의 대한 전면 및 측면 모습을 보여줍니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51384/51384fig3highres.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오 .</a> </li></ol></li><li> 적절한를 만드는 데 필요한 경우 대체 카메라 배치와 실험3D 작업 공간. 수직 카메라 장착 거리가 제한된 경우이 필요할 수 있습니다. </li><li> 설치 및 보정 추적 소프트웨어 <ol><li> 포함 된 설치 매뉴얼을 사용하여 추적 컴퓨터에서 OptiTrack 강체 툴킷을 설치합니다. </li><li> 설정 임계 값, 노출, 조명 환경에 따라 값 및 추적 소프트웨어 설명서에 설명 된대로, 최고에 캡처 품질을 설정합니다. </li><li> 지팡이 캡처, 3D 작업 공간에서 다른 모든 반사 물질을 제거 할주의하십시오. 반사 지팡이 카메라 중첩 작업 영역 전체에 부드럽게 이동합니다. 표준 때까지 반복 &quot;0.5&quot;이하의 에러를 의미하고 교정 파일을 저장 얻을 수있다. </li><li> 3D 추적 작업 영역은 시스템 좌표 원점 설정하는 접지면을 설정한다. 추적 소프트웨어 설명서에 설명 된대로 정의의 Wiimote와 3D 고글은 객체를 추적. </li></ol></li><li> 전체 VRUI 교정 <ol><li> TRACKIN을 받아 VRUI 설정추적 컴퓨터에서 g 정보를 제공합니다. </li><li> DeviceTest 보정 유틸리티를 사용하여 VRUI에 추적 기능을 확인하십시오. </li><li> 좌표계 VRUI 3D 디스플레이 및 추적 소프트웨어를 맞 춥니 다. </li><li> AlignTrackingMarkers 정렬 소프트웨어를 사용하여 추적의 Wiimote 및 3D 고글의 설정 방향입니다. </li></ol></li></ol> 3. 사용하기 위해 3D 모델링 시스템 준비 <ol><li> 시작하기 전에 모든 반사 보석 (즉, 시계, 귀걸이, 금속 등)을 제거합니다. 화면에 집중하기 위해 필요한 교정 안경을 제거하지 마십시오. </li><li> 3D / VR 시각화 시스템의 장비를 조립 : <ol><li> 모델링 컴퓨터 </li><li> 추적 컴퓨터 </li><li> 대형 3D 지원 TV </li><li> 모델링 컴퓨터 및 3D TV 사이의 비디오 케이블 </li><li> 3D TV를위한 3D IR 이미 터 </li><li> 모델링 및 추적 시스템에 대한 이더넷 케이블 </li><li> 추적 뿔의 Wiimote (컨트롤러) </li><li>추적 뿔 3D 안경 (3D 고글) (5) </li></ol></li><li> 조심스럽게 만지거나에 부착 된 구형 IR 추적 마커를 움직이지 않도록주의하면서 모델링 컴퓨터에서 쉽게 도달 할 수있는 컨트롤러를 배치합니다. </li><li> 조심스럽게 (이전과 반사 마커에 닿지 않도록해야합니다) TV 스탠드에 3D 고글을 배치합니다. </li><li> 이 OFF 전원이 켜져있는 동안, 추적 3 컴퓨터 USB 포트로의 3D TV 위에 장착 IR 카메라에서 3 개의 USB 케이블을 연결합니다. </li><li> 3D TV 리모콘을 찾아 및 3D TV의 전면에 배치합니다. </li><li> 모델링 컴퓨터의 그래픽 카드 및 3D TV의 영상 입력 비디오 케이블을 연결한다. 또한, 3D TV에서 3D 동기화 출력을위한 3D IR 이미 터를 연결하고 TV에 이미 터가 고글이 사용되는 곳을 향해 가리키는, TV의 가까운쪽에 서 놓습니다. 교정 TV의 위치를​​ 이동하지 않도록주의해야합니다. </li><li> 욕실에 모델링 컴퓨터에 전원을 켜기 전에 3D TV를 ON컴퓨터에 의해 확인 올바른 인식. </li><li> 모델링 컴퓨터를 켭니다. 로그인 프롬프트로 모델링 컴퓨터를 부팅 한 후, 해당 계정에 모델링 컴퓨터 리눅스 시스템에 로그인합니다. </li><li> 모델링 컴퓨터 바탕 화면이 가능하면, &quot;정보 / I&quot;버튼을 누름으로써 비디오 케이블 연결 상태를 확인하는 3D TV 리모콘을 사용한다. 있는지 확인 왼쪽 상단 모서리에있는 TV 화면에 &quot;1920 × 1080 @ 60Hz에서&quot;. 그렇지 않은 경우, 3 차원 TV의 올바른 인식을 확립하기 위해 모델링 컴퓨터를 다시 부팅합니다. 또한 TV 리모컨 설정 메뉴를 사용하여, 3D 출력 모드 2에 있는지 확인합니다. </li><li> 모델링 컴퓨터 바탕 화면에서 여러 개의 탭으로 터미널 창을여십시오. </li><li> 추적 컴퓨터에서 명령 창에서 다음 &quot;ipconfig&quot;를 입력하여 이더넷 어댑터의 IP 주소를 확인합니다. </li><li> 모델링 컴퓨터에서 터미널 창 탭을 열고 VRDevices.cfg 파일 내에서 확인이 &quot;서버 이름&quot;정의추적 컴퓨터 이더넷 어댑터 IP 주소. </li><li> 필요한 경우, 추적 컴퓨터 이더넷 적응 일치 VRDevices.cfg에서 &quot;서버 이름&quot;IP 주소를 변경, 저장 및 VRDevices.cfg. </li><li> 추적 컴퓨터에서 OptiTrack 강체 도구 소프트웨어를 시작합니다. </li><li> 소프트웨어는 다음 완전히 열고 &quot;로드 교정 결과&quot;로 표시된 상단 메뉴 근처에 큰 버튼을 클릭 할 수 있습니다. </li><li> 를 찾아 적절한 카메라 보정 파일을 엽니 다. </li><li> 파일을로드 한 후, &quot;파일&quot;메뉴를 클릭하고 &quot;로드 강체 정의&quot;를 선택합니다. </li><li> 를 찾아 추적 컨트롤러와 3D 고글에 적합한 강체 정의 파일을 엽니 다. </li><li> 추적 소프트웨어의 오른쪽 창에서 다음 &quot;브로드 확인 나열된 포트 번호는 3883입니다 확인,&quot;스트리밍 &quot;이라는 섹션을 찾습니다&quot;VRPN 스트리밍 &quot;카테고리 아래 섹션을 확장 한VRPN 스트리밍 엔진 &quot;카테고리&quot;내부 박스 &quot;프레임 데이터를 캐스팅. </li><li> 모델링 컴퓨터에서, 컨트롤러가 직접 손에 또는 (2 초 거리 최대) 즉시 도달 중 하나입니다 있는지 확인하십시오. </li><li> 모델링 컴퓨터에서 이전이 세션에서 만든 터미널 창에서 탭을 불러로 이동 한 다음 &quot;./VRDeviceDaemon&quot;를 입력, 예를 들면, VRDeviceDaemon 소프트웨어를 시작합니다. </li><li> 에 프롬프트에 따라 활동이 성공하면, 윈도우가 이제 표시됩니다 &quot;버튼을 누르는 동시에 Wiimote의 1 &amp; 2를.&quot; &quot;VRDeviceServer가 : 클라이언트 연결을 위해 대기&quot;. </li></ol> NCK 소프트웨어 사용 4. 테스트 3D / VR 시각화 시스템 다음에 나오는 지침 구축하고 탄소 nanotu을 조작하는 방법을 다음 컨트롤러 도구 기능을 설정하기 위해 NCK 소프트웨어 온 스크린 메뉴를 사용하는 방법에 대해 간략하게 설명합니다구성 탄소 원자 (그림 4)에서 3D / VR 작업 공간에. 그 결과 채권 각도와 거리 (단계 4.4.10)을 측정하는 방법에 대한 지침은 10 온라인으로 사용할 수 있습니다. <img alt="그림 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51384/51384fig4highres.jpg" width="500" /> 탄소 나노 튜브를 연구하는 3D / VR 시각화 시스템 (탄소 나노 튜브)를 사용하여 그림 4. 학부 학생 사진 (A) -.. (F) 단일 벽 탄소 나노 튜브의 건축 과정을 보여 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51384/51384fig4highres.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오 .</a> <ol><li> 3.11 단계에서 생성 모델링 컴퓨터 단말 윈도우 내에서, 세 번째 탭을 선택한다. NCK 설치 디렉토리를 입력로 이동, NCK 소프트웨어를 시작하려면 : &quot;./NanotechConstructionKit -rootSection 로컬 호스트 -domainsize 36 &quot;. </li><li> 만지거나 부착 된 추적 마커를 풀어지지 않도록주의하면서 3D 고글에 넣고 컨트롤러를 선택합니다. 3D 고글을 보장하기 위해 헤드 / 고글보기 위치를 조정합니다 TV 디스플레이의 3D / VR보기를 허용, 동기 신호 방출기 3D TV IR을 받고 있습니다. </li><li> 위해 다음과 같이 컨트롤러의 버튼에 NCK 명령 연결을, 원자를 이동, 삭제, 추가 지정하는 도구 모음을합니다 : <ol><li> 다음 홈 버튼을 놓으면, 누르고 Wii​​mote의에 홈 버튼을 누르고, 탐색하고 &quot;도구를 오버라이드 (override)&quot;메뉴 항목을 선택하여 주 NCK 화면 메뉴를 불러옵니다. 