KR20090092017A - Molecular modeling simulation system and method thereof - Google Patents

Molecular modeling simulation system and method thereof

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KR20090092017A
KR20090092017A KR1020080017276A KR20080017276A KR20090092017A KR 20090092017 A KR20090092017 A KR 20090092017A KR 1020080017276 A KR1020080017276 A KR 1020080017276A KR 20080017276 A KR20080017276 A KR 20080017276A KR 20090092017 A KR20090092017 A KR 20090092017A
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simulation
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molecular
streaming
streaming server
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KR1020080017276A
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이준
박성준
김지인
정갑주
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건국대학교 산학협력단
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Abstract

A molecular modeling simulation system and a method thereof are provided to view large capacity molecular simulation file in the internet on a real time basis. A portal server(110) registers the simulation result performed in the grid system in the streaming server. The grid system performs simulation to the simulation data delivered from the portal server. A client(120) requests the simulation monitoring to a portal server. A streaming server(130) provides the simulation result registered with the portal server for the request command suffered from a client to client on a real time basis.

Description

분자 모델링 시뮬레이션 시스템 및 방법{Molecular Modeling Simulation System and Method thereof}Molecular Modeling Simulation System and Method

본 발명은 분자 모델링 시뮬레이션 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그리드 시스템에서 시뮬레이션을 실행하여 그 결과를 인터넷 또는 웹을 통하여 실시간으로 스트리밍 서비스를 제공하는 분자 모델링 시뮬레이션 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a molecular modeling simulation system and method, and more particularly, to a molecular modeling simulation system and method for performing a simulation in a grid system to provide a streaming service in real time via the Internet or the web.

분자 시뮬레이션은 신 물질과 신약개발에 활용되며, 이에 필요한 생화학적인 실험을 컴퓨터를 통하여 모의실험을 하기 위하여 사용된다. 생화학 분야의 연구자들은 컴퓨터에 모델링한 분자 모델을 조작하여 결합하고 이를 기준으로 분자의 에너지 계산 결과를 보고 분자의 물질의 결합이 안정적인지 판단하여 지속적으로 실험을 수행하게 된다. Molecular simulation is used to develop new materials and new drugs, and it is used to simulate the biochemical experiments necessary through computer. Researchers in biochemistry continue to experiment by combining and modeling molecular models modeled on a computer, and looking at the results of molecular energy calculations to determine whether the binding of molecules is stable.

이러한 분자 모델링 시뮬레이션 시스템은 분자 구조의 3차원 정보 및 화학적인 특징을 계산하여 안정된 위치를 찾는 실험을 수행하기 때문에 계산량이 매우 많으며, 시간이 많이 걸린다. 따라서 이를 해결하기 위해서 병렬 처리 및 분산 컴퓨팅을 이용한 시뮬레이션 계산을 많이 사용하고 있다. 특히, 이러한 분자 시뮬레이션을 효율적으로 하기 위해서는 컴퓨팅 리소스를 관리할 수 있어야 한다.The molecular modeling simulation system calculates three-dimensional information and chemical characteristics of the molecular structure and performs an experiment to find a stable position, which is very computational and time-consuming. Therefore, to solve this problem, many simulation calculations using parallel processing and distributed computing are used. In particular, to make these molecular simulations more efficient, computing resources must be managed.

한편 이러한 분자 시뮬레이션 과정은 3차원 구조에 기반하기 때문에 3차원 구조를 시각화하여 관찰하는 것이 매우 중요하다. 이러한 3차원 분자의 시뮬레이션 모니터링 도구들은 VMD, JMOL 등이 있다. 그러나 이러한 분자 시뮬레이션 모니터링 도구들은 대용량의 분자 시뮬레이션 파일이 있는 상태에서만 모니터링이 가능하다는 단점을 가지고 있다. 이러한 경우 해당 시뮬레이션을 관찰하고자 하는 실험자는 대용량 시뮬레이션 파일을 다운로드 받은 후에 시뮬레이션 과정을 모니터링 해야한다. 이는 매우 시간이 많이 걸리는 작업이며, 다운 받는 중에는 실험자가 원하는 실험과정이 담긴 시뮬레이션 파일인지 확인할 수 없다. On the other hand, since the molecular simulation process is based on a three-dimensional structure, it is very important to visualize and observe the three-dimensional structure. Simulation monitoring tools for these three-dimensional molecules include VMD and JMOL. However, these molecular simulation monitoring tools have the disadvantage that they can be monitored only in the presence of a large molecular simulation file. In this case, the experimenter who wants to observe the simulation should download the large simulation file and monitor the simulation process. This is a very time-consuming task, and you can't check whether it is a simulation file that contains the experiment process you want while downloading.

