VMD pour Mac
Animez des systèmes biomoléculaires (bêta).
Gratuit
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Aperçu de VMD
VMD est un programme de visualisation moléculaire pour afficher, animer et analyser de grands systèmes biomoléculaires à l'aide de graphiques 3D et de scripts intégrés. VMD prend en charge les ordinateurs fonctionnant sous Mac OS X, UNIX ou Windows, est distribué gratuitement et inclut le code source.
Nouveautés de la version 1.9.3
Version 1.9.3 :
- Connectant le programme de graphisme moléculaire convivial VMD au programme MD largement adopté NAMD, le nouveau plugin QwikMD guide les utilisateurs pour préparer des simulations moléculaires courantes en quelques minutes, permettant une étude rapide des mutations ponctuelles, des suppressions partielles ou même des expériences de guidage. Tout en facilitant la tâche d'un nouvel utilisateur pour effectuer des simulations, QwikMD fonctionne également comme un outil d'apprentissage avec des "boutons d'info" qui guident l'utilisateur et fournissent le contexte théorique sous-jacent aux procédures suivies. Chaque "bouton d'info" génère une fenêtre où l'utilisateur peut trouver des informations fondamentales liées aux simulations de dynamique moléculaire, telles que la description des modèles de solvant et de la structure des protéines, ainsi que de courtes explications des options disponibles dans l'interface graphique de QwikMD et des actions déclenchées par les boutons. Pour plus d'informations, l'utilisateur est redirigé vers des pages Web via des liens présents en bas de la fenêtre d'information. QwikMD incorpore la journalisation des procédures pour la reproductibilité, et pour permettre aux flux de travail et protocoles de simulation d'être partagés entre utilisateurs.
- Le plugin Force Field Toolkit (ffTK) fournit un ensemble d'outils complet pour le développement de paramètres de champ de force compatibles CHARMM (par exemple, CGenFF), y compris les charges, les liaisons, les angles et les dièdres. Deux nouvelles fonctionnalités majeures ont été ajoutées au Force Field Toolkit pour la version VMD 1.9.3.
- Un nouvel outil a été ajouté à l'ensemble d'outils BuildPar qui traite la sortie du serveur Web du programme CGenFF pour construire automatiquement toutes les entrées structurelles et de paramètres requises pour l'entrée dans le flux de travail de paramétrisation ffTK, contournant un obstacle courant dans la préparation de la structure. Le serveur Web du programme CGenFF effectue une analyse de la structure moléculaire et attribue des paramètres en fonction de l'analogie avec les molécules contenues dans l'ensemble de paramètres standard CGenFF. ffTK peut désormais tirer parti de la sortie de cette ressource pour préparer automatiquement les fichiers PSF+PDB requis par ffTK, analyser les scores de pénalité associés à chaque paramètre retourné, visualiser toutes les instances d'un paramètre donné directement dans la structure moléculaire, et écrire un fichier de paramètres qui est initialisé aux valeurs CGenFF comme point de départ pour le raffinement.
- Une nouvelle utilité d'analyse et de traçage, nommée Torsion Explorer (accessible depuis l'onglet Scan Torsions), est conçue spécifiquement pour aider à résoudre les ajustements difficiles des paramètres diédraux en fournissant une analyse visuelle et numérique des scans de torsion QM relaxés. La fonction clé de cet outil est de charger chaque conformation structurelle optimisée dans VMD et de construire un graphique coloré de la surface d'énergie potentielle associée (PES) pour une comparaison côte à côte. Une analyse numérique peut également être effectuée pour fournir des informations détaillées sur la façon dont tous les dièdres changent tout au long du scan, aidant à identifier les torsions fortement couplées qui compliquent souvent l'ajustement des paramètres.
- En plus des principaux outils décrits ci-dessus, ffTK contient plusieurs nouvelles fonctionnalités plus petites, telles que la capacité de produire le scan de conformation MM relaxé utilisé comme référence dans l'ajustement diédral, et des corrections de bogues. La documentation et des tutoriels vidéo sont disponibles sur le site Web du plugin.
- VMD 1.9.3 contient plusieurs mises à jour pour la méthode de flexibilité de dynamique moléculaire (MDFF). Le plugin de configuration MDFF prend désormais en charge l'utilisation de plusieurs cartes de densité dans une seule simulation MDFF. L'interface graphique utilisateur (GUI) MDFF dans la section Modélisation du menu Extensions VMD a été mise à jour pour refléter l'utilisation de plusieurs cartes en plus de nombreuses autres améliorations de convivialité. Les plugins cispeptide, chiralité, et le nouveau TorsionPlot, et QwikMD se connectent désormais à l'interface MDFF pour simplifier la recherche et la correction des erreurs ou la configuration de votre structure pour MDFF. Les plugins GUI MDFF et ligne de commande utilisent désormais CHARMM36 comme ensemble de paramètres par défaut.
