7、虚拟分子分析系统：综述与新趋势

虚拟分子分析系统：综述与新趋势

1. 引言

分子生物学（MB）作为生物学的一个分支，致力于在分子层面研究细胞的组织、功能和行为机制。它主要研究细胞成分（如蛋白质或 DNA）的 3D 结构及其相互作用（如蛋白质对接），其主要的产业应用是新药研发。

理解分子的空间组织已成为现代分子和结构生物学的重大挑战之一。生物学家试图找出分子（如蛋白质或 DNA）的 3D 结构与其功能之间的联系。然而，在体内（即自然生存环境）和体外（如通过显微镜观察）研究分子都极为困难，因为分子可能缺乏稳定性，且难以重现自然构型。而计算机模拟方法（in silico）利用计算机和算法，基于生物学知识构建 3D 分子模型，为研究提供了解决方案。

MB 研究通常交替进行体内对生物体的观察、体外在受控环境中的实验以及计算机上的模拟。这三种方法紧密相连：实验用于观察生物活动的假设；所得数据用于构建模拟系统；这些系统则是分析 3D 模型的强大工具，能绕过一些体内和体外研究的问题。它们模拟自然现象的能力为该领域的进一步研究提供了巨大潜力。

因此，越来越多精确的 3D 建模和分析系统应运而生。在这些系统中，有些仅用于分子可视化，而另一些则更侧重于与 3D 模型的交互方式，尤其是通过虚拟现实（VR）技术。VR 是一个利用计算机科学和人机界面在数字环境中模拟 3D 实体行为的科技领域，用户可以实时与之交互。

交互和沉浸感是 VR 体验的两个关键要素。3D 交互（3DI 或 3DUI）让用户能够对虚拟环境进行操作，通过物理设备（如传感器或运动设备）和软件工具实现。在虚拟环境中，通常有三种自然任务：
- 导航 ：寻路和移动
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