분자 모델링 시뮬레이션 작업은 정보 생물학 분야에서 매우 중요한 부분 중의 하나로써, 복잡한 계산과정을 빠르게 처리하여 비용 및 시간을 효율적으로 줄여주는 분야이다. 이러한 분자 모델링 시뮬레이션 작업은 크게 3가지로 구분할 수 있다. 첫째는 분자 구조의 동적인 변화를 계산하는 작업이다. 일반적으로 단백질 구조는 주변의 온도와 수용액의 농도의 변화에 따라 구조가 변하게 되고, 성질 또한 변하게 되는데 이러한 현상을 Protein Folding 이라고 한다. 이러한 계산은 전체적으로 아주 짧은 시간에 일어나기 때문에 거대한 단백질에 대해서는 계산하기 힘들므로 유사 분자 모델을 사용하여 수치적 수준에서 문제를 해결한다. 이를 분자 동역학이라고 한다. Molecular modeling Simulation is one of the most important parts of information biology, and it is a field that can efficiently process complex calculations and reduce cost and time efficiently. Such molecular modeling simulation can be classified into three types. The first is to calculate the dynamic change in molecular structure. In general, the structure of protein changes with the change of ambient temperature and the concentration of aqueous solution, and its properties also change. This phenomenon is called protein folding. Since these calculations occur in a very short time overall, they are difficult to calculate for large proteins, and similar molecular models are used to solve problems at the numerical level. This is called molecular dynamics.

두 번째는 정적인 2개 이상의 분자 구조의 결합에 관한 계산이다. 즉, 바이러스와 같은 수용체(Receptor) 물질에 후보물질(Ligand)이 결합하여 안정된 상태의 단백질로 변화하는 과정을 Docking 이라고 한다. Docking 과정의 핵심은 두 개의 분자 모델이 결합하여 최소의 에너지 준위를 보이는 위치(Active Site)를 찾아내는 과정이다. The second is a calculation of the binding of two or more molecular structures that are static. That is, docking is a process in which a ligand binds to a receptor substance such as a virus and changes to a stable protein. At the heart of the docking process is the process of finding two active molecular sites by combining two molecular models.

세 번째는 단백질 간에 유사성을 검색하는 Protein Matching 계산 과정이다. 이 Protein Matching은 분자 구조 모델의 화학적인 유사성 뿐만 아니라 기하학적인 일치 여부를 계산한다. 이러한 분자 시뮬레이션 작업들의 특징은 3차원 분자 구조의 정보에 대해서 복잡한 수식을 사용하여 계산을 한다는 것이다. 따라서, 아주 방대한 계산량을 가지고 있으며, 이를 실시간에 계산을 하는 작업은 매우 어렵다. 통상적으로 이를 해결하기 위해 고가의 클러스터 장비를 사용한 병렬처리 및 분산 처리 시스템을 사용하여 문제를 해결하고 있다. Third is the Protein Matching calculation, which searches for similarities between proteins. This Protein Matching calculates the geometric similarity as well as the chemical similarity of the molecular structure model. The characteristic of these molecular simulation tasks is that they use complex formulas to calculate the information of three-dimensional molecular structure. Therefore, it has a very large amount of calculation, which is very difficult to calculate in real time. To solve this problem, a parallel processing and distributed processing system using expensive cluster equipment is used to solve the problem.