이것은 서로 독립적으로 컨트롤러에서 다른 버튼에 명령을 할당 할 수 있습니다. </li><li> NCK 눌러 내 원자를 조작하는 조치 (컨트롤러의 하단에) Wiimote의 트리거 버튼을 연결하고 트리거 버튼을 길게하려면 #을 &amp; 화면의 NCK 메뉴를 탐색8220; 드래 &quot;하고&quot;6-DOF 드래는 &quot;다음 방아쇠를 놓습니다. 트리거 이제 원자를 조작 작용과 관련된다. </li><li> Wiimote의에서 &quot;+&quot;버튼에 원자를 추가하는 기능을 할당하려면 눌러 홈 버튼을 누르고 있으면 메인 메뉴를 위로 가져올은 &quot;구조 단위 유형&quot;을 이동하고 &quot;트라이앵글&quot;을 선택한 후 홈 버튼을 해제 . </li><li> 다음으로 눌러, &quot;+&quot;버튼을 누르고 &quot;드래&quot;로 이동하고 &quot;6-DOF 드래 거를,&quot;다음 &quot;+&quot;버튼을 놓습니다. &quot;+&quot;버튼은 현재 선택된 유형의 새로운 원자 (여기에서는 삼각형으로 표시되는 탄소 원자 수) 생성과 관련된다. </li><li> &quot;-&quot;로 원자를 삭제하는 기능을 지정하려면 Wiimote의 버튼을, &quot;구조 단위 유형&quot;다음에 탐색, 눌러 &quot;홈&quot;버튼을 길게 눌러 메인 메뉴를 선택 &amp; #8220; [선택한 단위 삭제 &quot;를 선택한 다음 홈 버튼을 놓습니다. </li><li> 다음으로, 언론과 개최 - &quot;드래,&quot;다음 &quot;6-DOF 드래&quot;로 이동하여 해제 버튼을 &quot;-&quot;버튼을 &quot;&quot;. &quot;-&quot;버튼이 이제 삭제 원자와 관련된다. </li><li> &quot;1&quot;Wiimote의 버튼에 &quot;잠금 선정 단위&quot;의 기능을 할당하기 위해 유사한 절차에 따라, 그리고 &quot;2&quot;컨트롤러의 버튼에 &quot;선택한 장치의 잠금을 해제합니다.&quot; </li></ol></li><li> 컨트롤러 버튼이 구성 되었으면, 다음과 같이 사용을 NCK 카본 나노 튜브를 생성 : <ol><li> &quot;+&quot;버튼을 사용하여 NCK 작업 공간에 두 개의 3 결합 삼각 탄소 원자를 추가합니다. 그들이 가입 정점까지 이러한 트리거 버튼을 조작 할 수 있습니다. </li><li> 육각형 별 모양을 만들 수 4 개 이상의 탄소 원자를 추가합니다. </li><li> &quot;홈&quot;메뉴를 사용하여에 &quot;I / O 메뉴&quot;다음 &quot;저장 단위를 이동합니다. </li><li> 멀리 현재 위치에서 6 뾰족한 구조를 이동합니다. </li><li> &quot;홈&quot;메뉴를 사용하여에 &quot;I / O 메뉴는&quot;다음 &quot;로드 단위를 이동합니다. </li><li> 육각 6 원자 고리의 6으로 6 시트 (그림 5A)를 생성 될 때까지 마지막 두 단계를 반복합니다. </li><li> &quot;1&quot;버튼을 이용하여, 하나의 맨 위 행에 원자이고, 아래쪽 행에 반대 원자를 잠급니다. 잠긴 원자는 핑크 색상 (그림 5B)로 표시됩니다. </li><li> 자유 정점 반대 잠긴 원자의 자유 정점에 도달 할 때까지 트리거 버튼을 사용하여 조심스럽게 원호에 잠긴 원자 중 하나를 이동합니다. 그들은 원자 매력이 그들을 결합 (그림 5C)에 가입하게됩니다 충분히 가까운 경우 녹색 선은 정점 사이에 나타납니다. 일단 성공적으로 결합, &quot;2&quot;버튼을 이용하여 원자의 양쪽을 해제. </li><li> 유사하게, 잠금 가입 및 잠금 해제 원자 VER 반대 계속tices 카본 시트에서 효과적으로 최종 카본 나노 튜브 (도 5D-5F)로 시트를 「완봉」. <img alt="그림 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51384/51384fig5highres.jpg" width="500" /> 그림 5. 단계적 생성 단벽 CNT 도시 대해 쉽게 조작 할 수 있도록 (핑크 삼각형으로 표시) &quot;잠김&quot;(A) 탄소수 대향 각형 탄소 고리의 6 × 6 시트 (그라 펜), (B)를 현실적인 자간 력은 대향 측면 상에 원자 사이의 결합을 허용하도록 신중하게 만곡 (C) 탄소 (그라 펜) 시트 (D) 상기 ​​카본 시트 곡률을 지원하기 위해 로크 개의 추가적인 대향 탄소 원자 (E) 부가 대향 탄소 원자는 탄소를 계속 접합 나노 튜브, 및 (F)로 최종 CNT 시트는 원래의 곡률 (C)의 대향 원자의 순차 접합 한 후에 형성Arbon의 시트 (그래 핀). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51384/51384fig5highres.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> </li><li> 나노 튜브가 완료되면, 구조 (10)의 각도와 거리를 확인하는 화면 측정 도구를 사용한다. </li></ol></li></ol> 분자 역학 시뮬레이션 모델 5. 시각화 <ol><li> (도 2a 참조) 3D / VR NCK 소프트웨어에 초기 결정질 SiO2를 입방체 모델을 반입하고, 초기 구조를 조사. </li><li> 오픈 소스 프로그램은 11 LAMMPS (12)가 있기 때문에이 연구의 초점에 적합하다 기능의 대상이되었다 MDCASK. 후자의 프로그램은 자사의 다양한 자간 잠재력 및 GPU 컴퓨팅 기능에 대해,이 작업에 사용된다. LAMMPS MD 패키지 (12)를 사용하면, / 시뮬레이션 용융을 실행 비정질 SiO2를 성을 생산하는이 초기 구조에 절차를 소멸<html> ructure. 이 시뮬레이션 절차에 대한 자세한 내용은 이전의 출판물 13-15에서 찾을 수 있습니다. </li><li> 3D / VR NCK 소프트웨어로 생성 된 새로운 비정질 (무질서)의 SiO2 모델을 가져 오기 및 구조를 조사 (그림 2B 참조). </li><li> 새로운 비정질 고체를 사용하여 오픈 소스 코드 NanospringCarver (16) 및 관련 교육 문서 (17) (그림 6) 중의 SiO2 나노 스프링 / 나노 리본을 만듭니다. <img alt="그림 6" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51384/51384fig6highres.jpg" width="500" /> NanospringCarver 프로그램을 이용하여 나노 스프링의 생성에서 다른 단계에서 단계별 원자 선택 프로세스의도 6 그림 부품. (A - D) 표시 25 %, 50 %,이 공정의 75 %와 100 % 완료 17.대상 = &quot;_ 빈&quot;&gt;이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오. </li><li> 나노 스프링 / 나노 리본 (그림 7)에 인장 시뮬레이션을 수행 할 수 LAMMPS MD 패키지를 사용합니다. 이 절차에 대한 자세한 사항은 이전 간행물 (15)에서 찾을 수 있습니다. <img alt="그림 7" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51384/51384fig7highres.jpg" width="500" /> LAMMPS MD 실리카 나선형 나노 구조 (나노 리본) 인장 시뮬레이션 결과에서 그림 7. 스냅 샷 이미지. </li><li> 3D / VR 시각화 시스템에서 프리젠 테이션을 위해,이 시뮬레이션 (애니메이션 그림 1)를 통해 스냅 샷과 나선형 나노 구조의 애니메이션을 만들기 위해 오픈 소스 소프트웨어 도구 VMD (시각화 분자 역학) 18 ImageMagick의 19과는 FFmpeg (20)를 사용합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51384/51384fig7highres.jpg" target="_blank">여기를 클릭하십시오 더 큰 V를 볼 수 있습니다</a>이 그림의 ersion. </li></ol> <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51384/Animated_Fig1-movie NR-0140_frames.mov" target="_blank">애니메이션 그림 1</a> 나선형 나노 인장 시뮬레이션. 애니메이션.

