Компания
34,70
рейтинг
15 мая 2014 в 10:26

Дизайн → Как создать 3D-модель вируса человека. Часть первая: сбор и анализ научных данных



В развязке фильма «Бегущий по лезвию» герой Рутгера Хауэра говорит, что видел многое, что люди не могут себе даже представить — космические битвы, пылающие боевые корабли — но разве так уж трудно вообразить всё это современному человеку, избалованному компьютерной графикой? В то же время, нас окружает множество вещей, которые мы никогда не сможем рассмотреть в деталях, в силу фундаментальных физических ограничений. Более того — мы и сами состоим из таких вещей. Впрочем, хорошая новость в том, что эти объекты можно смоделировать и визуализировать, используя развитый в настоящее время 3D-инструментарий. А если собрать команду, в которой будут не только трехмерные моделлеры, визуализаторы и дизайнеры, но и ученые, можно максимально приблизить результат к реальности.

Под катом первая часть рассказа о нашем опыте создания научно достверных моделей вирусов.

Мир молекулярных машин и вирусов предлагает массу интересных вызовов CG командам. Проблема в том, что пока не существует универсальной научной методики, которая позволила бы полностью описать строение вирусной частицы. Для того, чтобы описать устройство вируса нужно пользоваться множеством методов, которые дают представление об отдельных кусках финального паззла. Электронная микроскопия позволяет оценить размеры и очертания вирионов, рентгеноструктурный анализ способен описать отдельные белки или их фрагменты, а молекулярно-биологические и биохимические методы дают сведения о том, сколько каких молекул входит в состав вируса и как они между собой взаимодействуют. При этом создается несколько парадоксальная ситуация: многие вирусы изучены очень подробно и в деталях, но не существует изображений, которые давали бы научно достоверное и полное представление о том, как они устроены.

Например, современные электронные микрофотографии вирусных частиц гриппа выглядят так (источник).



Визуализация данных криоэлектронной микроскопии геномного комплекса вируса гриппа А и реконструкция упаковки РНК (желтая лента) белками В и С. Работу с этими данными опубликовала в конце 2012 года в журнале Science группа вирусологов из Мадрида, которые помогли нам в создании модели вируса гриппа A/H1N1.



Собрать всю доступную информацию технически возможно. Но ее систематизация, обработка и перевод в 3Д модель требует командного подхода. При этом даже компетентный научный консультант не может обладать полным багажом узкоспециальных знаний по теме, поэтому к проекту важно подключить ученых, посвятивших работе с тем или иным вирусом всю свою карьеру. Моделлер без биологического образования не разберется в опубликованных научных данных и структурах белков из Protein Data Bank, а также не сможет корректно достроить модели молекул при помощи молекулярной динамики, где это необходимо (приблизительно 80-90% белков, с которыми мы сталкиваемся, имеют неполное описание пространственной струкутры на 10-90%). Ученый же, даже обладая всеми сведениями в отдельности, не может собрать и визуализировать полную модель в профессиональных пограммах для трехмерного моделирования. По нашему опыту, только тесное взаимодействие этих специалистов может дать аккуратный и информативный результат.

Изображение вируса гриппа с детализацией до атомов. Все белки и белковые комплексы в составе частицы, а также их количественные соотношения и положение соответствуют опубликованным в научной литературе данным (подписи всех компонентов). Модель создана при участии Хайме Мартин-Бенито и коллег (Испанский национальный центр биотехнологий, Мадрид, Испания). 2013 год.



Внутреннее устройство вируса иммунодефицита человека. Виден край мембранной оболочки, белки, присутствующие внутри вириона, капсид и фрагменты РНК вируса, в нем заключенные (подписи всех компонентов). Модель создана при участии Егора Воронина (Global HIV Vaccine Enterprise). Приз за лучшую научную иллюстрацию на конкурсе Science and Engineering Visualization Challenge в 2011 году.



Модель предполагаемой укладки генома вируса папилломы человека. Модель создана при участии Кристофера Бака (Национальный институт рака, США). 2012 год.