VMD는 일리노이 대학의 Theoretical Computational Biophysics Group에서 개발한 분자 모델링 시스템으로써, NAMD, SMD, IMD 와 함께 제공되는 패키지 중의 하나이다. VMD는 분자 구조에 대한 다양한 3차원 시각화 및 시뮬레이션 결과를애니메이션으로 재생하는 기능을 제공하고 있다. VMD의 장점은 미리 시뮬레이션 된 DCD 파일을 애니메이션으로 보여줄 때, 다양한 기능을 지원한다는 것이다. 전방 플레이, 후방 플레이 및 프레임 재생속도를 사용자가 조정할 수 있고 플레이 중에도 사용자가 원하는 대로 분자 구조를 조작할 수 있도록 해준다. 그러나, 이러한 VMD의 단점은 VMD는 Stand Alone 애플리케이션이기 때문에 실험자가 VMD를 통해 관측하기 위해서는 로컬 시스템에 VMD를 반드시 설치해야만 한다는 점과, 애니메이션 기능을 수행하기 위해서는 반드시 로컬 시스템에 DCD파일을 먼저 다운로드 받아야 한다는 것이다. VMD is a molecular modeling system developed by Theoretical Computational Biophysics Group at the University of Illinois and is one of the packages provided with NAMD, SMD and IMD. VMD provides the ability to animate various three-dimensional visualizations and simulation results of molecular structures. The advantage of VMD is that it supports a variety of features when animating pre-simulated DCD files. It allows the user to adjust the forward play, backward play and frame playback speeds while manipulating the molecular structure as desired during play. However, the disadvantage of this VMD is that the VMD is a stand-alone application, so the experimenter must install the VMD on the local system in order to observe it through the VMD. In order to perform the animation function, the DCD file must be downloaded to the local system first. Is that.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 인터넷 또는 웹 상에서 대용량 분자 시뮬레이션 파일을 실시간으로 스트리밍하여 볼 수 있는 분자 모델링 시뮬레이션 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a molecular modeling simulation system and method that can be viewed by streaming a large-scale molecular simulation file in real time on the Internet or the Web.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 분자 모델링 시뮬레이션 시스템은 분자 모델링 시뮬레이션 데이터를 입력받아 그리드 시스템에 전달하고, 상기 그리드 시스템에서 실행된 시뮬레이션 결과를 스트리밍 서버에 등록하는 포털 서버, 포털서버로부터 전달받은 상기 시뮬레이션 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 실행하는 그리드 시스템, 포털 서버에 시뮬레이션 모니터링을 요청하는 클라이언트, 포털서버에 의해 등록된 상기 시뮬레이션 결과를 상기 클라이언트로부터 받은 상기 요청 명령에 따라 상기 클라이언트에 실시간 스트리밍 서비스를 제공하는 스트리밍 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the molecular modeling simulation system according to the present invention receives the molecular modeling simulation data to the grid system, and from the portal server, portal server for registering the simulation results executed in the grid system to the streaming server Grid system that executes the simulation using the received simulation data, a client requesting simulation monitoring to a portal server, and a real-time streaming service to the client according to the request command received from the client of the simulation result registered by the portal server. Characterized in that it comprises a streaming server to provide.

바람직하게는, 그리드 시스템에서 실행된 상기 시뮬레이션 결과는 애니메이션 정보로써 DCD 파일로 생성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the simulation result executed in the grid system is generated as a DCD file as animation information.

바람직하게는, 클라이언트는 상기 포털 서버에 시뮬레이션 모니터링을 요청할 때, 상기 포털 서버로부터 인증받은 사용자 아이디, 사용자 별로 등록된 시뮬레이션 아이디 및 상기 모니터링을 요청하는 시점에서의 타임 스탬프를 송부하는 것을 특징으로 한다.Preferably, when the client requests simulation monitoring from the portal server, the client transmits a user ID authenticated from the portal server, a simulation ID registered for each user, and a time stamp at the time of requesting the monitoring.

바람직하게는, 스트리밍 서버는 상기 클라이언트와 상기 스트리밍 서버와의 연결을 담당하는 커넥션 매니저, 스트리밍 서버의 리소스를 관리하는 세션 풀, DCD 파일을 파싱하여 실시간 스트리밍 서비스를 제공하는 스트리밍 세션 매니저를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the streaming server includes a connection manager for managing the connection between the client and the streaming server, a session pool for managing resources of the streaming server, a streaming session manager for parsing a DCD file to provide a real-time streaming service It features.