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 <a target="_blank" href="http://www.imagemagick.org">http://www.imagemagick.org</a> (2013).</li>
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 <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>

저자는 그들이 더 경쟁 금융 이익이 없다는 것을 선언합니다.

3D / VR 시각화 시스템의 성공적인 설치 및 사용에 중요한 요소는 물리적 환경과 설계 고려 사항 및 보충 자료의 특별 고려 사항에 자세히 설명되어 있습니다. 중요 설치 고려 사항 편안 장기간 서 있거나 앉아있는 사용을 위해 3D 디스플레이의 높이를 포함, IR 반사 요소의 큰 3D 작업 영역, 안정적인 추적 카메라와 시간이 지남에 따라 구성을 유지하기 위해 3D 디스플레이 지원 및 제거를 만들기 위해 카메라 장착 높이를 추적 극대화 3D 작업 영역에서. 설치 지침에서 언급 한 바와 같이 사용할 수있는 추적 카메라 설치 높이가 제한되는 경우, 다른 카메라의 방향은 최대의 3D 작업 공간을 만들 필요가있다. 추적 소프트웨어 구성 중, 지팡이 캡처 단계는 최종 추적 정확성을 위해 중요하다. 케어는 반사 지팡이 토르 이동주의해야한다하여 깨끗이 원활 추적 카메라 오버랩 영역에 걸쳐 요구되는 오차 값이 달성 될 때까지 필요...