Частица и отдельные белки вируса Эбола. Модель создана при участии Рональда Харти (Университет Пеннисльвании, США). Honorable mention конкурса Science and Engineering Visualization Challenge в 2010 году. Экспозиция салона Ассоциации медицинских иллюстраторов в Торонто в 2012 году.



Наша студия несколько лет назад запустила некоммерческий проект, суть которого в моделировании и визуализации наиболее распространенных и опасных вирусов человека. Мы назвали его Viral Park, или “Зоопарк вирусов”. Проект пока включает четыре вирусные модели, еще несколько находятся в разработке, а в планах сделать серию из примерно двадцати вирионов. За время работы над проектом мы успели освоить и наладить процесс, выделив в нем ряд этапов:

  • Обзор литературы и систематизация обнаруженных данных
  • Молекулярное моделирование и динамика
  • Сборка полной модели из отдельных элементов
  • 3D визуализация и дизайн
  • Создание материалов на основе модели от плакатов до приложений, виджетов и пластиковых моделей.


В этом посте мы немного расскажем о первом этапе нашей работы.

Сбор информации об изучаемой теме — это задача, которую ученые решают постоянно. Невозможно сделать новый проект, не зная того, что опубликовали до тебя. Для этого надо найти и проанализировать сначала обзорные, а потом и исследовательские публикации по интересующему вопросу. Та же схема работает, когда собирается информация о строении вирусов. Благодаря базам естественнонаучных публикаций основных мировых журналов PubMed и Google Scholar этот процесс можно организовать весьма эффективно. Если нужна вводная информация о биологии вируса, можно воспользоваться сайтом Viral Zone а много данных по отдельным белкам доступно в базе данных Uniprot. Структуры белков или их фрагментов, полученные разными коллективами ученых при помощи методов ядерного магнитного резонанса и рентгеноструктурного анализа, доступны в уже упомянутом Protein Data Bank в виде координат всех атомов или, в ряде случаев, только альфа-атомов цепочки белка.

Задачей для ученого в процессе создания модели вируса являются сбор, обработка и подготовка всей информации в том виде, который будет удобен для работы остальных членов команды. Нужно составить полный список всех типов молекул, которые образуют частицу, и всех их взаимодействий. Помимо белков это могут быть липиды мембраны и молекулы вирусного генома, представленные ДНК или РНК. Дальше надо понять, в каких количествах молекулы представлены в частице, и какие места они занимают. Эта наиболее сложная для поиска и часто противоречивая и неполная информация, поскольку разные методы могут давать разные оценки. Для уточнения тех или иных вопросов мы связываемся с авторами статей, в которых они обсуждаются. Это вполне принятая практика в научном сообществе, и ученые часто с удовольствием, а иногда без идут на контакт и порой делятся своими гипотезами и даже неопубликованными данными, как это было при работе над моделью Гриппа в случае с уже упомянутыми испанскими вирусологами.

Результатом исследования литературы должна стать максимально подробная вербальная картина будущей модели. Надо понимать что, в каких количествах и каким образом упаковано в вирусной частице. Это можно свести в описание, таблицу количеств и взаимодействий и план модели в нужном масштабе.

Дальнейшие этапы работы подразумевают получение трехмерных моделей всех нужных компонентов. Одной из проблем тут является то, что не для всех белков и их комплексов могут быть доступны атомные структуры. Существенную часть вирусных белков ученым просто еще не удалось описать. В нашей работе мы используем методы структурной биоинформатики, чтобы заполнить этот пробел. Об этом мы расскажем в следующих постах. Также постараемся раскрыть детали того, как происходит сборка полной модели, ее визуализация и создание образовательных пособий и виджетов на основе полученного результата.

Мы считаем, что у такого детального подхода к моделированию молекулярно-биологических объектов большие перспективы с точки зрения его применения в образовании, популяризации науки и научной коммуникации. В пользу этого говорит и то, что такие модели получают высокие оценки на крупных международных конкурсах научной иллюстрации и дизайна, положительные отзывы известных коллег, а включить такие изображения в свои презентации бывает приятно даже Франсуазе Барре-Синусси, получившей Нобелевскую премию за открытие ВИЧ.