바람직하게는, 클라이언트는 스트리밍 서버와 상기 클라이언트 간에 연결을 담당하는 커넥션 매니저(Connection Manager), 커넥션 매니저를 통하여 상기 스트리밍 서버로부터 다운로드받은 3차원 분자구조를 파싱하는 IO 파서(IO Parser), 커넥션 매니저를 통하여 분자의 3차원 위치정보를 프레임 단위로 수신하고 처리하는 오퍼레이션 매니저(Operation Manager), 프레임 단위로 수신한 분자의 3차원 위치정보와 상기 파싱된 3차원 분자구조를 실시간 결합하여 렌더링하여 보여주는 분자 렌더러(Molecular Renderer)를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the client comprises a connection manager (Connection Manager) in charge of the connection between the streaming server and the client, an IO Parser (parser) for parsing the three-dimensional molecular structure downloaded from the streaming server through the connection manager; An operation manager that receives and processes three-dimensional positional information of molecules in units of frames, and a molecular renderer that renders and renders the three-dimensional positional information of molecules received in units of frames and the parsed three-dimensional molecular structure in real time. And a (Molecular Renderer).

바람직하게는, 프레임 단위로 수신한 분자의 3차원 위치정보를 저장하고, 상기 저장된 분자의 3차원 위치 정보의 개수가 기 결정된 값을 초과할 때 상기 분자의 3차원 위치정보를 상기 분자 렌더러에 전달하는 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the 3D location information of the molecule received in units of frames is stored, and when the number of stored 3D location information of the molecule exceeds a predetermined value, the 3D location information of the molecule is transmitted to the molecular renderer. It further comprises a buffer to.

바람직하게는, 스트리밍 서버의 커넥션 메니저는 VSSP 프로토콜을 이용하여 상기 클라이언트와 통신하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the connection manager of the streaming server communicates with the client using the VSSP protocol.

바람직하게는, 클라이언트의 커넥션 메니저는 VSSP 프로토콜을 이용하여 상기 스트리밍 서버와 통신하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the connection manager of the client communicates with the streaming server using the VSSP protocol.

바람직하게는, VSSP 프로토콜은 상기 스트리밍 서버와 상기 클라이언트 간의 실시간 스트리밍을 지원하기 위하여 HTTP, UDP, GridFTP, TCP 와 같은 하위 프로토콜을 지원하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the VSSP protocol is characterized by supporting sub-protocols such as HTTP, UDP, GridFTP, TCP to support real-time streaming between the streaming server and the client.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 의한 분자 모델링 시뮬레이션 방법은 (a) 포털 서버를 통하여 분자 모델링 시뮬레이션 데이터를 입력받는 단계, (b) 그리드 시스템에서 상기 입력받은 시뮬레이션 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 실행하는 단계, (c) 상기 실행된 시뮬레이션 결과를 스트리밍 서버에 등록하는 단계; 및 (d) 클라이언트로부터 받은 요청 명령에 따라 상기 스트리밍 서버에 등록된 상기 시뮬레이션 결과를 상기 클라이언트에 실시간 스트리밍 서비스에 의하여 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, the molecular modeling simulation method according to the present invention includes (a) receiving molecular modeling simulation data through a portal server, and (b) executing a simulation using the received simulation data in a grid system. (C) registering the executed simulation result with a streaming server; And (d) providing the client with the simulation result registered in the streaming server by a real time streaming service according to a request command received from the client.

바람직하게는, 상기 그리드 시스템에서 실행된 상기 시뮬레이션 결과는 애니메이션 정보로써 DCD 파일로 생성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the simulation result executed in the grid system is generated as a DCD file as animation information.

바람직하게는, 요청명령은 포털 서버로부터 인증받은 사용자 아이디, 사용자 별로 등록된 시뮬레이션 아이디, 상기 모니터링을 요청하는 시점에서의 타임 스탬프를 포함하는 것을 특징으로 한다.The request command may include a user ID authenticated by the portal server, a simulation ID registered for each user, and a time stamp at the time of requesting the monitoring.

바람직하게는, 상기 (d) 단계는 (d1) 상기 스트리밍 서버로부터 3차원 분자정보를 전송받는 단계, (d2) 상기 클라이언트에서 상기 3차원 분자정보를 분석하여 3차원 분자구조를 구축하는 단계, (d3) 상기 스트리밍 서버로부터 분자의 3차원 위치 정보를 프레임 단위로 전송하는 단계, (d4) 상기 프레임 단위로 전송받은 분자의 3차원 위치 정보와 상기 3차원 분자구조를 실시간 결합하여 렌더링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (d) comprises (d1) receiving 3D molecular information from the streaming server, (d2) analyzing the 3D molecular information at the client to build a 3D molecular structure, ( d3) transmitting the 3D position information of the molecule from the streaming server in units of frames, (d4) real time combining and rendering the 3D position information of the molecule received in units of frames and the 3D molecular structure in real time; Characterized in that.

