VMD para Mac
Animar sistemas biomoleculares (beta).
Gratis
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Resumen de VMD
VMD es un programa de visualización molecular para mostrar, animar y analizar grandes sistemas biomoleculares utilizando gráficos 3-D y scripting integrado. VMD es compatible con computadoras que ejecutan Mac OS X, UNIX o Windows, se distribuye de forma gratuita e incluye código fuente.
Novedades de la versión 1.9.3
Versión 1.9.3:
- Conectando el programa de gráficos moleculares fácil de usar VMD con el ampliamente adoptado programa MD NAMD, el nuevo complemento QwikMD guía a los usuarios para preparar simulaciones moleculares comunes en solo unos minutos, permitiendo un estudio rápido de mutaciones puntuales, eliminaciones parciales o incluso experimentos de dirección. Mientras facilita a un nuevo usuario realizar simulaciones, QwikMD también funciona como una herramienta de aprendizaje con "botones de información" que guían al usuario y proporcionan el contexto teórico subyacente a los procedimientos que se siguen. Cada "botón de información" genera una ventana donde el usuario puede encontrar información fundamental relacionada con simulaciones de Dinámica Molecular, como la descripción de modelos de solventes y estructura de proteínas, así como breves explicaciones de las opciones disponibles en la interfaz gráfica de QwikMD y las acciones desencadenadas por los botones. Para más información, el usuario es redirigido a páginas web a través de enlaces presentes en la parte inferior de la ventana de información. QwikMD incorpora el registro de procedimientos para la reproducibilidad, y para permitir que flujos de trabajo y protocolos de simulación sean compartidos entre usuarios.
- El complemento Force Field Toolkit (ffTK) proporciona un conjunto de herramientas integral para el desarrollo de parámetros de campo de fuerza compatibles con CHARMM (por ejemplo, CGenFF), incluyendo cargas, enlaces, ángulos y dihedrales. Se han añadido dos nuevas características importantes al Force Field Toolkit para la versión 1.9.3 de VMD.
- Se ha añadido una nueva herramienta al conjunto de herramientas BuildPar que procesa la salida del servidor web del programa CGenFF para construir automáticamente toda la entrada estructural y de parámetros requerida para la entrada en el flujo de trabajo de parametrización de ffTK, eludiendo un obstáculo común en la preparación de estructuras. El servidor web del programa CGenFF realiza un análisis de la estructura molecular y asigna parámetros basados en analogía con moléculas contenidas en el conjunto de parámetros estándar de CGenFF. ffTK ahora puede aprovechar la salida de este recurso para preparar automáticamente los archivos PSF+PDB requeridos por ffTK, analizar las puntuaciones de penalización asociadas con cada parámetro devuelto, visualizar todas las instancias de un parámetro dado directamente dentro de la estructura molecular, y escribir un archivo de parámetros que se inicializa con los valores de CGenFF como punto de partida para el refinamiento.
- Una nueva utilidad de análisis y trazado, llamada Torsion Explorer (accesible desde la pestaña Scan Torsions), está diseñada específicamente para ayudar en la solución de problemas de ajustes de parámetros dihedrales difíciles proporcionando análisis visual y numérico de los escaneos de torsión QM relajados. La función clave de esta herramienta es cargar cada conformación estructural optimizada en VMD y construir un gráfico de color de la superficie de energía potencial (PES) asociada para comparación lado a lado. También se puede realizar un análisis numérico para proporcionar información detallada sobre cómo cambian todos los dihedrales a lo largo del escaneo, ayudando a identificar torsiones altamente acopladas que a menudo complican el ajuste de parámetros.
- Además de las herramientas principales descritas anteriormente, ffTK contiene varias nuevas pero más pequeñas características, como la capacidad de exportar el escaneo conformacional MM relajado utilizado como base en el ajuste dihedral, y correcciones de errores. La documentación y tutoriales en video están disponibles en el sitio web del complemento.
- VMD 1.9.3 contiene varias actualizaciones para el Método de Ajuste Flexible de Dinámica Molecular (MDFF). El complemento de configuración de MDFF ahora admite el uso de múltiples mapas de densidad en una sola simulación de MDFF. La interfaz gráfica de usuario (GUI) de MDFF en la sección de Modelado del menú de Extensiones de VMD se ha actualizado para reflejar el uso de múltiples mapas además de muchas otras mejoras de usabilidad. Los complementos cispeptide, quiralidad, y los nuevos TorsionPlot y QwikMD ahora se conectan a la GUI de MDFF para simplificar la búsqueda y corrección de errores o la configuración de su estructura para MDFF. Tanto la GUI de MDFF como los complementos de línea de comandos ahora utilizan CHARMM36 como el conjunto de parámetros predeterminado.