В продолжении темы, помимо моделирования вирусов в рамках Зоопарка вирусов, мы обсудим сферу научной и медицинской иллюстрации в целом, поговорим о том, почему это актуально, чем это отличается от набирающего популярность научного исскуства, или Science Art, и как это поможет сделать мир лучше а науку понятнее.
Кто следующий?

Проголосовало 638 человек. Воздержалось 198 человек.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Автор: @clearlist
Visual Science
рейтинг 34,70
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Комментарии (67)

  • +2
    Rabies virus, тоже не забудьте
    • +1
      Не забудем, отличный выбор!
      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        • 0
          Добавим, он неплохо изучен.
  • 0
    Кстати, некоторые вирусы из списка просто космически сложные. Герпес, например. Его моделировать будет, пожалуй, труднее всего. И, конечно, не все одинаково хорошо изучены.
    • +2
      Также пока зепредельными по сложности представляются всяческие мимивирусы или вот эти товарищи:
      Giant viruses open Pandora's box
      Giant virus resurrected from 30,000-year-old ice
      Их размеры в могут быть в полтора десятка раз больше, чем то, что на картинках в этом посте. То есть это уже приближается к клеткам бактерий. Когда-нибудь, возможно, замахнемся на нечто подобное, но это крайне сложно с точки зрения моделирования и рендера пока что.
  • 0
    А могут ли результаты такого моделирования увеличить шансы на создание более эффективных лекарств? Ведь одно дело, когда специалист работающий над лекарством ищет вслепую нужный состав веществ и совсем другое, если визуально представить как вирус действует и на каком этапе его проще нейтрализовать. Мне думается в «спящем» состоянии с вирусами бороться намного сложней. Хотя разумеется я не могу претендовать на какую-либо объективность в суждениях, так как не специалист ни разу.

    З.Ы. А еще визуализация напомнила графику из игры «Вангеры».
    • +1
      Такие модели полезны в образовании вирусологов и специалистов, которые затем будут заниматься разработкой вакцин. Например, иллюстрации ВИЧ входят в несколько ведущих учебников и справочников по вирусологии и вакцинам, среди которых Vaccines 6 Стенли Плоткина. К слову, авторитетный научный журнал Lancet пишет о книге следующее: «Widely regarded as The Bible for vaccinologists… the book remains the work of reference that every person working in the field of vaccines and those with an interest in infectious diseases should have.» Если говорить о науке, то по опыту модели также используются для иллюстрации в статьях, которые так или иначе уточняют существующую картину строения вируса. Праллельно мы с коллегами учеными готовим несколько пилотных рассчетов укладки генома набольших вирусов, где такие модели очень помогут. Проблема пространственной организации генома до сих пор актуальна для большинства вирусов.

      Грипп по цветам действительно оказался похож на Вангеров.
  • –2
    Ребята, все уже сделали до вас ;)
    Картинка: f2.live4fun.ru/small_pictures/img_8694625_391_5.jpg

    Страшно представить, сколько на создание рендеров ушло времени и сил.
    • 0
      Сифилис вызывается бактерией Treponema pallidum, мы же сфокусированы на вирусах. На такое моделирование и визуализацию уходит действительно много сил и времени. Некоторые вирусы мы делаем по 4-7 месяцев, но результат того стоит, я считаю.
      • 0
        Вирусы в этой плюшевой серии тоже были, вроде бы. А еще были вирусы стеклянные:
        www.visualnews.com/2011/06/11/harmful-virus-made-of-beautiful-glass/
        Они несколько больше похожи на оригиналы, чем плюшевые истории, но тоже, конечно, имеют совершенно другие цели)
        • 0
          Да, в серии giant microbes есть и вирусы и клетки человека. Вообще, это прекрасная форма популяризации науки среди детей. Мне самому доводилось рассказывать о бактериях племяннику на примере плюшевой E.coli — гораздо интереснее чем на пальцах.

