MDシミュレーションのための新しい3D / VRインタラクティブな環境、可視化と分析

この手順の全体的な目標は、3次元の実世界のナノ構造の挙動を視覚化し、解析することです。これは、まずシミュレーション機能を備えたインタラクティブな3Dビジュアライゼーションシステムを作成することで実現されます。第2のステップは、インタラクティブ環境での3Dナノ構造の構築と調査です。

次に、選択したバルク材料から3Dナノヘリカル構造を調製し、このシステムを使用して引張またはその他のシミュレーションを行います。最後のステップは、ナノ構造の結果として得られる3D実世界の原子的振る舞いを視覚化し、分析することです。最終的には、本研究における3次元可視化システムは、分子動力学やMDシミュレーションによる現実的なナノ構造の探索に利用し、材料イノベーション研究に活用することができます。

この手法についてのアイデアは、カリフォルニア大学デービス校で、Oliver k Craigo博士と共同研究をしていたときに、特に材料の分野での研究と学習にこの技術を使用することを考えていました。視覚化と相互作用はscience. 3D、材料の計算の探索と分析のための重要なツールです。ですから、この取り組みが他の人が拡大するのに役立つことを願っています この手順をさらに示すのは、私の研究室の大学院生であるミゲル・ディアスです。

まず、3D対応テレビの前端の真上に、天井付近に剛性の高いカメラサスペンションフレームを作成して、最適なカバレッジを確保します。赤外線または赤外線の3つを取り付けます。スイベルマウントのカメラは、3Dテレビのフロントコーナーとフロントセンターの真上に取り付けられています。

各カメラのカバレッジ角度がテレビの前面をかすめるだけであることを確認してください。次に、テキストプロトコルに記載されているように、3Dバーチャルリアリティまたは3D VR視覚化システム用の機器とソフトウェアを組み立てて構成し、モデリングコンピュータから簡単にアクセスできる場所にコントローラーを慎重に配置します。これには、取り付けられた球形のIRトラッキングマーカーに触れたり動かしたりしないように注意してください。また、3Dゴーグルをテレビ台に慎重に置き、追加のセットアップ後に反射マーカーがかからないようにします。

テキストプロトコルで詳しく説明されているように、トラッキングコンピューターのモデリングコンピューターデスクトップで、いくつかのタブを持つターミナルウィンドウを開きます。イーサネット・アダプターの IP アドレスを確認するには、モデリング・コンピューターのコマンド・ウィンドウに「IP config」と入力します。ターミナル ウィンドウ タブを開き、VR デバイスのドット cfg ファイル内で、サーバー名がトラッキング コンピューター上のイーサネット アダプターの IP アドレスを指定していることを確認します。

opti track剛体ツールソフトウェアが完全に開くまで待ちます。次に、負荷キャリブレーション結果というラベルの付いたトップメニューの近くにある大きなボタンをクリックします。適切なカメラキャリブレーションファイルを参照して開きます。

ファイルがロードされたら、ファイルメニューをクリックし、[剛体定義をロード]を選択します。トラッキング ソフトウェアの右端のペインで、トラッキング コントローラーと 3D ゴーグルの適切なリジッド ボディ定義ファイルを参照して開きます。ストリーミングというラベルの付いたセクションを見つけて、VRPN ストリーミング カテゴリの下のセクションを展開します。

表示されているポート番号が 3 8 8 3 であることを確認し、モデリング コンピューターの VRPN ストリーミング エンジン カテゴリ内のブロードキャスト フレーム データ ボックスをオンにします。このセッションで前に作成したターミナル・ウィンドウでタブを表示します。VRデバイスの悪魔のソフトウェアに移動して開始します。

次に、プロンプトに従って、WiMoのボタン1と2を同時に押します。アクティビティが成功した場合、ウィンドウには、以前に作成したモデリングコンピュータ端末ウィンドウ内でクライアント接続を待機しているVRデバイスサーバーが表示されます。3 番目のタブを選択して、NCK ソフトウェアを起動します。

NCKのインストールディレクトリに移動し、ここに示されているコマンドとテキストプロトコルにもリストされているコマンドを入力し、添付のトラッキングマーカーに触れたり緩めたりしないように細心の注意を払ってください。3Dゴーグルを装着し、コントローラーを手に取ります。ヘッドゴーグルの表示位置を調整して、3Dゴーグルが3D TV IRエミッター同期信号を受信していることを確認して、原子を追加、移動、および削除するツールを設定するためのTVディスプレイの3DVR表示を可能にします。

