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Journal Articles Frontiers in Bioinformatics Year : 2024

From complex data to clear insights: visualizing molecular dynamics trajectories

De données complexes vers des perspectives claires : visualiser les trajectoires de dynamique moléculaire

Abstract

Advances in simulations, combined with technological developments in high-performance computing, have made it possible to produce a physically accurate dynamic representation of complex biological systems involving millions to billions of atoms over increasingly long simulation times. The analysis of these computed simulations is crucial, involving the interpretation of structural and dynamic data to gain insights into the underlying biological processes. However, this analysis becomes increasingly challenging due to the complexity of the generated systems with a large number of individual runs, ranging from hundreds to thousands of trajectories. This massive increase in raw simulation data creates additional processing and visualization challenges. Effective visualization techniques play a vital role in facilitating the analysis and interpretation of molecular dynamics simulations. In this paper, we focus mainly on the techniques and tools that can be used for visualization of molecular dynamics simulations, among which we highlight the few approaches used specifically for this purpose, discussing their advantages and limitations, and addressing the future challenges of molecular dynamics visualization.
Les progrès des simulations, combinés aux développements technologiques dans le calcul haute performance, ont permis de produire une représentation dynamique physiquement précise de systèmes biologiques complexes impliquant des millions voire des milliards d'atomes sur des temps de simulation de plus en plus longs. L'analyse de ces simulations calculées est cruciale, impliquant l'interprétation de données structurelles et dynamiques pour acquérir des connaissances sur les processus biologiques sous-jacents. Cependant, cette analyse devient de plus en plus difficile en raison de la complexité des systèmes générés avec un grand nombre de calculs individuels, allant de centaines à des milliers de trajectoires. Cette augmentation massive des données brutes de simulation crée des défis supplémentaires de traitement et de visualisation. Des techniques de visualisation efficaces jouent un rôle vital pour faciliter l'analyse et l'interprétation des simulations de dynamique moléculaire. Dans cet article, nous nous concentrons principalement sur les techniques et outils qui peuvent être utilisés pour la visualisation des simulations de dynamique moléculaire, parmi lesquels nous mettons en évidence les quelques approches utilisées spécifiquement à cette fin, en discutant de leurs avantages et limites, et en abordant les défis futurs de la visualisation de la dynamique moléculaire.
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hal-04568346 , version 1 (04-05-2024)

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Hayet Belghit, Mariano Spivak, Manuel Dauchez, Marc Baaden, Jessica Jonquet-Prevoteau. From complex data to clear insights: visualizing molecular dynamics trajectories. Frontiers in Bioinformatics, 2024, 4, ⟨10.3389/fbinf.2024.1356659⟩. ⟨hal-04568346⟩
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