- El módulo de variables colectivas implementado en VMD (y compartido con NAMD y LAMMPS) incorpora muchas nuevas características y mejoras, incluyendo: cálculo de histogramas en conjuntos de variables, con pesos opcionales; análisis de restricciones de distribución de probabilidad; nuevos tipos de variables contribuidos "dipoleAngle" (Alejandro Bernardin), "groupCoordNum" (Alan Grossfield); comando de scripting "cvcflags" para optimizar el rendimiento de colvars complejas; y manejo de errores mejorado en la entrada del usuario y scripting.
- VMD 1.9.3 contiene muchas características para generar renderizaciones de alta calidad de gráficos moleculares y para la creación de películas de estructuras estáticas y trayectorias de simulación de dinámica molecular.
- VMD incluye una versión mejorada integrada acelerada por GPU del motor de trazado de rayos Tachyon, utilizando NVIDIA CUDA y OptiX para lograr un rendimiento interactivo de trazado de rayos, incluso para sistemas moleculares que contienen decenas a cientos de millones de partículas. El mejorado trazador de rayos acelerado por GPU "TachyonL-OptiX" admite la gran mayoría de las características de renderizado de Tachyon, con énfasis en iluminación de oclusión ambiental, sombras, profundidad de campo, renderizado de superficies transparentes de alta calidad, y renderizado paralelo de películas para complejos grandes como virus y orgánulos celulares.
- El nuevo motor de trazado de rayos GPU en VMD 1.9.3 admite la generación de imágenes y películas estereoscópicas omnidireccionales, adecuadas para su uso con películas VR de YouTube, que son reproducibles en una amplia variedad de cascos VR basados en teléfonos y pantallas montadas en la cabeza impulsadas por computadora, incluyendo Google Cardboard, GearVR, Oculus Rift y otros. Un nuevo minitutorial de renderizado de películas VR de VMD detalla los pasos necesarios para crear contenido de películas VR para YouTube y cascos VR.
- VMD 1.9.3 también presenta un nuevo motor de trazado de rayos interactivo basado en CPU integrado basado en Intel OSPRay, que permite a los sistemas basados en CPUs Intel x86 y en particular los nuevos procesadores Xeon Phi Knight's Landing mostrar interactivamente escenas de VMD con iluminación de oclusión ambiental, sombras y profundidad de campo, con soporte para renderizado paralelo de películas. El nuevo renderizador "TachyonL-OSPRay" en VMD 1.9.3 logra un rendimiento más alto que el renderizador estándar de Tachyon, y admite muchas de las características de materiales y sombreado de VMD más utilizadas. El nuevo motor de trazado de rayos basado en OSPRay en VMD se describe en este artículo reciente.
- El complemento ViewChangeRender actualizado proporciona una interfaz gráfica fácil de usar para gestionar múltiples puntos de vista de la cámara de VMD y hacer películas que muevan la cámara entre múltiples puntos de vista. La última versión de ViewChangeRender también admite un mejor renderizado paralelo de películas en clústeres y supercomputadoras.
- La velocidad de los nuevos motores de trazado de rayos interactivos en VMD 1.9.3 permite a los usuarios visualizar interactivamente complejos moleculares de tamaño moderado que contienen unos pocos millones de átomos con sombras y oclusión ambiental. Incluso el efecto de desenfoque de profundidad de campo se puede renderizar en tiempo real en hardware reciente. Los motores de trazado de rayos interactivos utilizan refinamiento progresivo para permitir a los usuarios manipular la vista usando el mouse, y una vez que se libera el mouse, la imagen se refina con muestreo de monte carlo de iluminación, desenfoque focal, y así sucesivamente. Los motores de trazado de rayos interactivos permiten guardar múltiples vistas en cualquier momento, así como el comportamiento predeterminado de guardar la imagen final mostrada cuando el usuario sale del visor. Las versiones futuras de VMD integrarán más estrechamente el trazado de rayos interactivo, habilitando el trazado de rayos interactivo en la ventana principal de VMD, como una alternativa al motor de visualización tradicional basado en OpenGL en VMD.