- Le module de variables collectives implémenté dans VMD (et partagé avec NAMD et LAMMPS) incorpore de nombreuses nouvelles fonctionnalités et améliorations, y compris : le calcul d'histogrammes sur des ensembles de variables, avec des poids optionnels ; l'analyse des contraintes de distribution de probabilité ; de nouveaux types de variables contribué "dipoleAngle" (Alejandro Bernardin), "groupCoordNum" (Alan Grossfield) ; commande de script "cvcflags" pour optimiser les performances des colvars complexes ; et une gestion améliorée des erreurs dans les entrées utilisateur et le scripting.
- VMD 1.9.3 contient de nombreuses fonctionnalités pour générer des rendus de haute qualité de graphiques moléculaires et pour la création de films de structures statiques et de trajectoires de simulation de dynamique moléculaire.
- VMD inclut une version améliorée intégrée accélérée par GPU du moteur de traçage de rayons Tachyon, utilisant NVIDIA CUDA et OptiX pour atteindre des performances de traçage de rayons interactives, même pour des systèmes moléculaires contenant des dizaines à des centaines de millions de particules. Le traçeur de rayons "TachyonL-OptiX" amélioré prend en charge la grande majorité des fonctionnalités de rendu de Tachyon, en mettant l'accent sur l'éclairage d'occlusion ambiante, les ombres, la profondeur de champ, le rendu de surfaces transparentes de haute qualité, et le rendu de films parallèles pour de grands complexes tels que des virus et des organites cellulaires.
- Le nouveau moteur de traçage de rayons GPU dans VMD 1.9.3 prend en charge la génération d'images et de films stéréoscopiques omnidirectionnels, adaptés à une utilisation avec des films VR YouTube, qui sont lisibles sur une grande variété de casques VR basés sur des téléphones et des affichages montés sur ordinateur, y compris Google Cardboard, GearVR, Oculus Rift, et d'autres. Un nouveau mini-tutoriel de rendu de films VR VMD détaille les étapes nécessaires pour créer du contenu de film VR pour YouTube et des casques VR.
- VMD 1.9.3 présente également un nouveau moteur de traçage de rayons interactif intégré basé sur CPU basé sur Intel OSPRay, qui permet aux systèmes basés sur des CPU Intel x86 et en particulier les nouveaux processeurs Xeon Phi Knight's Landing d'afficher de manière interactive des scènes VMD avec éclairage d'occlusion ambiante, ombres, et profondeur de champ, avec prise en charge du rendu de films parallèles. Le nouveau "TachyonL-OSPRay" dans VMD 1.9.3 atteint des performances supérieures à celles du traçeur Tachyon standard, et prend en charge de nombreux matériaux et fonctionnalités d'ombrage VMD les plus utilisés. Le nouveau moteur de traçage de rayons basé sur OSPRay dans VMD est décrit dans cet article récent.
- Le plugin ViewChangeRender mis à jour fournit une interface graphique facile à utiliser pour gérer plusieurs points de vue de caméra VMD et créer des films qui font voler la caméra entre plusieurs points de vue. La dernière version de ViewChangeRender prend également en charge un rendu de films parallèles amélioré sur des clusters et des superordinateurs.
- La vitesse des nouveaux moteurs de traçage de rayons interactifs dans VMD 1.9.3 permet aux utilisateurs de visualiser de manière interactive des complexes moléculaires de taille modérée contenant quelques millions d'atomes avec ombres, occlusion ambiante. Même l'effet de flou de profondeur de champ peut être rendu en temps réel sur du matériel récent. Les moteurs de traçage de rayons interactifs utilisent un raffinement progressif pour permettre aux utilisateurs de manipuler la vue à l'aide de la souris, et une fois la souris relâchée, l'image est affinée avec un échantillonnage de Monte Carlo de l'éclairage, du flou de mise au point, etc. Les moteurs de traçage de rayons interactifs permettent de sauvegarder plusieurs vues à tout moment, ainsi que le comportement par défaut de sauvegarder l'image finale affichée lorsque l'utilisateur quitte le visualiseur. Les futures versions de VMD intégreront plus étroitement le traçage de rayons interactif, permettant le traçage de rayons interactif dans la fenêtre principale de VMD, en alternative au moteur de visualisation traditionnel basé sur OpenGL dans VMD.