재료 과학은 과학 및 공학의 여러 분야에 자신의 응용 프로그램에 대한 문제에 구조 속성 관계를 검사 학제 적 분야입니다. 구조 속성 관계가 실험뿐만 아니라 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 조사에 따라, 계산 도구는 연구 노력을 향상시킬 수있는 보완적인 기능을 제공합니다. 나노 과학자들이 관심을 자신의 잠재적 인 사회적 영향에 대한 구속의 값을 가지고 있지만,이 크기 정권은 특히 실험에서 발견되는 많은 도전을 내포한다. 컴퓨터 시뮬레이션은 과학자와 엔지니어는 시간과 컴퓨팅 자원에 의해 제한 환경의 큰 다양한 전문 테스트를 수행 할 수 있습니다. 분자 역학 (MD) 시뮬레이션은 적절한 시간을 허용하고 길이는 많은 나노 물질에 대한 관심의 현상을 연구하기 위해 확장됩니다. 시뮬레이션은 t의 제약을 제거하여 재료의 연구를 확장그는 그러나 많은 계산 도구는 연구에 대한 접근, 직관적 인 인터페이스를 물리 실험실이 부족하다. 모델의 그래픽 디스플레이, 계산 효율적인 알고리즘 및 그래픽 프로세싱 유닛 (GPU) 기반 컴퓨팅 향상 시뮬레이션은 현재의 노력을 보완. 이러한 새로운 디바이스는 그래픽 집약적 인 수학적 계산 GPU에 의해 수행 될 수 있도록 효율적으로 중앙 처리 장치와 결합한다. 결과는 최대 20 배의 전력 소비의 감소를 동반 10 배 정도의 계산의 유효 가속도이다. 이 연구 프로젝트의 목표는 개발하고 직접 MD 시뮬레이션, 재료 과학 분석 및 3D 시각화에 대한 대화 형 인터페이스를 연결하는 나노 과학 조사를위한 새로운 도구를 구현하는 것이 었습니다. 독특하고 강력한 분석 기능이 혁신적인 시스템은 다른 REL에 직접 영향과 함께, UC 머 시드에서 나노 연구와 교육에 사용 된<html> 이러한 교육과 사회에 나노 기술, 물리학, 생물학, 지질학, 그리고 궁극적 인 혜택으로 ated STEM 분야. 3D / VR 시각화 시스템 모두로 생성 및 대화 형 3D 가상 현실 (VR) 환경에서 원자 구조의 조작을 할 수있는 연구 및 교육 장비를 구현되었습니다. 이 시스템은 원래 UC 데이비스 1 박사 올리버 Kreylos에 의해 개발 된 모델을 다음과 같은 상대적으로 저렴한 비용으로 접근 컴포넌트의 집합에서 만들어졌습니다. 아래 표시된 중요한 구성 요소 (그림 1)과 최종 3D / VR 시각화 시스템 레이아웃의 사진입니다. 이 시스템은 원래 원래 3D / VR 시스템의 구현이 피어 리뷰 출판물 결과 2009 년 UC 머 시드에서 교육을 목적으로 설립되었다 2-3. 아래의 표 1은 3D / VR 시각화 시스템의 각 요소에 대한 주요 특징을 요약 한 것입니다. ntent &quot;FO : 유지-together.within 페이지 =&quot;항상 &quot;&gt; <img alt="그림 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51384/51384fig1highres.jpg" width="500" /> 그림 1. 3D / VR 시각화 시스템 및 UCM 및 시각화 장치 (오른쪽)의 빌라 연구소의 주요 구성 요소 (왼쪽). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51384/51384fig1highres.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> 상품 </td><td> 구성 요소 </td><td> 시스템의 기능 </td></tr><tr><td> </td><td> 3D TV </td><td> 모델 분자 구조의 3D 디스플레이 및 온 스크린 메뉴. </td></tr><tr><td> B </td><td> 적외선 (IR) 추적 카메라 (4) </td><td> IR 카메라 3D TV 앞의 사용자 작업 공간에서의 Wiimote 및 3D 시청 고글의 트랙 위치, 수 비르표시 구조의 tual 3D 조작. </td></tr><tr><td> C </td><td> 추적 PC </td><td> IR 카메라 추적 소프트웨어를 실행하고 모델링 컴퓨터에 Wiimote의 및 3D 고글 위치를 전송한다. </td></tr><tr><td> 디 </td><td> Wiimote의 </td><td> 모델링 소프트웨어의 화면 관리에 사용되는 및 3D 가상 환경에서 구조를 조작 할 수 있습니다. </td></tr><tr><td> E </td><td> 3D 고글 (5) </td><td> 3D TV IR 신호 동기화, 구조의 3D보기를 할 수 있습니다. 정확한 3D 뷰 IR 카메라로 추적 위치. </td></tr><tr><td> F </td><td> 모델링 PC </td><td> , NCK / VRUI 3D 모델링 및 디스플레이 소프트웨어 (6)을 실행 정확한 3D 분자 구조 뷰를 작성하는 고글 / Wiimote의 위치와 제어 신호를 받아들입니다. </td></tr></tbody></table> UCM에서 3D / VR 시각화 시스템의 주요 요소 표 1. 기능. Descriptio3D / VR 시각화 시스템 및 기본 구성 요소의 N : 3D / VR 시각화 시스템 개요 - 차원 / VR 시각화 시스템 IR 카메라 및 사용자에게 대화 형 3 차원 분자 구조를 생성 할 수 있도록 3 차원 모델링 소프트웨어와 함께 동작하는 소프트웨어의 추적의 집합으로 이루어져있다. IR 카메라와 소프트웨어는 IR 마커를 사용하여 Wiimote의 및 3D 시청 고글의 3D 위치를 추적하고, 모델링 소프트웨어에이를 전달합니다. 모델링 소프트웨어를 추적 및 동기화 3D 고글 3D 호환 대형 텔레비전의 조합을 이용하여 볼 수있는 3 차원 분자 구조를 생성하는 Wiimote의 제어 신호와 움직임을 이용한다. 이것은 사용자가 동적으로 생성하고 모델링 소프트웨어에 사용되는 원 자간 력에 기초하여 (도 2) 실제 ​​물리적 동작을 반영하는 가상 분자 구조를 조작 할 수있는 내 차원 가상 현실 작업 공간을 초래한다. 특별 considerati에이 시스템을 설정하기위한 기능이 보충 자료에서 발견 될 수있다. <img alt="그림 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51384/51384fig2highres.jpg" width="500" /> 그림 3D / VR 시각화 시스템을 사용하여 실리카 나노 물질을 조사합니다. () 연구원은 GPU 기반의 시뮬레이션 전에 초기 크리스토발라이트 모델 (결정)을 작성합니다. (B) (A), 또 다른 연구원은 실리카 유리 모델 (비 결정을) 취득에 표시된 모델을 시뮬레이션 MD 용융 급냉 절차를 수행하면. