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    VR技術(shù)與化學(xué)碰撞的火花

    時(shí)間:2019-06-12 00:00:00

    人氣:1183

    來源:

    欄目:虛擬現(xiàn)實(shí)

    導(dǎo)讀:VR結(jié)合醫(yī)學(xué)早已不是什么新鮮事,。從VR心臟模型,、VR醫(yī)療平臺(tái)到模擬手術(shù)機(jī)器人,VR已經(jīng)為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來了眾多便利,。而比較近,,科學(xué)家們更是利用VR觀察分子結(jié)構(gòu),以研發(fā)各種藥物,。相信很多人在學(xué)生時(shí)代,,對(duì)化學(xué)這門課程都“聞聲色變”...

    VR結(jié)合醫(yī)學(xué)早已不是什么新鮮事。從VR心臟模型,、VR醫(yī)療平臺(tái)到模擬手術(shù)機(jī)器人,,VR已經(jīng)為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來了眾多便利。而比較近,科學(xué)家們更是利用VR觀察分子結(jié)構(gòu),,以研發(fā)各種藥物,。

    相信很多人在學(xué)生時(shí)代,對(duì)化學(xué)這門課程都“聞聲色變”,。畢竟,,這是一門需要實(shí)踐學(xué)習(xí)的學(xué)科,僅僅只是課本知識(shí)是無法真正學(xué)好它的,,因此多年來無論學(xué)生或是老師都一直在使用那些放大了數(shù)百倍的分子模型進(jìn)行教學(xué),。

    在虛擬世界中,科學(xué)家能夠近距離地親眼觀察他們?cè)O(shè)計(jì)的藥物結(jié)構(gòu),,而且可以用手觸碰懸浮在他們面前的虛擬分子,,跟分子結(jié)構(gòu)親密“互動(dòng)”,以查看更多細(xì)節(jié),。

    然而,,根據(jù)一組英國(guó)研究人員的比較新分析結(jié)果,這些分子模型根本不足以讓學(xué)生們真正理解他們所學(xué)習(xí)的學(xué)科教材,。此外,,這些模型也根本無法展示出分子之間是如何工作的,更無法顯示分子之間的運(yùn)動(dòng)或靈活性,,所以學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)化學(xué)時(shí)不得不想象它們相互運(yùn)動(dòng)時(shí)的樣子,。
     
    近年來,隨著教學(xué)方法的不斷發(fā)展與改進(jìn),,或許電腦應(yīng)用程序可以幫助學(xué)生們?cè)谄聊簧嫌^看和操縱分子之間的運(yùn)動(dòng),,但研究人員仍認(rèn)為這樣的方法仍彌補(bǔ)不了學(xué)生們無法親自動(dòng)手的缺陷。
     
    隨著VR技術(shù)的普及與逐步完善,,研究人員為此創(chuàng)建了一套VR系統(tǒng),,能夠在虛擬空間中將復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)顯示出來。此外,,用戶甚至可以對(duì)分子進(jìn)行物理操作,,以便更好地了解它們的屬性。
     
    據(jù)介紹,,該系統(tǒng)可允許用戶實(shí)現(xiàn)協(xié)同定位,,這是一種在真實(shí)3D物理空間中與虛擬環(huán)境下的交互保持一致的概念。此外,,該系統(tǒng)是基于云計(jì)算的,,這意味著用戶在進(jìn)行教學(xué)的同時(shí),模擬器中的數(shù)據(jù)也可以不斷地更新,。
     
    另外,,該教學(xué)系統(tǒng)比較多可支持六個(gè)人同時(shí)使用,,無論他們是在同一個(gè)教室中還是在世界的不同地方。而用戶可以將控制器視為鑷子,,抓取分子或其他化學(xué)結(jié)構(gòu)。為了測(cè)試該系統(tǒng),,研究人員還招募了多達(dá)32名志愿者進(jìn)行測(cè)試,,并完成三項(xiàng)不同的測(cè)試任務(wù):通過碳納米管操縱一個(gè)甲烷分子、操縱一個(gè)有機(jī)螺旋體分子來改變它的方向,、在多肽上打一個(gè)結(jié),。
     
    此前,這些志愿者都沒有接觸過VR技術(shù),,但實(shí)驗(yàn)證明他們都可以在很短的時(shí)間內(nèi),,不同程度上的掌握這個(gè)系統(tǒng)?;瘜W(xué)VR / 3D實(shí)驗(yàn)室以“核心素養(yǎng)”為指導(dǎo),,為老師和學(xué)生提供了與化學(xué)教學(xué)新課標(biāo)知識(shí)點(diǎn)同步的VR / 3D同步實(shí)驗(yàn),以開放環(huán)境自由搭建為特點(diǎn)的VR / 3D探究平臺(tái),,和幫助提高學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)用品庫(kù),。
     
    該系統(tǒng)有潛力加速納米分子工程領(lǐng)域的研究進(jìn)展,例如圖譜,、藥物開發(fā),、合成生物學(xué)和催化劑設(shè)計(jì)等等。當(dāng)然,,以上都是VR技術(shù)在科學(xué)領(lǐng)域的潛力,,然而對(duì)于我們來說,或許待該系統(tǒng)和VR真正普及的時(shí)候,,我們就不用再擔(dān)心化學(xué)考試成績(jī)了,。

    過去,化學(xué)家們或?qū)W員會(huì)使用塑料的“球棍”模型來代表藥物,,但這些模型都是靜態(tài)的?,F(xiàn)在,依靠VR技術(shù),,他們能看到動(dòng)態(tài)的分子呈現(xiàn)在眼前,,以及分子結(jié)構(gòu)的變化情況。

     

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