Sampling molecular conformations and dynamics in a multiuser virtual reality framework.
Sampling molecular conformations and dynamics in a multiuser virtual reality framework.
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DOI：
10.1126/sciadv.aat2731
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发表时间：
2018-06
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Glowacki DR
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
O'Connor M;Deeks HM;Dawn E;Metatla O;Roudaut A;Sutton M;Thomas LM;Glowacki BR;Sage R;Tew P;Wonnacott M;Bates P;Mulholland AJ;Glowacki DR
VR与云计算相结合，实现了实时分子模拟的外科操作，加快了3D研究任务。我们描述了一个多用户虚拟现实(VR)环境中交互分子动力学的框架，将严格的云上原子物理模拟与商用VR硬件相结合，我们已经向读者提供了这些硬件(参见isci.itch.io/nsb-imd)。它允许用户以原子级别的精度可视化和采样复杂分子结构的结构和动力学，并在相同的虚拟环境中与其他用户交互。在一系列受控研究中，参与者被分配了一系列分子操作目标(将甲烷穿过纳米管，改变螺旋螺旋感觉，以及捆绑蛋白质结)，定量表明，交互式VR环境中的用户可以比使用传统界面更快地完成复杂的分子建模任务，特别是对于构象编排本质上是三维的分子路径和结构转变。这一框架应该会加速纳米级分子工程领域的进展，包括构象测绘、药物开发、合成生物学和催化剂设计。更广泛地说，我们的发现突显了VR在科学领域的潜力，在这些领域，三维动力学非常重要，横跨研究和教育。
VR combined with cloud computing enables surgical manipulation of real-time molecular simulations, accelerating 3D research tasks. We describe a framework for interactive molecular dynamics in a multiuser virtual reality (VR) environment, combining rigorous cloud-mounted atomistic physics simulations with commodity VR hardware, which we have made accessible to readers (see isci.itch.io/nsb-imd). It allows users to visualize and sample, with atomic-level precision, the structures and dynamics of complex molecular structures “on the fly” and to interact with other users in the same virtual environment. A series of controlled studies, in which participants were tasked with a range of molecular manipulation goals (threading methane through a nanotube, changing helical screw sense, and tying a protein knot), quantitatively demonstrate that users within the interactive VR environment can complete sophisticated molecular modeling tasks more quickly than they can using conventional interfaces, especially for molecular pathways and structural transitions whose conformational choreographies are intrinsically three-dimensional. This framework should accelerate progress in nanoscale molecular engineering areas including conformational mapping, drug development, synthetic biology, and catalyst design. More broadly, our findings highlight the potential of VR in scientific domains where three-dimensional dynamics matter, spanning research and education.
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DOI：
10.1098/rspa.1954.0101
发表时间：
1954-01-01
影响因子：
--
作者：
CRICK, FHC;WATSON, JD
通讯作者：
WATSON, JD
影响因子：
64.8
作者：
通讯作者：
--
DOI：
10.1098/rspa.1964.0147
发表时间：
1964-01-01
影响因子：
--
作者：
BERNAL, JD
通讯作者：
BERNAL, JD
影响因子：
2.9
作者：
Haag, Moritz P.;Vaucher, Alain C.;Reiher, Markus
通讯作者：
Reiher, Markus
影响因子：
16.6
作者：
Levitt, Michael
通讯作者：
Levitt, Michael