          Стеклянные работы Люка действительно впечатляют, но это как раз Science Art или фантазия художника, которые имеют мало общего с реальностью. Science Art хочется посвятить отдельный пост)
          • 0
            Сейчас мы готовим научно достоверную модель одного из вирусов из стеклоподобного пластика для Дарвиновского музея при поддержке гранта фонда Династия. Осенью его можно будет увидеть в музее.
  • 0
    Восхитительное по качеству и деталям исполнение. Спасибо большое. Вопрос — можно ли использовать ваши материалы для обучения студентов, наглядных пособий и т.п.?
    • +3
      Можно, и мы всячески привествуем это. Для студентов и некоммерческих организаций по всму миру эти изображения бесплатны в достаточно высоком разрешении. Веб-виджеты, которые позволяют разобраться в строении можно увидеть на сайте. В ближайшее время для всех вирусов появятся новые более крупные интерактивные «крутилки», где можно будет выбрать любой элемент модели и разглядеть его. К финальному посту серии про создание образовательных материалов они будут готовы.
      • +1
        Спасибо большое. Обязательно поделюсь ссылками на вас с нашими микробиологами и биохимиками. Им будет очень актуально для лекций.
      • 0
        Кстати, если изображения бесплатны в образовательных целях, вы не думали о публикации на википедии с описанием ограничений по материалам? Они принимают изображения с ограниченной лицензией от авторов.
        • +1
          Часть наших иллюстраций и анимаций, например связывания кислорода с гемоглобином, или классификация переломов лицевых костей по Ле Фору, есть как ссылки в соответствующих темах википедии. Хотя встречается, что смотрители топиков по непонятной мне причине их удаляют.
          • +2
            Мой внутренний стоматолог начинает танцевать и жечь костры при виде иллюстраций переломов по Ле Фору. У нас были чудовищные рисунки чуть ли не начала 20 века.
            • 0
              Да, интересно, что среди иллюстраций 18-19 века встречаются такие шедевры, которые мало какой атлас 20-го века видел. До сих пор не понимаю причины такого провала качества.
              А менно эта наша модель довольно слаба в плане стоматологии. Следующая версия Виталика будет адекватно отражать детали области.
              • 0
                У вас там с прикусом проблемы есть и с формой коронок. Но это если придираться. А для иллюстрации очень наглядно.
                • +3
                  Верно. Интересно сделать анимацию смены молочных зубов постоянными, с возможностью видеть процесс на визульных срезах, как тут
                  image
                  • +1
                    твою ж… это что получается ребенок рождается со всеми зубами сразу? Что происходит с полостью когда взрослые зубы вылазят?
                    • 0
                      В норме рождается без зубов)
                    • 0
                      Хе. У меня есть компьютерные томограммы детей. Там как у акулы… Зарастает кость потом и все.
                      • 0
                        А у вас нет случаем какого-нибудь набора по возрасту, чтобы сделать «time-lapse» процесса и создать модель развития зубной системы от новорожденного до взрослого?
                        • 0
                          Нет, к сожалению, детям можно нормально делать КТ только со среднего шкьного возраста. Плюс тот материал, что у меня есть с аномалиями. Не от хорошей жизни делают КТ. Хотите, я могу дать свой КТ в хорошем разрешении. У меня ровный, правильный череп и прикус. Поможет при моделировании. Конусно-лучевой томограф с хорошей картинкой.
                          • 0
                            Разумеется, и буду признателен, если подскажете коллектив или специалиста в этой области, кому может быть интересно выступить внешним консультантом на проекте.
                            • +2
                              Можете контактировать со мной. Я стоматолог и неплохо разбираюсь в КТ. Если моих знаний не хватит — буду подключать коллег про возможности. Кафедра хирургической со стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Кубанского государственного медицинского университета.
                              КТ залью к себе на сервер и ссылку дам вам в личку. Других пациентов без их согласия не могу, так как медицинская тайна. Меня — пожалуйста.
                              • 0
                                Отлично!
                • 0
                  Тсссс. Я им уже написал с деловым предложением ;)
              • 0
                Я когда-то работал с 3D в качестве хобби, хотя я и врач. Вот, наброски мои. Я проектировал учебные модели для ортодонтов. Vray, нижняя челюсть.

