Журнал Compass #14

ГОЛОС ОПЫТА Кевин Халлок, специалист по визуализации и моделированию, компания Pfizer

Это могло стать началом плохой шутки: попали как-то в одну комнату химик, биолог и клиницист и давай спорить, как выглядит белок.

В Pfizer, однако, такой комнатой является лаборатория виртуальной реальности (VR), где ученые могут погрузиться в наглядные, внушительного размера 3Dмодели белков, человеческих органов и т.д., и результаты таких «погружений» далеко не шуточные. В действительности, наши научные работники получают более полное понимание комплексных данных и общих задач, благодаря чему более эффективно проводят исследовательские работы. Неважно, закончится ли работа успехом или провалом, но к результату мы всегда приходим быстрее, чем без технологии VR, отсекая все лишнее на пути к решению и оставляя лишь работоспособные вещи.

ПОНИМАНИЕЧЕРЕЗ НАГЛЯДНОСТЬ

Белки, например, играют ключевую роль в поиске новых лекарств. У этих сложных трехмерных молекулярных структур часто есть так называемый «активный сайт», где в процессе химического взаимодействия формируются или разрушаются важные связи. При разработке лекарств нам часто необходимо изменить поведение активных сайтов, однако понять механизм действия белка очень сложно.Обсуждение протекающих реакций с коллегой из смежной дисциплины ничуть не проще, поскольку химики, биологи и клиницисты думают и говорят о них совершенно по-разному. Тем не менее, если коллеги смогут визуально рассмотреть все компоненты белка, то это одновременно позволяет избежать анализа двумерных изображений и отказаться от запутанных рассуждений, повышая тем самым эффективность совместной работы. С помощью VR коллеги получают дополнительные знания, а это позволяет им быстро продвинуться в реализации соответствующих составляющих проекта.

Иммерсивное виртуальное восприятие также наделяет имеющиеся у нас инструменты дополнительными функциями. Хотя ученые могут просматривать структуру белка посредством рентгеновской кристаллографии и молекулярно-динамического моделирования на плоском дисплее компьютера, они не способны наблюдать весь белок в формате 3D. А вот в виртуальной реальности оба типа данных можно отобразить трехмерно.

После погружения в VR наши научные сотрудники могут ходить вокруг и сквозь молекулы, которые показаны размером с автомобиль. Они могут повторно запускать моделирование и изучать процессы под разными углами. Они могут накладывать друг на друга множество белковых структур, чтобы в точности рассмотреть мельчайшие отличия. И могут обратиться к коллеге, который находится неподалеку в виртуальной среде: «Посмотри-ка, что я нашел!»

НЕДОСТАТКИ ДВУМЕРНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

Нейроанатомия также предполагает увлекательные способы применения виртуальной реальности в научных исследованиях. В работе нашего мозга заняты миллиарды нейронов, а количество связей между ними больше, как минимум, на порядок. Магнитно-резонансная томография (МРТ) позволяет рассмотреть структуру и функционал,однако результаты обычно представлены в виде двумерных срезов трехмерного мозга. Для полного понимания картины приходится пролистывать один за другим множество 2D-срезов, пытаясь удержать в голове общее построение. Лучшим радиологам это удается, равно как архитекторы или строители способны в уме преобразовать 2D-схемы в 3D-здание, однако для этого нужны годы практики и огромный опыт.

Преобразование МРТ в формат виртуальной реальности не происходит автоматически, но действие это возможно. Даже неврологи с десятилетним стажем работы, впервые изучавшие мозг в иммерсивном окружении, с трудом сдерживали восторг. При достаточном уровне погружения в VR-среду вы забываете, что находитесь в реальном пространстве со стенами, с которыми пришлось столкнуться практически каждому новичку виртуальности, пожелавшему детальнее рассмотреть заинтересовавший его объект. Это похоже на «прокачанный» фильм, только зритель находится не снаружи, а внутри.

С помощью VR можно увидеть, как выглядят молекулы, если ваш рост уменьшится до пары нанометров или увеличится метров до семи. Виртуальная реальность меняет перспективы восприятия и расширяет понимание, помогает ученым определить новые пути для исследований.

СТРЕМИТЕЛЬНОЕ ПРОДВИЖЕНИЕ

Когда мы создавали VR-лабораторию в Pfizer, основной целью ставили изучение предела возможностей современных технологий. Помимо этого нам хотелось расширить круг впечатлений, и сейчас мы ориентируемся на то, чтобы добиться максимального преимущества от внимания, прикованного к виртуальной реальности со стороны всех дисциплин. Не стоит забывать и о социальной выгоде, ведь многие наши сотрудники испытали на себе иммерсивную виртуальную реальность.

Когда мы только начинали, то осознавали значимость впечатлений, поскольку виртуальные шлемы становились распространенной обыденностью. Сейчас технология стала еще доступнее, и нас это несказанно радует.

Чем больше научно-исследовательских компаний пользуется VR, тем больше разработчиков ПО будут поддерживать эту технологию, а, значит, каждому из нас будет проще визуализировать свои данные. Как только это произойдет, ученые станут намного легче и быстрее сортировать, изучать и осмысливать доступные им бескрайние массивы информации. Весь исследовательский мир ожидают неизбежные потрясения, в хорошем понимании, и речь идет не только о поиске новых лекарств, но и будущих методиках обучения, общения и понимания человеком человека. ◆

КРАТКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Кевин Халлок является руководителем направления Квантитативной медицины в компании Pfizer. Он также руководит центром визуализации и дополненного моделирования в Pfizer. Халлок является обладателем докторской степени по физической химии и биофизике, полученной в Мичиганском университете, где он с помощью технологии ядерно-магнитного резонанса в твердых телах изучал образующиеся естественным путём антимикробные пептиды в механически выстроенных липидных бислоях.
После защиты докторской диссертации он изучал магнитно-резонансную микроскопию и технологии МРТ в Медицинской школе Бостонского университета, а также разрабатывал методики изучения разных живых систем: от плодовых мушек до человека.

Вернуться к началу страницы

Посмотрите на работу VR-лаборатории Pfizer :
http://3ds.one/PfizerVR