Была реализована новая вычислительная система, включающая ускоренное на GPU моделирование молекулярной динамики и 3D/VR визуализацию, анализ и манипулирование наноструктурами, представляющая собой новый подход к продвижению исследований материалов и продвижению инновационных исследований и альтернативных методов изучения материальных структур с размерами, невидимыми человеческому глазу.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Роман 3D / VR Интерактивная среда для МД, визуализации и анализа
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Все большее развитие вычислительного (аппаратное и программное обеспечение), в последние десятилетия повлияли научные исследования во многих областях, включая материаловедения, биологии, химии и физики среди многих других. Новый вычислительная система для точного и быстрого моделирования и 3D / VR визуализации наноструктур, представленные здесь, используя открытый источник молекулярной динамики (МД) компьютерная программа LAMMPS. Эта альтернатива вычислительный метод использует современные графические процессоры, технологии NVIDIA CUDA и специализированные научные коды преодолеть скорость обработки барьеров, общих для традиционных вычислительных методов. В сочетании с системы виртуальной реальности, используемого для моделирования материалов, это усиление позволяет добавлять ускоренного MD возможностью моделирования. Мотивация, чтобы обеспечить новый исследовательскую среду, которая одновременно позволяет визуализировать, моделирование, моделирование и анализ. Цель исследования состоит в изучении структуры и свойств неорганических азотныхanostructures (например, из кварцевого стекла нанопружины) при различных условиях с использованием этого инновационного вычислительной системы. Работа, представленная излагается описание Visualization System 3D / VR и основных компонентов, Обзор важных соображений, таких как физической среды, подробные сведения о настройке и использовании новой системы, общий порядок ускоренного повышения MD, техническая информация и соответствующие замечания. Влияние этой работы является создание уникального вычислительной системы, объединяющей наноматериалов моделирования, визуализации и взаимодействия в виртуальной среде, которая является одновременно научной и преподавательской инструмент в Калифорнийском университете в Мерсед.
Введение
Материалы наука междисциплинарная область, которая изучает взаимоотношения структура-свойство в вопросе их применения во многих областях науки и техники. Как отношения структура-свойства исследованы с помощью компьютерных симуляций, в дополнение к экспериментам, вычислительные инструменты предлагают дополнительные возможности, которые могут повысить научно-исследовательских работ. В то время как наноматериалы представляют интерес для ученых и имеют определенной ценности для их потенциального социального воздействия, этот размер режима чревато многими проблемами, найденных в частности в экспериментирования.
Компьютерное моделирование позво....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
1. Установите 3D / VR программного обеспечения для моделирования по моделированию ПК
- Установка Linux операционная система, на модельном ПК (Ubuntu x86 / AMD64 в зависимости от аппаратного обеспечения).
- Изменить LINUX базовой операционной системы.
- Установите библиотеки и добавить функциональность по мере необходимости.
- Установите VRUI и NCK 3D / программное обеспечение моделирования VR по моделированию ПК 6.
- Проверьте соответствующие веб-сайты 1,6, чтобы получить последние версии всех моделей программных компонентов.
- Компиляция, настроить и протестировать VRUI.
- Установ....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Это 3D / VR система визуализации открывает новые возможности для проведения Материаловедение исследований. Как это захватывающий среда работает в режиме реального времени, в виде 3D ввода и отображения, исследователь представлены полностью интерактивной наноразмерных инструмента 2. Следуя протокол, представленные здесь, диоксид кремния спиральной nanoribbon был создан в этом шаг за шагом моды. Снимок этой структуры, полученной из LAMMPS MD показано на рисунке 7. Эта структура была подвергнута.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Критические элементы в успешной установке и использовании Visualization System 3D / VR подробно в физической среде и конструктивных соображений и Особые соображения В дополнительных материалов. Важные замечания по установке относятся 3D высоту дисплея для комфортного долгосрочного стоя или сидя использования, максимально камера слежения установлена высоту, чтобы создать большой 3D рабочей зоны, стабилизированная камера слежения и поддержку 3D дисплей на конфигурацию с течением времени, а также удалени.......