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51384/51384fig2highres.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> 3D / VR 시각화 시스템 강화 - MD 시뮬레이션 기능 : 시뮬레이션 시스템은 일반적으로 구현되는 분자 동역학다중 노드 패션은, 즉, 많은 워크로드 프로세서 수천 수만 분산 또는 병렬된다. 최근 가속화 과학 컴퓨팅에 대한 추가 기회가 컴퓨터 그래픽 처리의 발전에서 제기했다. 이러한 진보 과학자 그래픽 칩에 고유의 처리 능력이 높은 병렬 특성을 활용할 수 있도록 소프트웨어 인터페이스를 포함한다. 통합 컴퓨팅 디바이스 아키텍처 또는 CUDA 7의 출현으로, 과학자들은 인프라 비용을 줄이면서 문제가 해결되는 속도를 향상시키기 위해 GPU가 8을 사용할 수있다. 전형적인 GPU는 정보 처리 수천 개의 코어 또는 &quot;노드&quot;로 수백 당량을 가질 수 있으며, 이들 각각이 병행하여 사용될 수있는 바와 같이, 잘 - 코딩 된 용액은 멀티 코어 대응 대 처리량 가속을 1000 배까지 제공 할 수있다 . 모든 문제는 이러한 접근 방식에 잘 적합하지 않지만, 현재의 MD 시뮬레이션은 15도 하였다X 처리량 성능은 9 얻는다. 3D / VR 시각화 시스템 MD-GPU 향상에 대한 자세한 내용은 보충 자료에서 찾을 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>삼성 61인치 3D 지원 고화질 DLP TV</td><td>삼성</td><td><a href="http://www.samsung.com/us/video/tvs">http://www.samsung.com/us/video/tvs</a></td><td>프로토콜 섹션 3(3.2단계) 참조&nbsp; (대형 3D 지원 TV)</td></tr><tr><td>Alienware Area51 750i 모델링 컴퓨터</td><td>Alienware</td><td><a href="http://www.alienware.com/">http://www.alienware.com</a></td><td>프로토콜 섹션 1(1.1단계) 참조&nbsp; (모델링 컴퓨터)</td></tr><tr><td>HP EliteBook 8530w 추적 컴퓨터</td><td>HP</td><td><a href="http://www.hp.com/">http://www.hp.com</a></td><td>프로토콜 섹션 2 (단계 2.3) 참조&nbsp; (추적 컴퓨터)</td></tr><tr><td>V100: R2 IR 추적 사진기 (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>의정서 단면도 2 (단계 2.1) 및 참고 [4]를 보십시오&nbsp; (추적 카메라)</td></tr><tr><td>OptiTrack 추적 도구 IR 추적 소프트웨어</td><td>Naturalpoint</td><td><a href="http://www.naturalpoint.com/optitrack/software/">http://www.naturalpoint.com/optitrack/software/</a/a></td><td>프로토콜 섹션 2(2.3단계) 및 참조 [4] 참조&nbsp; (추적 소프트웨어)</td></tr><tr><td>3D 고글 및 3D TV IR 동기화 이미터</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>프로토콜 섹션 3(3.2단계) 및 참조 [5] 참조&nbsp; (3D 고글)</td></tr><tr><td>Wiimote 3D 컨트롤러</td><td>Nintendo</td><td><a href="http://www.nintendo.com/wii">http://www.nintendo.com/wii</a></td><td>프로토콜 섹션 3 (3.2단계) 참조&nbsp; (위모트)</td></tr><tr><td>VRUI, NCK 및 관련 3D/VR 모델링 소프트웨어</td><td>오픈 소스 소프트웨어</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>프로토콜 섹션 1(1.3단계) 및 참조 [1,6] 참조&nbsp; (VRUI, NCK)</td></tr><tr><td>LAMMPS 분자 역학 소프트웨어</td><td>오픈 소스 소프트웨어</td><td><a href="http://lammps.sandia.gov/">http://lammps.sandia.gov/&nbsp; </a></td><td>프로토콜 섹션 5(5.2단계) 및 참조 [12] 참조&nbsp; (램프스)</td></tr><tr><td>NanospringCarver 프로그램 코드 및 파일</td><td>UC Merced - 오픈 소스</td><td><a href="http://tinyurl.com/qame8dj">http://tinyurl.com/qame8dj</a></td><td>프로토콜 섹션 5(5.4단계) 및 참조 [16-17] 참조&nbsp; (나노스프링카버)</td></tr><tr><td>MATLAB GUI 파일</td><td>UC Merced - 오픈 소스</td><td><a href="http://tinyurl.com/qame8dj">http://tinyurl.com/qame8dj</a></td><td>프로토콜 섹션 5 (5.4 단계) 및 참고 문헌 [16-17] 참조&nbsp; (나노스프링카버)</td></tr><tr><td>원자 벌크 글래스 입력 파일</td><td>UC Merced - 오픈 소스</td><td><a href="http://tinyurl.com/qame8dj">http://tinyurl.com/qame8dj</a></td><td>프로토콜 섹션 5 (5.4 단계) 및 참고 문헌 [16-17] 참조&nbsp; (나노스프링카버)</td></tr></tbody></table>

