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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目基于残基结构的可交互蛋白质分子可视化研究作者姓名王宇学位类别工程硕士指导教师聂俊岚教授2016年5月中图分类号:TP391.9学校代码:10216UDC:004.92密级:公开工程硕士学位论文(工程设计型)基于残基结构的可交互蛋白质分子可视化研究硕士研究生:王宇导师:聂俊岚教授副导师:侯贵宾高级工程师申请学位:工程硕士工程领域:计算机技术所在单位:信息科学与工程学院答辩日期:2016年5月授予学位单位:燕山大学ADissertationinComputerTechnologyINTERACTIVEVISUALIZAT
2、IONOFPROTEINMOLECULESBASEDONRESIDUEByWangYuSupervisor:ProfessorNieJunlanYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明:此处所提交的硕士学位论文《基于残基结构的可交互蛋白质分子可视化研究》,是本人在导师指导下,在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字:日期:年月日燕山大学硕士学位论
3、文使用授权书《基于残基结构的可交互蛋白质分子可视化研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有,本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本,允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学,可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文,可以公布论文的全部或部分内容。保密□,在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日摘要摘要生物分子的结构通过计算机强大的计算能
4、力进行可视化,并将其应用到生物制剂、精准医疗、药理学研究中,模拟分子结构特征进行分析和改进药物、识别靶向位置等,弥补人类在微观世界认知能力的局限性,改进实验室实验操作的可视性。但是随着医药科学、生物制药技术的发展和需求的增长,分子模拟数据集可达几百万至几亿原子数据,实现动态可交互的可视化成为研究的难点和热点。本文聚焦于利用蛋白质分子的基本组成结构——残基来提升可视化效果。使用基于残基的层次细节技术改进在现代商用计算机上实现实时渲染大规模分子的解决方案,通过改变采样方式来提升分子结构可视化的效果。具体研究工作如下:首先,在开始部分介绍蛋白质分子结构特征,同时引入并介绍残基。考虑
5、残基的目的在于加速分子可视化过程中的场景组装过程,同时实现了分子可视化过程中的三层管理——原子层,残基层,分子层。其次,针对大规模分子无法实现实时可交互可视化,提出一种改进的层次细节方法。通过使用层次聚类算法实现数据预处理,得到不同分辨率的数据集,同时实现基于视点距离的层次细节选择方法,以实现快速的实时可视化。再次,改进传统的环境光遮蔽计算方法,考虑分子中的残基结构,同时改变环境光计算中的采样方式,得到精度更高的适用于分子可视化的环境光遮蔽效果,以得到更加清晰直观可视化效果。最后,在本文可视化工作框架下通过实验验证和分析以上提出的可视化方法,证明方法的有效性。关键词:生物分子
6、;残基;分子可视化;层次细节;环境光遮蔽I燕山大学工程硕士学位论文AbstractVisualizationofbiomolecularstructurebeappliedtobiologicalagents,precisionmedical,pharmacology,analyzingandimprovingdrugsandidentifyingtargetinglocationsbysimulatingmolecularcharacteristics,andsoon.Visualizationofbiomolecularstructurecanmakelimitation
7、sincognitiveabilityupofhumaninmicrocosm,andimprovevisibilityofthelaboratoryexperiments.Butwiththedevelopmentofmedicalscience,bio-pharmaceuticalsanddemandgrowth,moleculardatasetswillbecomposedwithmillionstohundredsofmillionsatoms,somoleculardynamicsintera
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