  • 0
    Вкусные конфеткы
    • +1
      Да, есть идея напечатать вирус и на таком сахарном устройстве, когда будут доступны.

      image
  • +1
    Прекрасная визуализация, но описание деталей скромновато.

    1) Очевидно что проделана колоссальная работа,
    однако до боли досадно что она скрыта за ширмой «детализация для младшей школы».
    На примере вируса гриппа мы видим оргомное разноцветие компонентов, а описано всего 10 элементов.
    К примеру мембрана у вас состоит из темных и светлых серых элементов — почему одни темные другие светлые?
    Нейраминидаза — зеленая имеет серые вкрапления, что они означают?
    Очень бы хотелось видеть описание исключительно всех деталей модели если вы позиционируте это как научно достоверную модель.
    Иначе возникает беспокойство что дизайнер «приукрасил» чтото на свой лад.

    2) Нейраминидаза — когда смотрел картинку мне стало интересно что это такое, и мне пришлось делать поиск по странице, причем набирать это незатейливое название пришлось вручную скопировать его не удалось.
    Добавте переход с подписей в картинке к описанию элементов — это было бы крайне удобно.
    • 0
      Верно, эту проблему решат интерактивные виджеты «крутилки» с возможностью выбора, подсветки и вывода описания любого компонента, которые я упомянул выше, и которые будут готовы совсем скоро.

      Во всей серии у нас принята следующая схема цветового кодирования: цветом показаны компоненты вируса, кодируемые геномом самого вируса, оттенками серого те компоненты, которые вирус «позаимствовал» у клетки хозяина, в данном случае человека. Интересно сравнить какие вирусы активнее используют «материал» клетки, как делает, например ВИЧ, а какие, существенно меньше — как ВПЧ.

      Мембраны состоят из липидов. Липидный состав мембраны вириона повторяет липидный состав клетки человека, в которой он образовался. В данном случае это основные — фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, сфингомиелин и холестерин, с характерным соотношением количеств. Именно они обозначены разными оттенками серого.

      Наш ведущий научный консультант stefych расскажет про гликозилирование поверхностных белков — серые точки на нейраминидазе (и почему они серые а не в цветных оттенках остальных компонентов).
      • 0
        Надеюсь иметь возможность оставить фидбек на ваши крутилки в ближайшем будущем.
        Всяческих успехов вам!
        • 0
          Спасибо, случайно минусанул вместо плюса(
  • 0
    Да, все, что отмечено серым — это структуры, которые либо забираются вирусом из хозяйской клетки, как мембранные оболочки (вирус не может их сам синтезировать), либо присоединяются к вирусным белкам клеточными ферментами, как в случае с гликозилированием — присоединением остатков углеводов. Это не всегда необходимо вирусу напрямую.
  • 0
    А какой софт используете?

    Я как-то пробовал вирусы собирать с помощью ePMV
    • +2
      На софте мы планировали остановиться подробнее в следующих частях про молекулярное моделирование, 3D молелирование и визуализацию. Stay tuned.

      ePMV можно использовать на этапе перевода модели из научной среды в CG. Выбрать его или альтернативные средства зависит от предпочтений и 3Д пакета, куда переносятся данные.