NCKコマンドの関連付けをコントローラーのボタンに割り当てるには、最初にWiiリモコンのホームボタンを押し続けると、NCKのメイン画面メニューが表示されます。オーバーライド ツール メニュー項目に移動して選択し、ホーム ボタンを離します。これにより、コントローラー上のさまざまなボタンにコマンドを互いに独立して割り当てることができます。

WiMoトリガーボタンをNCK内の原子を操作するアクションに関連付けるには、トリガーボタンを押し続けます。画面上のNCKメニューをドラッガーに移動し、トリガーを離す前に6自由度のドラッガーを選択します。トリガーは、原子を操作するアクションに関連付けられるようになりました。

Wiiリモコンのプラスボタンに原子を追加する機能を割り当てるには、ホームボタンを押したままにしてメインメニューを表示します。構造ユニット タイプにナビゲートし、三角形を選択してからホーム ボタンを離します。次に、プラスボタンを押したまま、前と同じように6自由度ドラッガを選択します。

次に、プラスボタンを離します。プラス ボタンは、この場合に選択されたタイプ (三角形で表される炭素原子) の新しい原子の作成に関連付けられています。原子を削除する機能をWiiリモコンのマイナスボタンに割り当てるには、ホームボタンを押し続けてメインメニューを表示します。

次に、構造ユニット タイプに移動し、[選択したユニットを削除]を選択します。ホームボタンを離す前に、マイナスボタンを押したまま、以前と同様に6自由度ドラッガーを選択します。次に、マイナスボタンを離します。

マイナスボタンは、アトムの削除に関連付けられるようになりました。同様の手順に従って、選択したユニットを1つのWiMoボタンにロックする機能を割り当て、選択したユニットのロックを解除する機能を2つのコントローラーボタンに割り当てます。コントローラーのボタンを設定したら、まずプラスボタンでNCKのワークスペースに3結合の三角形の炭素原子を2つ追加し、NCKでカーボンナノチューブを作成します。

トリガーボタンを使用して、頂点で結合するまでこれらを操作します。次に、さらに4つの炭素原子を追加して、六角形の星形を作成します。ホームメニューを使用して、入力出力メニューに移動し、単位を保存するために、6つの尖った構造を現在の位置から離します。

次に、ホームメニューを使用して、再度入力出力メニューに移動し、次にユニットをロードします。六角形の6×6シートになるまで、最後の2つの手順を繰り返します。6つの原子環が作られました。

1つのボタンロックを使用すると、上の行に1つの原子、下の行に反対側の原子があり、ロックされた原子はピンク色でマークされます。トリガーボタンを使用して、ロックされた原子の1つを円弧状に慎重に動かします。頂点は、ロックされた反対側のアダムの自由頂点に近づきます。

正常に結合されたら、2つのボタンを使用して両方の原子のロックを解除します。同様に、カーボンシート内の対向する頂点をロック、結合、ロック解除します。シートを最終的なカーボンナノチューブに効果的にジッパーで固定します。

初期結晶性二酸化ケイ素キュービクルモデルを3D VR NCKソフトウェアにインポートし、初期構造を調査します。この初期順序構造に対してシミュレーション融解クエンチ手順を実行し、アモルファス二酸化ケイ素構造を作製します。次に、得られた新しい不規則な二酸化ケイ素モデルを3D VR NCKソフトウェアにインポートし、構造を調査します。

新しいアモルファス固体から二酸化ケイ素、ナノスプリング、またはナノリボンを作成します。オープンソースコードを使用して、nano springing carverおよび関連する教育ドキュメントを使用します。lamps 分子動力学パッケージを使用して、他の場所で報告されているように、ナノまたはナノリボンで引張シミュレーションを実行します。

最後に、オープンソースのソフトウェアツールを使用して、分子動力学、イメージマジック、FFメガペグを視覚化し、このシミュレーションまたは3D VR視覚化システムでのプレゼンテーション全体でらせん状のナノ構造のスナップショットとアニメーションを作成します。ここで概説するこのプロトコルは、ナノ構造の高性能原子シミュレーションとインタラクティブな3D視覚化のための統合ラボシステムを作成する方法を示しています。3D VR可視化システムを用いて、実世界で原子の振る舞いを持つカーボンナノチューブのような複雑なナノ構造を構築・調査することができます。

次に、シリカヘリカルナノリボンを作成し、シミュレーションされた引張荷重を受け、シミュレーション結果を3次元で視覚化して、そのような引張条件下でのナノ構造の構造変化と破壊を調査しました。このビデオを見れば、研究室にあるような3D可視化システムを使用して、ナノ構造モデルの動作を解析し、視覚化できるようになるはずです。