소설 3d / md 시뮬레이션, 시각화 및 분석을위한 vr 대화 형 환경

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

지난 수십 년 동안 컴퓨팅 (하드웨어 및 소프트웨어)의 증가 개발은 많은 다른 사람의 사이에서 재료 과학, 생물학, 화학, 물리학 등 많은 분야에서 과학적 연구를 영향을하고있다. 정확하고 빠른 시뮬레이션과 나노 구조의 3D / VR 시각화를위한 새로운 전산 시스템은 분자 역학 (MD) 컴퓨터 프로그램 LAMMPS 오픈 소스를 사용하여, 여기에 표시됩니다. 이 대안 계산 방법은 기존의 컴퓨팅 방법에 공통 처리 속도 장벽을 극복하기 위해 현대적인 그래픽 프로세서, NVIDIA CUDA 기술과 전문 과학 코드를 사용합니다. 재료를 모델링하는 데 사용되는 가상 현실 시스템과 연계이 향상된 가속 MD 시뮬레이션 기능의 추가를 허용한다. 동기 동시에 시각화, 시뮬레이션, 모델링 및 분석을 허용하는 신규 연구 환경을 제공하는 것이다. 연구 목표는 무기 N의 구조와 특성을 조사하는 것입니다anostructures (예를 들면, 석영 유리 나노 스프링)이 혁신적인 전산 시스템을 이용하여 다양한 조건 하에서. 제시된 작업은 물리적 환경으로 3D / VR 시각화 시스템 및 기본 구성 요소, 중요한 고려 사항의 개요에 대한 설명을 간략하게 설명, 새로운 시스템의 설치 및 사용에 대한 자세한 가속 MD 향상을위한 일반적인 절차, 기술 정보 및 관련 발언. 이 작품의 영향은 UC 머 시드에서 연구 및 교육 장비 둘 다 가상 환경에서 나노 물질 시뮬레이션, 시각화 및 상호 작용을 결합한 독특한 전산 시스템의 창조이다.

이 3D는 / VR 시각화 시스템은 재료 과학 연구를 수행하기위한 새로운 기회를 제공한다. 이 몰입 환경이 실시간으로 동작하므로, 3 차원 입력 및 표시의 형태로, 연구자는 완전한 대화 형 기기 관련된 과학이 제시된다. 여기에 제시된 프로토콜을 준수함으로써, 실리카 나선형 나노 리본이 단계별 방식으로 만들어졌습니다. LAMMPS MD로부터 생산이 구조의 스냅 샷이도 7에 도시된다.이 구조는 시뮬레이션 된 인장 시험을 실시하고,이 시뮬레이션 결과는 인장력 하에서 구조의 개편과 실패를 도시 애니메이션도 1에 나타낸다. 실시간 상호 작용과 강력한 MD 시뮬레이션 (15)와 몰입 환경의 시각적 특성을 결합함으로써, 연구진은 직관적 인 제어 및 완전한 기능을 갖춘 분석 혜택을 누릴 수 있습니다. 목MD 기능이있는 전자 향상된 3D / ...

GPU 가속 분자 역학 시뮬레이션과 3D/VR 시각화, 나노 구조의 분석 및 조작을 특징으로 하는 새로운 계산 시스템이 구현되어 재료 연구를 발전시키고 인간의 눈에는 보이지 않는 차원의 재료 구조에 대해 배우기 위한 혁신적인 조사 및 대체 방법을 촉진하는 새로운 접근 방식을 나타냅니다.