      Вы собирали в научной среде на основе данных симметрии (регулярные капсиды) или что-то мембранное, вроде ВИЧ или Гриппа?
      • 0
        Вирус денге был, помнится. Собирали на основе симметрии
        • 0
          Да, действительно для сравнительно небольших вирусов вроде Денге или папилломы есть структуры основных белков капсида и данные о симметрии, на основе которых, например в программах типа Chimera можно восстановить вид вириона:

          image

          Недостаток таких моделей — обычно низкое разрешение (24А для денге, что далеко от атомного) и неполнота структур (не всех белков хватает и не все описаны полностью). В частности, опубликованная модель Денге (1k4r) содержит 180 Е-белков, но не имеет М-белков и никак не отражает строение внутренних компонентов и укладку генома. При работе с вирусом папилломы мы столкнулись с похожей исходной ситуацией. В результате по низкодетализованной модели основного белка с помощью структурной биоинформатики мы построили полноатомную модель в высоком разрешении, смоделировали минорные белки капсида и даже сделали предположение о том, как они могут взаимодействовать с геномом вируса.
          • 0
            Если правильно помню, мы использовали www.rcsb.org/pdb/explore/explore.do?structureId=3J27. А внутреннюю часть собирали так сказать из общих соображений.

  • 0
    Уважаемые Visualscience!
    Как можно получить ваши потрясающие иллюстрации для использования в нашей школе?
    • +2
      Михаил, напишите мне в почту konst@ какие именно иллюстрации нужны. В почту я вышлю простые стандартные условия использования. Кстати мы можем передать вам 20-30 плакатов с вирусом Гриппа A/H1N1 для лучших учеников, чтобы реже болели.
      • 0
        Спасибо большое!
        Написал на почту.
  • 0
    Жесть, какая гадость!
    • 0
      почему гадость? Если из кондитерских материалов сделать… будет очень даже вкусно выглядеть!
      Типа, в продуктовом будешь заказывать себе к чаю вирус гриппа…
  • 0
    Zheniog, что вас так зацепило? Поделитесь
  • 0
    Модели выглядят как вязанные. Надо бабушке предложить…
    • +2
      Обязательно предложите, если свяжет, предложим вашей бабушке отличную вакансию.
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • 0
      Рад, что вам нравится. Действительно, хочется увидеть эти процессы в динамике. Однако, кроме сложностей с визуализацией, возникает много научных вопросов, которые пока не имеют ответов. Почти все данные о структурах касаются стабильных «статичных» состояний, в то время как промежуточные, время жизни которых исчисляется долями секунд, — предмет дискуссий и предположений. В данном случае более абстрактное и менее детализованное отображение может быть более уместно, т.к. мы сохраним высокую степень научной достоверности в общих моментах, не вдаваясь в детали, которые неизвестны.
  • 0
    хм, а модель мембраны откуда брали?
    я простил пошукал реальную мембрану нейрона, и даже простой клетки — ничего не нашел, только стандартные искуственные, а это не совсем то, интересна реальная картинка.
    • 0
      Мембраны мы делали сами из моделей отдельных фосфолипидов и холестерина. Старались соблюсти те соотношения компонентов, которые встречаются в липидных рафтах — областях клеточных мембран, из которых чаще всего почкуются вирусные частицы с оболочкой. К реальности еще можно приближаться, конечно. Некоторые обращают внимание на то, что отдельные молекулы в несколько неестественном «прямолинейном» состоянии. Мы придумаем, как это забороть в какой-то момент.
      • 0
        все эти lipid rafts и прочее — очень интересный вопрос, но целостной картины нет.
  • 0
    Только мне одному кажется, что делать такие миленькие визуализации, которые хочется поставить себе на обои рабочего стола для смертоносных и неизлечимых вирусов — то еще извращение?
    • 0
      На рабочий стол, пожалуй и я бы не поставил. А на обложку научного журнала, например к годовщине открытия ВИЧ — вполне. Спрос на качественную научно достоверную графику такой высокой детализации большой, а качество предложения по рынку очень низкое. Например по теме, научный фотобанк №1 (да, есть и такие; если не ошибаюсь аудитория ококло 1 млн человек в мес.) выдает в среднем такое:





      Визуальное оформление можно оставить за скобками, т.к. это во многом «вкусовщина», но о качестве научной экспертизы коллег по профессии мы обязательно поговорим в одном из постов.
  • 0
    Ну пока лишь аннотация :)

