Modelujeme a kreslíme molekuly v BALLView

Michal Černý 27. 10. 2010

V dnešním článku o software ve vzdělávání se společně podíváme na nástroj na modelování molekul BALLView, který uvítají nejen biochemici, ale také bioinformatici, učitelé a všichni zájemci o organickou chemii. Nabízí poměrně přehledné ovládání, snadnou tvorbu animací i řadu pokročilých funkcí.

Dnes se ještě jednou vrátíme k modelování molekul, neboť se jedná o téma, které s využitím počítačů v oblasti chemie velmi úzce souvisí. Nabízí totiž velice zajímavé vizuální i výpočetní možnosti, které by byly bez užití počítačů zcela nepředstavitelné.

BALLView – představení

BALLView není žádný průměrný program, ale špičkový nástroj, který mohou používat biochemici, bioinformatici, chemoinformatici ale také další odborníci, kteří se zabývají studiem molekul, zvláště těch organických. Projekt vznikl v roce 1996 a je napsaný v C++ a Pythonu. Je k dispozici jak pro Linux, tak také pro Windows, Mac OS či Solaris a je šířen pod licencí GNU-LGPL. Aplikace užívá knihoven Qt a pro vykreslování scén slouží OpenGL. V současné době se jedná o projekt, který je většinově vyvíjen univerzitami a je tedy určen primárně (i když nejenom) pro univerzitní prostředí.

Aplikace podporuje skriptování v Pythonu a C++, takže není konečná jen množina funkcí, ale také je možné modelovat složitější děje, které by byly pro běžné naklikání téměř nemyslitelné. Pokud se oblastí zabýváte podrobněji, pak jistě tušíte, jak vám může skriptování usnadnit život a ušetřit čas.

Správné by bylo asi mluvit zvlášť o projektu BALL, který se stará o všechny výpočty, skriptování a další aktivity a o jeho grafickou nadstavbě BallView. My toto rozlišení, ale nebudeme používat, neboť pro většinu uživatelů je smysluplná především funkcionalita, kterou nabízí grafické prostředí. Odborníci z řad bioinformatiků snad prominou.

Ještě než se pustíme do bližšího popisu aplikace, doporučuji se podívat na motivační video; totiž molekulu H1N1 namodelovanou právě v BALLView. Další videa je pak možné najít přímo na stránce projektu. Mimochodem právě tvorba videí je jednou ze silných zbraní tohoto projektu – je to poměrně jednoduché, intuitivní a především mimořádně pohledné. Využití tyto filmy, které je možné generovat, naleznou nejen na školách, kde je možné naanimovat nejrůznější molekuly, ale také ve vědě, lékařství a dalších oblastech.

Ovládání

Aplikace je primárně určená pro grafické prostředí KDE a s Gnome si ne zcela rozumí – některé popisky jsou naprosto nečitelné, někdy je problém rozhodnout, která volba je možná a která nikoli. Aplikace si na řadu složitějších úkonů vezme poměrně dost času, ale na druhou stranu je poměrně značně stabilní a spadne jen zcela výjimečně.


Ovládání není úplně nejsložitější, ale s Avogardo se přece jen rovnat nemůže. To je dáno tím, že se aplikace snaží primárně zaměřit na uživatele, kteří potřebují opravdu robustní simulační prostředí a nikoli jen hračku na vizualizaci jednoduchých struktur. Pokud se ale s BALLView naučíte pracovat, pak animace i řada výpočtu bude jistě stát za to.

Aplikace nabízí možnost stahování skriptů i molekul z externích zdrojů i poměrně detailní nastavení toho, jak by měla scéna vypadat. Je možné si pro každou část struktury nastavit jiné vlastností zobrazení, což může celou scénu značně zpřehlednit.

Aplikace umožňuje nastavovat různé druhy polí, teplotní vibrace, znázornění sil a mnoho dalšího. Možnosti nastavení jsou zde opět velice detailní. Právě počet možností toho, co všechno lze nastavit, patří mezi další klady této aplikace, kterou si lze nastavit opravdu na míru.