소설 3D / MD 시뮬레이션, 시각화 및 분석을위한 VR 대화 형 환경

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

이 절차의 전반적인 목표는 실제 나노구조의 3차원 거동을 시각화하고 분석하는 것입니다. 이를 위해 먼저 시뮬레이션 기능이 포함된 대화형 3D 시각화 시스템을 구축합니다. 그다음 단계로, 이 대화형 환경 내에서 3D 나노구조를 제작하고 조사합니다.다음으로, 선택한 벌크 재료로부터 3D 나노 헬리컬 구조를 준비하고 해당 시스템을 사용하여 인장 또는 기타 시뮬레이션을 수행합니다. 마지막 단계는 나노 구조의 결과적인 3D 실제 원자적 거동을 시각화하고 분석하는 것입니다. 궁극적으로, 본 연구의 3D 시각화 시스템은 소재 혁신 연구를 위한 분자 역학 또는 MD 시뮬레이션을 통해 실제적인 나노 구조를 조사하는 데 활용될 수 있습니다.저는 UC Davis에서 Oliver K. Craigo 박사와 함께 특히 재료 과학 분야의 연구 및 학습을 위한 이 기술의 활용 방안에 대해 협력하던 당시 이 방법에 대한 아이디어를 얻었습니다. 3D 시각화와 상호작용은 전산적으로 재료를 탐색하고 분석하는 데 있어 중요한 도구입니다. 따라서 이러한 노력이 다른 연구자들에게 도움이 되기를 바랍니다. 이 절차의 시연을 더 자세히 도와줄 분은 제 실험실의 대학원생인 Miguel Diaz입니다.시작하려면, 최적의 촬영 범위를 위해 천장 근처의 3D 가능 TV 전면 가장자리 바로 위에 견고한 카메라 현수 프레임을 제작하십시오. 세 대의 적외선(IR) 카메라를 회전 마운트에 장착하여 3D TV의 전면 모서리와 전면 중앙 바로 위에 설치하십시오.각 카메라의 커버리지 각도가 TV의 전면 표면에 살짝 닿도록 설정하십시오. 그다음, 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 3D 가상 현실 또는 3D VR 시각화 시스템을 위한 장비와 소프트웨어를 조립 및 구성하고, 컨트롤러에 부착된 구형 IR 추적 마커를 건드리거나 움직이지 않도록 주의하며 모델링 컴퓨터에서 쉽게 닿는 위치에 조심스럽게 배치하십시오. 또한 추가 설정 이후에 반사 마커를 건드리지 않도록 주의하며 3D 고글을 TV 스탠드 위에 조심스럽게 놓으십시오.텍스트 프로토콜에 상세히 설명된 대로, 트래킹 컴퓨터의 모델링 컴퓨터 데스크톱에서 여러 탭이 포함된 터미널 창을 엽니다. 모델링 컴퓨터의 명령 창에 IP config를 입력하여 이더넷 어댑터 IP 주소를 확인합니다. 터미널 창 탭을 열고 VR devices dot cfg 파일 내의 서버 이름이 트래킹 컴퓨터의 이더넷 어댑터 IP 주소로 지정되어 있는지 확인합니다.OptiTrack 리지드 바디 툴 소프트웨어가 완전히 실행될 때까지 기다립니다. 그런 다음 상단 메뉴 근처에 있는 'load calibration result'라고 표시된 큰 버튼을 클릭하십시오. 적절한 카메라 캘리브레이션 파일을 찾아 엽니다.파일이 로드되면 파일 메뉴를 클릭하고 rigid body definitions 로드를 선택합니다. 추적 소프트웨어의 가장 오른쪽 창에서 추적 컨트롤러와 3D 고글에 해당하는 rigid body definition 파일을 찾아 엽니다. streaming이라고 표시된 섹션을 찾아 VRPN streaming 카테고리 아래의 섹션을 확장합니다.표시된 포트 번호가 3 8 8 3인지 확인하고, 모델링 컴퓨터의 VRPN 스트리밍 엔진 카테고리 내에 있는 브로드캐스트 프레임 데이터 상자를 확인하십시오. 이번 세션에서 이전에 생성한 터미널 창에서 탭을 엽니다. VR 장치 데몬 소프트웨어가 있는 경로로 이동하여 이를 실행하십시오.다음으로, WiMo의 1번과 2번 버튼을 동시에 누르라는 안내에 따릅니다. 작업이 성공하면, 이전에 생성한 모델링 컴퓨터 터미널 창에 VR 장치 서버가 클라이언트 연결을 대기 중이라는 메시지가 표시됩니다. 세 번째 탭을 선택하여 NCK 소프트웨어를 실행합니다.NCK 설치 디렉토리로 이동하여 여기에 표시되어 있고 텍스트 프로토콜에도 기재된 명령어를 입력하되, 부착된 트래킹 마커를 건드리거나 헐겁게 하지 않도록 각별히 주의하십시오. 3D 고글을 착용하고 컨트롤러를 잡으십시오. 3D 고글이 3D TV IR 이미터 동기화 신호를 수신하여 TV 디스플레이를 3D VR로 볼 수 있도록 고글의 시청 위치를 조정하여, 원자를 추가, 이동 및 삭제할 수 있는 툴셋을 갖추십시오.위모트(wiimote) 홈 버튼을 길게 눌러 NCK 온스크린 메인 메뉴를 불러온 다음, 컨트롤러의 버튼에 NCK 명령 연결을 할당하십시오. 오버라이드 도구(override tools) 메뉴 항목으로 이동하여 선택한 후, 홈 버튼을 뗍니다. 이렇게 하면 컨트롤러의 서로 다른 버튼에 명령을 각각 독립적으로 할당할 수 있습니다.WiMo 트리거 버튼을 NCK 내의 원자 조작 동작과 연결하려면, 트리거 버튼을 길게 누르십시오. 화면상의 NCK 메뉴에서 dragger로 이동하여 6자유도 dragger(six degree of freedom dragger)를 선택한 후 트리거를 떼십시오. 이제 트리거가 원자 조작 동작과 연결되었습니다.Wiimote의 플러스(+) 버튼에 원자 추가 기능을 할당하려면, 홈 버튼을 길게 눌러 메인 메뉴를 띄웁니다. 구조 단위 유형(structural unit types)으로 이동하여 triangle을 선택한 후 홈 버튼을 뗍니다. 그다음 플러스(+) 버튼을 길게 누르고 이전과 동일하게 six DOF dragger를 선택합니다.그런 다음 플러스 버튼을 뗍니다. 이제 플러스 버튼은 이번 사례에서 선택된 유형인 삼각형으로 표시되는 탄소 원자의 새로운 원자를 생성하는 기능과 연결되었습니다. 위모컨의 마이너스 버튼에 원자 삭제 기능을 할당하려면 홈 버튼을 길게 눌러 메인 메뉴를 띄웁니다.그다음 구조 단위 유형(structural unit types)으로 이동하여 선택된 단위 삭제(delete selected units)를 선택합니다. 홈 버튼을 떼기 전에 마이너스 버튼을 길게 누른 상태에서 이전과 같이 6 DOF 드래거(six DOF dragger)를 선택합니다. 그런 다음 마이너스 버튼을 뗍니다.이제 마이너스 버튼은 원자 삭제 기능과 연결되었습니다. 이와 유사한 절차를 통해 선택된 단위 잠금 기능은 WiMo 버튼 1번에, 선택된 단위 잠금 해제 기능은 컨트롤러 버튼 2번에 할당하십시오. 컨트롤러 버튼 설정이 완료되면, 먼저 플러스 버튼을 사용하여 NCK 작업 공간에 3중 결합 삼각형 탄소 원자 2개를 추가하여 NCK를 이용한 탄소 나노튜브를 생성하십시오.트리거 버튼을 사용하여 이들이 꼭짓점에서 만날 때까지 조작하십시오. 그런 다음 탄소 원자 4개를 더 추가하여 육각형 별 모양을 만드십시오. 홈 메뉴를 통해 입력 출력 메뉴로 이동한 후 유닛 저장(save units)으로 가서, 육각 구조체를 현재 위치에서 옮기십시오.이제 홈 메뉴를 사용하여 다시 입력 출력 메뉴로 이동한 다음 유닛을 로드하십시오. 육각형의 6개 원자 고리로 이루어진 6x6 시트가 생성될 때까지 마지막 두 단계를 반복하십시오.원 버튼 잠금을 사용하여 상단 행의 원자 하나와 하단 행의 반대편 원자 하나를 선택하면, 잠긴 원자들이 분홍색으로 표시됩니다. 트리거 버튼을 사용하여 잠긴 원자 중 하나를 자유로워질 때까지 원형 호를 그리며 조심스럽게 이동시킵니다. 정점은 반대편 잠긴 원자의 자유 정점에 접근합니다.성공적으로 결합되면, 두 개의 버튼을 사용하여 두 원자를 모두 잠금 해제하십시오. 탄소 시트의 반대쪽 꼭짓점들을 유사하게 잠그고, 결합하고, 잠금 해제하는 과정을 반복하십시오. 이를 통해 시트를 효과적으로 지퍼처럼 닫아 최종적인 탄소 나노튜브를 만듭니다.초기 결정질 이산화규소 큐빅 모델을 3D VR NCK 소프트웨어로 불러와 초기 구조를 조사합니다. 이 초기 정렬 구조에 시뮬레이션 멜트 퀜칭(melt quench) 과정을 수행하여 비정질 이산화규소 구조를 생성합니다. 그 후, 결과물인 새로운 무질서 이산화규소 모델을 3D VR NCK 소프트웨어로 불러와 그 구조를 조사합니다.새로운 비정질 고체로부터 이산화규소 나노 스프링 또는 나노 리본을 제작하십시오. 오픈 소스 코드인 nano springing carver와 관련 교육 문서를 사용하십시오. 다른 문헌에 보고된 바와 같이, LAMMPS 분자 역학 패키지를 사용하여 나노 스프링 또는 나노 리본에 대한 인장 시뮬레이션을 수행하십시오.마지막으로, 오픈 소스 소프트웨어 도구인 visualize molecular dynamics, image magic 및 FF m peg를 사용하여 시뮬레이션 전 과정에 걸친 나선형 나노 구조의 스냅샷과 애니메이션을 제작하거나, 이를 3D VR 시각화 시스템에서 프레젠테이션하십시오. 본 프로토콜은 고성능 원자 시뮬레이션과 나노 구조의 대화형 3D 시각화를 위한 통합 실험실 시스템을 구축하는 방법을 설명합니다. 3D VR 시각화 시스템을 이용하면 실제 원자 거동을 보이는 탄소 나노 튜브와 같은 복잡한 나노 구조를 구축하고 연구할 수 있습니다.이후 실리카 나노 리본 헬릭스를 제작하고 모의 인장 하중을 가했으며, 이러한 인장 조건 하에서 나노 구조의 구조적 변형과 파손을 조사하기 위해 시뮬레이션 결과를 3차원으로 시각화하였습니다. 이 영상을 시청한 후에는 저희 연구실에서 사용하는 것과 같은 3D 시각화 시스템을 사용하여 모든 나노 구조 모델의 거동을 분석하고 시각화할 수 있을 것입니다.