- Comme rapporté dans plusieurs publications, VMD utilise des GPU pour accélérer de nombreuses fonctionnalités de visualisation et d'analyse les plus exigeantes en calcul qui intéressent les chercheurs biomédicaux. VMD 1.9.3 fait encore progresser ces capacités, ajoutant le support pour la dernière génération de GPU NVIDIA "Pascal". La nouvelle version inclut une implémentation améliorée accélérée par GPU de la représentation de surface moléculaire QuickSurf qui peut désormais gérer le rendu de grands complexes biomoléculaires et d'organites cellulaires contenant plusieurs centaines de millions de particules, avec des améliorations significatives pour l'affichage de modèles à grains grossiers tels que les membranes proto-cellulaires. La représentation QuickSurf permet une animation interactive fluide de complexes biomoléculaires de taille modérée composés de quelques centaines de milliers à un million d'atomes, et un affichage interactif de surfaces moléculaires pour des complexes de plusieurs millions d'atomes tels que des capsides virales. La gamme d'accélération fournie par les GPU dépend des capacités des dispositifs GPU spécifiques installés et des détails du calcul. Les facteurs d'accélération typiques (approximatifs) pour les algorithmes dans VMD comparant un seul GPU haut de gamme à un seul CPU quad-core sont : affichage de surface moléculaire 2,5x à 11x, électrostatique 5x à 11x, échantillonnage de ligand implicite 4x à 7,5x, calcul de fonctions de distribution radiale 7,5x à 22x, calcul d'orbitales moléculaires 10x à 30x.
- VMD 1.9.3 ajoute le support pour le nouveau superordinateur Cray XC50 avec des nœuds de calcul qui combinent les derniers CPU Intel Xeon et les accélérateurs GPU NVIDIA P100 utilisant une mémoire empilée. La nouvelle version de VMD ajoute également le support pour les stations de travail, les clusters et les superordinateurs basés sur les nouveaux CPU IBM POWER8 (OpenPOWER) et Intel Xeon Phi (Knight's Landing) à utiliser dans les systèmes DOE/ORNL Crest (OpenPOWER/NVLink/Tesla P100), NSF/TACC Stampede-2 (Dell/Intel KNL), et DOE/ALCF Theta (Cray/Intel KNL). De nouveaux noyaux CPU vectorisés à la main pour les algorithmes d'analyse et de visualisation VMD couramment utilisés augmentent considérablement les performances au-delà du C++ standard sur les deux plateformes, tirant parti de l'utilisation avantageuse des ensembles d'instructions vectorielles natives VSX et AVX-512 sur chaque processeur, respectivement.
- La nouvelle version OpenPOWER de VMD prend en charge l'accélération GPU CUDA pour les noyaux d'analyse clés, et bénéficie de la grande capacité de mémoire et de la bande passante mémoire disponibles sur ces systèmes, comme rapporté ici. VMD tire parti de l'interconnexion CPU-GPU NVLink haute performance sur la nouvelle plateforme IBM "Minsky" contenant des CPU POWER8 associés à des GPU NVIDIA Tesla P100.
- La nouvelle version Intel Xeon Phi AVX-512 de VMD a été développée pour exploiter les larges unités SIMD de 16 éléments pour des tâches clés d'analyse et de visualisation, incorporant de nouveaux noyaux d'analyse écrits à la main AVX-512 et un support pour le moteur de traçage de rayons Intel OSPRay optimisé pour les nouveaux processeurs Xeon Phi.
- VMD 1.9.3 incorpore un support initial pour une variété de processeurs ARM associés à des accélérateurs GPU (sur puce et/ou carte d'extension). En raison du manque de normalisation parmi les distributions de systèmes d'exploitation ARM, les plateformes ARM nécessitent actuellement une compilation à partir du code source de VMD.
- Une des fonctionnalités de VMD 1.9.3 est le support de la rasterisation hors écran sur des clouds, des clusters et des superordinateurs, grâce à l'utilisation des dernières API graphiques Embedded GL (EGL) pour gérer les contextes OpenGL et les surfaces de rendu. Avec EGL, il n'est plus nécessaire qu'un nœud de calcul dispose d'une installation complète du système de fenêtres pour pouvoir effectuer des tâches de visualisation moléculaire post-hoc de routine sur des nœuds de calcul où les données sont générées et stockées, éliminant ainsi le besoin d'activités de mise en scène de données et de transfert de fichiers chronophages. L'utilisation d'EGL élimine le besoin de compilations spéciales de VMD pour la rasterisation accélérée par GPU ou basée sur logiciel, éliminant de nombreux obstacles techniques et tâches administratives qui auraient été auparavant nécessaires pour le déploiement d'une installation VMD complète activée OpenGL sur de grands ordinateurs parallèles. La nouvelle fonctionnalité graphique basée sur EGL dans VMD prend en charge toutes les fonctionnalités OpenGL standard de VMD, y compris l'éclairage à taux de pixels, l'anticrénelage multisample, la transparence de haute qualité, le rendu de texte, et toutes les fonctionnalités de matériaux et d'ombrage standard de VMD.
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