Mezi ovládacími prvky nechybí možnost studia jednotlivých prvků v dané struktuře, které lze přímo z navigačního okna různě upravovat, takže není třeba se neustále prodírat často velmi složitou strukturou již graficky vytvořenou. To ale neznamená, že by nebylo možné přidávání, odebírání či modifikování jednotlivých prvků provádět přímo v okně s výslednou scénou.


Aplikace podporuje také základní chemicko-fyzikální operace, jako je minimalizace energie soustavy, doplňování vodíků, nastavování teploty, vibrací atp. Do vytvořené scény je možné zavést také mřížku, která usnadní popis a orientaci v objektu nebo studium jeho pohybu. Za pochvalný komentář stojí i poměrně pěkně zpracovaný manuál.

Závěrem

Aplikace nabízí celou řadu možností a pokud máte organickou chemii rádi, jistě ji můžete využít. Velkým pozitivem je možnost tvořit přehledná a vizuálně zajímavá videa, která mohou posloužit jak při výuce, tak při prezentaci výsledků nějaké práce či výzkumu. Po této stránce nelze aplikaci nic podstatného vytknout. Příjemným a užitečným rysem je možnost nastavení zobrazení chemické sloučeniny pro každý objekt zvlášť.


widgety

Oproti Avogardo zde je podstatně menší možnost pokročilé analýzy látky, což je negativum, se kterým je třeba počítat. Naopak výhoda je v tom, že BALLView je podstatně stabilnější. Jako optimální řešení se tak nabízí možnost vytvořit model v tomto programu, pěkně si jej natočit a analyzovat jej (díky dobrým exportním a importním vlastnostem) v Avogardo.

Pokud vás tato oblast zajímá a máte k dispozici grafické prostředí Gnome, není nad čím váhat a je možné si program vyzkoušet. Možná vás překvapí ovládáním, které bude blízké především programátorům než běžným uživatelům, ale na druhou stranu, ve chvíli, kdy jej dostanete do ruky, nabízí zřejmě vyšší uživatelský standard.

Našli jste v článku chybu?
Vitalia.cz: Voda z Vltavy před a po úpravě na pitnou

Voda z Vltavy před a po úpravě na pitnou

120na80.cz: Galerie: Čínští policisté testují českou minerálku

Galerie: Čínští policisté testují českou minerálku

Root.cz: Podívejte se na shořelé Samsung Note 7

Podívejte se na shořelé Samsung Note 7

Podnikatel.cz: ČSSZ posílá přehled o důchodovém kontě

ČSSZ posílá přehled o důchodovém kontě

Podnikatel.cz: Tyto pojmy k #EET byste měli znát

Tyto pojmy k #EET byste měli znát

Vitalia.cz: Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Muž, který miluje příliš. Ženám neimponuje

Root.cz: Hořící telefon Samsung Note 7 zapálil auto

Hořící telefon Samsung Note 7 zapálil auto

DigiZone.cz: Parlamentní listy: kde končí PR...

Parlamentní listy: kde končí PR...

Lupa.cz: Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Lupa.cz: Jak se prodává firma za miliardu?

Jak se prodává firma za miliardu?

Vitalia.cz: Běháte a nehubnete? 6 častých chyb

Běháte a nehubnete? 6 častých chyb

DigiZone.cz: Wimbledon na Nova Sport až do 2019

Wimbledon na Nova Sport až do 2019

Lupa.cz: Blíží se konec Wi-Fi sítí bez hesla?

Blíží se konec Wi-Fi sítí bez hesla?

120na80.cz: Co je padesátkrát sladší než cukr?

Co je padesátkrát sladší než cukr?

Lupa.cz: Proč jsou firemní počítače pomalé?

Proč jsou firemní počítače pomalé?

Podnikatel.cz: Udělali jsme velkou chybu, napsal Čupr

Udělali jsme velkou chybu, napsal Čupr

Podnikatel.cz: Letáky? Lidi zuří, ale ony stále fungují

Letáky? Lidi zuří, ale ony stále fungují

Vitalia.cz: Jak Ondra o astma přišel

Jak Ondra o astma přišel

Vitalia.cz: Tradiční čínská medicína a rakovina

Tradiční čínská medicína a rakovina

Lupa.cz: Jak levné procesory změnily svět?

Jak levné procesory změnily svět?