We describe a framework for interactive molecular dynamics in a multiuser virtual reality (VR) environment, combining rigorous cloud-mounted atomistic physics simulations with commodity VR hardware, which we have made accessible to readers (see isci.itch.io/nsb-imd). It allows users to visualize and sample, with atomic-level precision, the structures and dynamics of complex molecular structures "on the fly" and to interact with other users in the same virtual environment. A series of controlled studies, in which participants were tasked with a range of molecular manipulation goals (threading methane through a nanotube, changing helical screw sense, and tying a protein knot), quantitatively demonstrate that users within the interactive VR environment can complete sophisticated molecular modeling tasks more quickly than they can using conventional interfaces, especially for molecular pathways and structural transitions whose conformational choreographies are intrinsically three-dimensional. This framework should accelerate progress in nanoscale molecular engineering areas including conformational mapping, drug development, synthetic biology, and catalyst design. More broadly, our findings highlight the potential of VR in scientific domains where three-dimensional dynamics matter, spanning research and education.

中文翻译：

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在多用户虚拟现实框架中采样分子构象和动力学。

我们描述了多用户虚拟现实 (VR) 环境中的交互式分子动力学框架，将严格的云安装原子物理模拟与商品 VR 硬件相结合，我们已向读者开放（参见 isci.itch.io/nsb-imd） . 它允许用户以原子级精度可视化和取样“动态”复杂分子结构的结构和动力学，并与同一虚拟环境中的其他用户交互。一系列对照研究，其中参与者的任务是完成一系列分子操作目标（将甲烷穿过纳米管、改变螺旋方向和打蛋白质结），定量证明交互式 VR 环境中的用户可以比使用传统界面更快地完成复杂的分子建模任务，特别是对于其构象编排本质上是三维的分子途径和结构转变。该框架应加速纳米级分子工程领域的进展，包括构象图谱、药物开发、合成生物学和催化剂设计。更广泛地说，我们的研究结果突出了 VR 在三维动力学至关重要的科学领域的潜力，涵盖研究和教育。该框架应加速纳米级分子工程领域的进展，包括构象图谱、药物开发、合成生物学和催化剂设计。更广泛地说，我们的研究结果突出了 VR 在三维动力学至关重要的科学领域的潜力，涵盖研究和教育。该框架应加速纳米级分子工程领域的进展，包括构象图谱、药物开发、合成生物学和催化剂设计。更广泛地说，我们的研究结果突出了 VR 在三维动力学至关重要的科学领域的潜力，涵盖研究和教育。