    подождем обещанного: «В нашей работе мы используем методы структурной биоинформатики, чтобы заполнить этот пробел. Об этом мы расскажем в следующих постах. Также постараемся раскрыть детали того, как происходит сборка полной модели, ее визуализация и создание образовательных пособий и виджетов на основе полученного результата.»
  • 0
    Ну и писать надо бы в раздел Биоинформатики — а то совершенно случайно нашел
    • 0
      Верно, первая часть аннотация и о науке, а биоинформатика среди прочего в следующих постах, которые пойдут в соотвующие хабы.
      К сожалению, у наших биоинформатиков нет аккаунтов на Хабре, будем как-то выкручиваться в комментариях сами :)
  • 0
    Хм… Если вдруг у вас есть модели-текстуры-шейдеры, то при должном энтузиазме можно сделать это все онлайн с помощью webgl.

    Мне одному это кажется мегакрутым?
    • 0
      Для чего-то попроще, вроде анатомии — возможно да. Если нет задачи сделать приличную графику. Проблема с уровенем визуализации вопрос актуальный даже при нынешем развитии графических карт тач-устойств и компьютеров. Чтобы обеспечить высокое качество и адекватную частоту смены кадров, модели должны быть низко-полигональными. Пример из современных онлайн-атласов, которые так и рендерятся на стороне пользователя.



      Мы изначально выбрали более высокие стандарты визуализации, т.к. считаем что уровень подачи материала не менее важен, чем научная достоверность.



      Визуализация одного такого кадра модели мозга человека на одном из самых мощных сейчас компьютеров (dual xeon 2687w) занимает минуты, в то время как для плавного вращения модели пользователем нужно «выдавать» минимум 15 кадров в секунду. Чуть лучше обстоят дела с рассчетом на профессиональных графических картах, а не на ЦП. Но все это решения стоимостью в десятки тысяч долларов, которых нет на стороне пользователя. Именно поэтому для онлайн виджетов и приложений мы выбрали вариант с предварительным рассчетом и отправкой пользователю без задержки уже готовой графики. Минусы, разумеется, есть — ограничение степеней свободы вращения моделей, большой объем трафика на передачу изображений при больших разрешениях. Но если логика приложения продумана хорошо, то первый «минус» можно обратить в плюс, зашив изменения прозрачности, появлений нужных подписей, срезов в саму визуализацию, что здорово насытит информацией конечный продукт.

      Если говорить о вирусах, то например в модели вируса Эбола более 2 000 000 молекул, каждая из которых существенно сложнее поверхности полушарий головного мозга. А размер модели ВИЧ около 1,5 Гб. Думаю тут ответ на ваш вопрос очевиден.

      • 0
        Ого.

        Я ожидал что они большие, но чтобы настолько…

        Но ведь с другой стороны, вы все равно представляете информацию в более удобном виде — картинки разного разрешения, срезы и аннотации. Хороший путь и удобный.

        Но ведь точно так же можно действовать и при отображении моделей в 3D у клиента — подгружать информацию не сразу, а по мере того как пользователь изучает модель. Правда объем работы тоже существенный. Тут и создание низкополигональных моделей и алгоритмы постепенной их замены при увеличении. Создание срезов потребует отдельного интерфейса и самое главное — в идеале на выходе получится примерно то же самое что задумали и вы, просто по другому.

        Я просто потихоньку завидую вашей работе и думаю про себя «как бы сделал я»…
        • 0
          Вы правы, но опять же подгрузка модели на «графически слабый» клиент не решает проблему скорости визуализации. Рендерить надо много кадров и быстро, что пока невозможно. Кроме того возникает вопрос защиты моделей от копирования. Просто для справки один из поставщиков моделей того же уровня научной достоверности, который выбрали мы, пердлагает свои серийные модели по 25 т. долл. И тут речь именно о серийных, что говорить об уникальных.
        • 0
          Вот кстати появился вариант такого веб-приложения www.zygotebody.com/ от автора одних из лучших моделей (Zygote.com).
          Видно на какие уступки в плане качества моделей и визуализации приходится идти ради скорости работы.
          Сравините с их же моделями, рендеры которых созданы в профессиональных пакетах.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Дизайн