Система 3D визуализации для программного комплекса «Гаплоидный эволюционный конструктор»

Система 3D визуализации
для программного комплекса
«Гаплоидный эволюционный
конструктор»
Чеканцев А. Д.
Научный руководитель:
c. н. с. ИЦиГ СО РАН, к. б. н. Лашин С. А
Актуальность
O Экспериментальное исследование биологической
эволюции крайне затруднено, поскольку данный
процесс может протекать на продолжительных
временных интервалах.
O Для адекватного моделирования эволюции
бактериальных сообществ необходимо программное
средство, позволяющее строить и исследовать
модели биологических структур. Получаемые таким
образом результаты должны быть ясны и понятны
для конечного пользователя.
Гаплоидный эволюционный
конструктор(ГЭК)
Homogeneous population of prokaryotic cells
Metabolites
Гомогенная популяция бактериальных
клеток
…
Rest metabolites
Метаболиты
Genes
Parameters
…
Final
data
…
Поглощение
метаболитов
…
Reproduction
(trophic strategy)
Другие
популяции
Начальные
данные
Homogeneous population of prokaryotic cells
Metabolites
…
Rest metabolites
Гены
Gene network
(Synthesis strategy)
Initial
data
Генная сеть
(стратегия синтеза)
Genes
Parameters
…
Final
data
…
Reproduction
(trophic strategy)
Параметры
…
Конечные данные
Homogeneous population of prokaryotic cells
Metabolites
…
…
Initial
data
Метаболиты
среды
Rest metabolites
Секреция
метаболитов
Gene network
(Synthesis strategy)
Оставшиеся метаболиты
Gene network
(Synthesis strategy)
Initial
data
Genes
Parameters
…
Final
data
…
Размножение
(трофическая стратегия)
Параметры
Reproduction
(trophic strategy)
Общая схема проекта
CUDA
MPI
GUI Java
GUI Qt
3D
ГЭК 2.0
ГЭК 3D
OpenMP
MPI 3D
Пространственнораспределенный ГЭК
Пространственнораспределенный ГЭК
1) Расчет стандартной итерации для каждой ячейки
2) Расчет перераспределения клеток и веществ
-
Проток
Диффузия
Активное перемещение клеток
Цель работы
Цель работы - создание графического интерфейса с
элементами управления процессом моделирования,
визуализации различных параметров в виде 3D
объектов, графиков, гистограмм и графов для
программного комплекса «Гаплоидный
эволюционный конструктор»(3D версия).
Для достижения цели были поставлены и решены
следующие задачи:
O - освоена технология OpenGL
O - реализована визуализация в виде 3D моделей
O - разработан и реализован графический
интерфейс
Этапы работы
O Анализ данных, подлежащих визуализации
O Изучение технологии OpenGL
O Создание 3D модели на основе изученных материалов
O Объединение GUI с ядром ГЭК
O Создание дополнительных виджетов
Архитектура системы управления и
визуализации
Общий вид приложения
Трофические цепи
- специфический субстрат
- неспецифический субстрат
- популяция
Динамика роста популяций
-Выбор ячейки
-Возврат к исходному виду
-QCustomPlot/Properties
Виджет визуализации
концентрации аллелей
Генетический спектр
популяции
3D Model
Результаты
O Разработан гибкий интерфейс для ГЭК 3D
O Создана 3D модель для визуализации
исследуемого объема и размерностей
популяций в ячейках
O Создан виджет, отображающий трофические
связи в исследуемой модели
O Создан виджет, визуализирующий динамику
роста популяций и концентраций субстратов
O Создан виджет, визуализирующий генетический
спектр
Спасибо за внимание!