- Como se informa en varias publicaciones, VMD utiliza GPUs para acelerar muchas de las características de visualización y análisis más exigentes computacionalmente de interés para los investigadores biomédicos. VMD 1.9.3 avanza aún más estas capacidades, añadiendo soporte para la última generación de GPUs NVIDIA "Pascal". La nueva versión incluye una implementación mejorada acelerada por GPU de la representación de superficie molecular QuickSurf que ahora puede manejar el renderizado de grandes complejos biomoleculares y orgánulos celulares que contienen varios cientos de millones de partículas, con mejoras significativas para la visualización de modelos de grano grueso como las membranas de proto-células. La representación QuickSurf permite una animación interactiva suave de complejos biomoleculares de tamaño moderado que consisten en unos pocos cientos de miles a un millón de átomos, y visualización interactiva de superficies moleculares para complejos de varios millones de átomos como cápsidas virales. El rango de aceleración proporcionado por las GPUs depende de las capacidades de los dispositivos GPU específicos instalados y los detalles del cálculo. Los factores de aceleración típicos (aproximados) para los algoritmos en VMD comparando una sola GPU de alta gama frente a una sola CPU de cuatro núcleos son: visualización de superficie molecular 2.5x a 11x, electrostática 5x a 11x, muestreo de ligandos implícitos 4x a 7.5x, cálculo de funciones de distribución radial 7.5x a 22x, cálculo de orbitales moleculares 10x a 30x.
- VMD 1.9.3 añade soporte para la nueva supercomputadora Cray XC50 con nodos de cómputo que combinan los últimos CPUs Intel Xeon y aceleradores GPU NVIDIA P100 que utilizan memoria apilada en die. La nueva versión de VMD también añade soporte para estaciones de trabajo, clústeres y supercomputadoras basadas en los nuevos CPUs IBM POWER8 (OpenPOWER) y Intel Xeon Phi (Knight's Landing) que se utilizarán en los sistemas DOE/ORNL Crest (OpenPOWER/NVLink/Tesla P100), NSF/TACC Stampede-2 (Dell/Intel KNL) y DOE/ALCF Theta (Cray/Intel KNL). Nuevos núcleos de CPU vectorizados a mano para algoritmos de análisis y visualización de VMD comúnmente utilizados aumentan el rendimiento significativamente más allá del estándar C++ en ambas plataformas, haciendo uso ventajoso de los conjuntos de instrucciones vectoriales nativos VSX y AVX-512 en cada procesador, respectivamente.
- La nueva versión de VMD para OpenPOWER admite aceleración GPU CUDA para núcleos de análisis clave, y se beneficia de la gran capacidad de memoria y ancho de banda de memoria disponible en estos sistemas, como se informa aquí. VMD aprovecha la interconexión de alto rendimiento NVLink CPU-GPU en la nueva plataforma IBM "Minsky" que contiene CPUs POWER8 emparejados con GPUs NVIDIA Tesla P100.
- La nueva versión de VMD para Intel Xeon Phi AVX-512 ha sido desarrollada para explotar las amplias unidades SIMD de 16 elementos para tareas clave de análisis y visualización, incorporando nuevos núcleos de análisis escritos a mano AVX-512 y soporte para el motor de trazado de rayos Intel OSPRay optimizado para los nuevos procesadores Xeon Phi.
- VMD 1.9.3 incorpora soporte inicial para una variedad de procesadores ARM emparejados con aceleradores GPU (en chip y/o en placa adicional). Debido a la falta de estandarización entre las distribuciones del sistema operativo ARM, las plataformas ARM actualmente requieren compilación desde el código fuente de VMD.
- Una de las características de VMD 1.9.3 es el soporte para rasterización fuera de pantalla en nubes, clústeres y supercomputadoras, a través del uso de las últimas API gráficas Embedded GL (EGL) para gestionar contextos OpenGL y superficies de renderizado. Con EGL, ya no es necesario que un nodo de cómputo tenga una instalación completa del sistema de ventanas para poder realizar tareas rutinarias de visualización molecular post-hoc en los nodos de cómputo donde se generan y almacenan los datos, eliminando así la necesidad de actividades de preparación de datos y transferencia de archivos que consumen tiempo. El uso de EGL elimina la necesidad de compilaciones especiales de VMD para rasterización acelerada por GPU o basada en software, eliminando muchos de los obstáculos técnicos y tareas administrativas que anteriormente habrían sido requeridas para el despliegue de una instalación completa de VMD habilitada para OpenGL en grandes computadoras paralelas. La nueva característica gráfica basada en EGL en VMD admite todas las características estándar de VMD OpenGL, incluyendo iluminación de tasa de píxeles, antialiasing multimuestreo, transparencia de alta calidad, renderizado de texto, y todas las características estándar de materiales y sombreado de VMD.
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