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы заявляют, что они не имеют конкурирующие финансовые интересы.
Благодарности
Мы хотим выразить благодарность за первоначальное вдохновение и обширную поддержку, оказанную нам при создании этой системы доктором Оливером Крейлосом из Института анализа и визуализации данных Калифорнийского университета в Дэвисе. Его советы и помощь сыграли важную роль в нашем успехе.
Мы также хотим поблагодарить программу NSF BRIGE за предоставление финансирования для этого проекта. Этот материал основан на работе, поддержанной Национальным научным фондом в рамках гранта No 1032653.
....Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Samsung 61" 3D с поддержкой DLP телевизора высокой четкости | Samsung | http://www.samsung.com/us/video/tvs | см. раздел 3 протокола (шаг 3.2) (Широкоформатный телевизор с поддержкой 3D) |
| Моделирующий компьютер Alienware Area51 750i | Alienware | http://www.alienware.com | См. раздел 1 протокола (шаг 1.1) (Моделирующий компьютер) |
| Компьютер слежения HP EliteBook 8530w | HP | a href="http://www.hp.com/">http://www.hp.com | См. раздел протокола 2 (шаг 2.3) (Следящий компьютер) |
| V100:R2 ИК-камеры слежения (3) | Naturalpoint | http://www.naturalpoint.com/optitrack/products/v100-r2/ | См. раздел протокола 2 (шаг 2.1) и ссылку [4] (Камеры слежения) |
| OptiTrack Tracking Tools Программное обеспечение для ИК-слежения | Naturalpoint | http://www.naturalpoint.com/optitrack/software/ | См. Протокол Раздел 2 (Шаг 2.3) и Справочник [4] (Программное обеспечение для слежения) |
| 3D очки и инфракрасный синхроизлучатель 3D TV | Ilixco | http://www.i-glassesstore.com/dlp3d-wireless-2set.html | см. раздел 3 протокола (шаг 3.2) и ссылку [5] (3D очки) |
| 3D-контроллер Wiimote | Nintendo | http://www.nintendo.com/wii | См. раздел 3 протокола (шаг 3.2) (Виимоте) |
| VRUI, NCK и связанное с ним программное обеспечение для 3D/VR-моделирования | Программное обеспечение с открытым исходным кодом | http://idav.ucdavis.edu/~okreylos/ResDev/NanoTech/index.html | См. раздел 1 протокола (шаг 1.3) и ссылки [1,6] (VRUI, NCK) |
| Программное обеспечение для молекулярной динамики LAMMPS | с открытым исходным кодом | http://lammps.sandia.gov/ | См. Раздел 5 Протокола (Шаг 5.2) и Ссылку [12] (ЛАМПЫ) |
| Программный код и файлы NanospringCarver | UC Merced - open source | http://tinyurl.com/qame8dj | См. раздел 5 протокола (шаг 5.4) и ссылки [16-17] (Резчик по нанопружинам) |
| Файлы графического интерфейса | MATLAB UC Merced - open source | http://tinyurl.com/qame8dj | См. раздел 5 протокола (шаг 5.4) и ссылки [16-17] (Резчик по нанопружинам) |
| Входной файл атомистического объемного стекла | UC Merced - open source | http://tinyurl.com/qame8dj | См. раздел 5 протокола (шаг 5.4) и ссылки [16-17] (Резчик по нанопружинам) |
Ссылки
- Kreylos website, O. Low-Cost VR 3D/VR tutorial. , University of California Davis. Davis, CA. Available from: http://idav.ucdavis.edu/~okreylos/ResDev/LowCostVR/index.html (2013).
- Doblack, B. N., Flores, C., Matlock, T., Dávila, L. P. The emergence of immersive low-cost 3D virtual reality environments for interactive learni....
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
