MASTER-UP: BREVE PRESENTAZIONE

Antonio Laganà, Osvaldo Gervasi, Carlo Manuali, Valentina Piermarini, Noelia Faginas Lago, Leonardo Pacifici, Antonio Riganelli

lag@dyn.unipg.itogervasi@computer.org

Dipartimento di Chimica, Dipartimento di Matematica e Informatica, Centro

Ateneo Servizi Informatici, Università degli Studi di Perugia, Italy

There is no science or art that cannot be taught to everyone, …., and there are few things whose rules and principles cannot be reduced to simple notions and put in mutual relationships.

(D’Alambert, introduction to the Encyclopédie, 1751)

Sommario

• Presentazione di MASTER-UP Origini e Finalità I protagonisti

• Attività di ricerca legate a MASTER-UP

Presentazioni di MASTER-UP: origini e finalità

MASTER-UP è uno spinoff della Università di Perugia che nasce dalla convergenza di alcune linee di ricerca in calcoli di strutture elettroniche e dinamica molecolare con tecnologie informatiche di grid computing e realtà virtuale.L’obiettivo di MASTER-UP è l’utilizzo dei prodotti della ricerca molecolare e informatica per l’insegnamento, l’addestramento, la pubblicità e il divertimento

Presentazioni di MASTER-UP: i protagonisti

MASTER-UP aggrega giovani ricercatori universitari provenienti dal Dipartimento di Chimica e dal Dipartimento di Matematica e Informatica dell’Università degli Studi di Perugia

Attività di MASTER-UP

• e-Learning (supporti didattici docenti di discipline molecolari, gestione sito eu- ropeo di ECHEMTEST, editoria book- e-book)

• Ambienti con materiali e procedure chimi- che virtuali (ambienti di addestramento, Laboratorio chimico virtuale su web)

• Spot di realtà virtuale molecolare

Attività di MASTER-UP

• Sviluppo, produzione e commercializza- zione di prodotti innovativi

• Gestione delle basi di conoscenza di Strutture pubbliche e private

• Workshop e congressi

• Convenzioni e progetti per le applicazioni della ricerca

Attività di ricerca su cui MASTER-UP si basa

• Simulazioni molecolari a priori su griglie di computer (Chemgrid(Firb,Firs), SIMBEX(Cost))

• Sviluppo di strumenti didattici di e- learning (ELCHEM (Cost))

• Sviluppo di strumenti di realtà virtuale sia a livello umano che molecolare (European VMSLab)

Dalla rappresentazione alla simulazione

Illustrazione:Rappresentazione grafica di apparati

e processi

Visualizzazione:Rappresentazione di dati

e concetti

La Realtà Virtuale è soltanto l’ultimo passo del processo continuo di realizzare antologie e/o simulacri di processi naturali

Simulazione e realtà virtuale:

Rappresentazioni realistica, basata su

modelli matematici, di dati e concetti

La realtà virtuale come experiential learning

Virtual experiential learning (l’apprendere attraverso il fare virtuale)

Rende reali i concetti astratti e poco visivi

Agisce come supporto nella fase pre e post laboratorio reale

Il flusso delle informazioni può essere controllato nel tempo e nello spazio

Favorisce il piacere nell’apprendimento e le motivazione(imparare giocando)

Possibilità di forte integrazione con tecnologie di rete familiari ai giovani

La realtà virtuale come tool didattico

Consente esperienze didattiche hands on nei corsi a distanza di materie scientifiche

ed ingegneristiche

Fungono da supporto per la preparazione di una esperienza e la sua successiva

razionalizzazione

La realtà virtuale multiscala

Molecular Virtual Molecular Virtual Reality (MVR)Reality (MVR)

L’utente interagisce direttamente con molecole

ed aggregati molecolari

Scala delle nano-tecnologie

Human Virtual Reality Human Virtual Reality (HVR)(HVR)

L’utente interagisce con strumenti ed apparati

Scala dell’uomo

Nel nostro approccio si combinano:

VMSLab: Virtual Molecular Science Laboratory

In VMSLab un laboratorio chimico didattico è stato mappato e riprodotto in realtà virtuale.

Il laboratorio è fatto di stanze virtuali in ognuna delle quali avviene un esperimento.

Obiettivo: offrire agli studenti un ambiente computer assisted per condurre esperienze di laboratorio del curriculum universitario

Tecnologie impiegate

• Rappresentazioni VR: X3D, VRML

• Tecnologie Web: Java, JavaScript

• Linguaggi Web e la rappresentazione del Knowledge: XML e XML “tematici”

(MathML e CML)

• Grafica 3D: 3DStudioMax• Animazioni: VMD

VMSLab-G: the portal – http://www.vmslab.org

Go to VRML animation

VMSLab-G: flame spectroscopy

VMSLab-G: Spettroscopia IR (HVR)

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VMSLab: Spettroscopia UV-VIS (HVR)

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VMSLab: clusterizzazione su benzene (MVR)

Simulazione di una reazione in fasegassosa complessa: dinamica molecolare di benzen-Ar2.

La presente rappresentazione “virtuale” riproduce i calcolidi dinamica molecolare

VMSLab: la reazione chimica (MVR)

Simulazione di una reazione in fasegassosa tipica di alcuni processiatmosferici ottenuta da calcoli di dinamica molecolare.

VMSLab: lo spot acqua minerale (MVR)

Ione sodio in acqua (Spot Lete).In questo caso la simulazione è costruita artificialmente a scopo didattico, pubblicitario o ludico.

Cliccal’immagineper entrare

VMSLab: solubilizzazione (MVR)

Solvatazione del cloruro sodio in acqua (simulazione costruita).

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VMSLab: il docking funzionale (MVR)

Docking molecolare (simulazione costruita).

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Possibili interazioni di MASTER-UP con aziende

• Supporto alla Ricerca e sviluppo basata su realtà virtuale e calcoli su grid• Divulgazione, insegnamento, istruzioni per l’uso e addestramento fuori linea e ubiquitario• Simulazioni situazioni di rischio chimico ed eccezionali anche via web• Spot pubblicitari• Divertimento educativo

Bibliografia

Bibliografia

Circa 250 articoli scientifici pubblicati su riviste internazionali (J. Chem. Phys., J. Phys. Chem, Chem. Phys. Letters, Lecture Notes in Computer Science, Future Generation of Computer Systems, International Journal Quantum Chemistry, Journal of Computational Methods in Science and Engineering, Lecture Notes in Chemistry, Molecular Physics, Physical Chemistry Chemical Physics, Theoretica Chimica Acta, etc.) ed oltre 300 comunicazioni a congresso

Realtà virtuale come tool didattico

Le nostre esperienze di utilizzo di tecniche di VR in education vengono gestite dal portale:

http://www.vmslab.org

Virtual Molecular Science Laboratory(Work in progress)

MASTER-UP e realtà virtuale:ambiti di manovra

• Divulgazione scientifica CD multimediali Supporto a programmi televisivi di natura scientifica

• Training personale industria Training on-demand con l’ausilio di tecniche di VR

• Costruzioni di “ambienti learning” interattivi

supporti a corsi on-line e/o supporto a corsi tradizionali on-campus