novel-3dvr-interactive-environment-for-md-simulations-visualization

Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

고전 공포 컨디셔닝 패러다임은 완전히 몰입형 가상 현실 환경에서 인간의 참가자에 대한 적응했다. 차별 패러다임을 사용하여 시설 공포, 큐 및 컨텍스트 메모리 보존과 멸종 별개의 두 가상 상황에서 동적 가상 뱀과 거미 (에어컨 자극)에 피부 전도 반응과 함께 측정했다.

전체 투입 3 차원 가상 현실에서 실시 인간 두려움 컨디셔닝

이 연구에서, 저자는 처음으로보고 새로운 3D 몰입 및 생체 내에서 환자의 뇌의 μ-오피오이드 시스템의 자발적인 편두통 공격의 영향을 통해 대화 형 Neuronavigation (3D-IIN).

3D-Neuronavigation<em&gt; 생체</em&gt; 자발적인 편두통 두통 동안 환자의 뇌를 통해

모션 캡처 시스템과 완전히 몰입할 수 있는 가상 현실 고글을 사용하여 실험자의 손에 의해 3D로 구동되는 스캐닝 프로브 현미경의 끝으로 금속 표면의 개별 유기 분자를 정밀하게 조작하는 것을 시연합니다.

손 3D 가상 현실 인터페이스와 스캐닝 프로브 현미경을 통해 단일 분자의 조작을 제어

설명된 파이프라인은 기가바이트보다 큰 전자 현미경 데이터 세트를 세분화하여 전체 세포 형태를 추출하도록 설계되었습니다. 셀을 3D로 재구성하면 개별 요구를 중심으로 설계된 맞춤형 소프트웨어를 사용하여 3D로 직접 정성적 및 정량적 분석을 수행할 수 있으며 가상 현실을 사용하여 뷰 오클루전을 극복할 수도 있습니다.

신경교 세포와 신경 세포의 3D 재건 및 가상 현실 분석을위한 방법

여기에서는 가상 현실(VR)을 사용하여 마우스 공간 학습을 조사하기 위한 간소화된 오픈 소스 하드웨어 및 소프트웨어 설정을 제시합니다. 이 시스템은 마이크로 컨트롤러 네트워크와 사용하기 쉬운 Python 그래픽 소프트웨어 패키지를 실행하는 단일 기판 컴퓨터를 활용하여 휠에서 실행되는 머리 구속 마우스에 대한 가상 선형 트랙을 표시합니다.

머리가 구속된 마우스의 공간 학습 측정을 위한 오픈 소스 가상 현실 시스템An open-source virtual reality system for the measurement of spatial learning in head-trained mice

Visual Dynamics는 Gromacs를 사용하여 분자 역학 시뮬레이션의 구현 및 학습을 가속화하는 오픈 소스 도구입니다. 제시된 프로토콜은 ACPYPE에서 준비된 단백질-리간드 시뮬레이션을 쉽게 수행하는 단계와 다른 시뮬레이션 모델에 대한 일반적인 단계를 안내합니다.

Visual Dynamics 3.0의 새로운 기능

초저온 전자 단층촬영(cryo-ET)을 사용하면 나노미터 분해능에서 세포 초미세 구조를 3D로 시각화할 수 있지만 수동 분할은 여전히 시간이 많이 걸리고 복잡합니다. 우리는 cryo-ET 단층촬영을 위한 고급 가상 현실 소프트웨어를 통합한 새로운 워크플로우를 제시하고, 포유류 세포의 미토콘드리아를 분할하여 그 효과를 보여줍니다.

초저온 전자 단층촬영(cryo-electron tomography) 데이터의 몰입형 세분화 및 분석을 위한 가상 현실 활용

이 논문은 360도 이미지, 가우시안 스플래팅 및 가상 현실 통합을 사용하여 사실적인 3D 재구성 시스템을 제시합니다. 이 접근 방식은 교육, 학습 환경 시뮬레이션과 같은 다양한 응용 프로그램에 적용할 수 있습니다. 건설, 현장 밖에서 작업을 시뮬레이션하고 메트릭을 검색합니다. 또는 건강 관리, 자폐증 환자에게 일상 생활 과제를 훈련시킵니다.

증강 현실을 위한 사실적인 학습된 풍경

3D 가상 실험의 자동화된 워크플로우에 시뮬레이션 및 데이터 처리 도구를 통합하려는 분야 전문가 연구자들을 위한 일반화되고 FAIR 준수 방법을 제시합니다. 중성자 예시로는 로컬 갤럭시 인스턴스 설정, OpenMC 및 파일 변환 도구 래핑, Omniverse에서 워크플로우 실행, 변환된 3D 출력 시각화 등이 있습니다.

메타버스 가상 실험을 위한 자동화된 시뮬레이션 워크플로우와 3D 시각화 통합

이 비디오에서 우리는 먼저 표면 탄성파 (SAW) 음향 역류 장치의 제조 및 운영 절차에 대해 설명합니다. 우리는 그 SAW 장치를 펌핑 내 성적 유동 가시화하고 복잡한 흐름의 정량 분석​​ 모두 허용 실험 설정을 보여줍니다.

표면 음향 파 중심의 어쿠스틱 역류 미세 유체의 제조, 운영 및 유동 가시화

학습하세요 GPU 가속 분자 동역학 시뮬레이션과 3D VR 시각화를 통합한 계산 시스템을 활용하여 나노구조의 원자적 거동을 실시간으로 분석하고 탐색하는 방법. 이 기술은 재료 혁신 연구에 혁신적인 접근법을 제공합니다.

소설 3D / MD 시뮬레이션, 시각화 및 분석을위한 VR 대화 형 환경

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