본 발명에 따르면, 인터넷 또는 웹 상에서 대용량 분자 시뮬레이션 파일을 실시간으로 스트리밍하여 볼 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that can be viewed by streaming a large-scale molecular simulation file in real time on the Internet or the Web.

도 1은 본 발명에 따른 분자 모델링 시뮬레이션 시스템의 일 실시예이다.1 is an embodiment of a molecular modeling simulation system according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 분자 모델링 시뮬레이션 시스템에서 스트리밍 서버를 보다 상세하게 도시한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating in detail the streaming server in the molecular modeling simulation system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 분자 모델링 시뮬레이션 시스템에서 클라이언트를 보다 상세하게 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating the client in more detail in the molecular modeling simulation system according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 분자 모델링 시뮬레이션 방법을 보여주는 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of simulating molecular modeling according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 분자 모델링 시뮬레이션 방법에서 430 단계를 더 상세하게 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating step 430 in more detail in the molecular modeling simulation method according to the present invention.

본 발명은 웨 기반에서 대용량 분자 시뮬레이션 파일을 실시간으로 스트리밍하여 사용자가 원하는 부분을 빠르게 찾아서 보여줄 수 있는 시스템을 제시한다.The present invention proposes a system capable of quickly finding and displaying a desired part by streaming a large-scale molecular simulation file in real time based on the web.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 분자 모델링 시뮬레이션 시스템의 일 실시예이다. 이에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 분자 모델링 시뮬레이션 시스템은, 그리드 시스템(100), 포털 서버(110), 클라이언트(120), 스트리밍 서버(130)를 구비하고 있다.1 is an embodiment of a molecular modeling simulation system according to the present invention. As shown therein, the molecular modeling simulation system according to the present invention includes a grid system 100, a portal server 110, a client 120, and a streaming server 130.

그리드 시스템(100)은 포털서버(110)로부터 전달받은 시뮬레이션 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 실행한다. 그리드 시스템(100)은 지리적으로 분산되어 있는 컴퓨팅 자원을 네트워크로 상호 연동하여 조직과 지역에 관계없이 사용할 수 있는 환경 또는 서비스를 제공하는 시스템이다. 그리드 시스템(100)의 경우 수용 가능한 시스템의 수가 무한대이고, 이기종의 시스템 연결이 가능하며, 다양한 서비스를 지원할 수 있는 효과가 있다. 그리드 시스템(100)에서 실행된 시뮬레이션 결과는 애니메이션 정보로써 DCD 파일로 생성 될 수 있다. DCD 파일은 3차원 분자 구조의 정보를 타임 스텝(time step)으로 처리해주므로, 이러한 DCD 파일을 이용하여 3차원 분자구조의 변화를 애니메이션으로 렌더링 할 수 있다. The grid system 100 executes the simulation using the simulation data received from the portal server 110. The grid system 100 is a system that provides an environment or a service that can be used regardless of organization and region by interworking geographically dispersed computing resources through a network. In the case of the grid system 100, the number of acceptable systems is infinite, heterogeneous system connection is possible, and there is an effect of supporting various services. Simulation results executed in the grid system 100 may be generated as a DCD file as animation information. Since the DCD file processes the information of the three-dimensional molecular structure in a time step, the DCD file can be used to render a change in the three-dimensional molecular structure by animation.

포털 서버(110)는 분자 모델링 시뮬레이션 데이터를 입력받는다. 또한 포털 서버(110)는 입력받은 데이터를 그리드 시스템(100)에 전달한다. 그리드 시스템(100)분자 모델링 시뮬레이션 데이터를 기반으로 시뮬레이션을 수행하면, 수행한 시뮬레이션 결과를 스트리밍 서버(130)에 등록한다.The portal server 110 receives the molecular modeling simulation data. In addition, the portal server 110 transmits the received data to the grid system 100. When the grid system 100 performs the simulation based on the molecular modeling simulation data, the simulation result is registered in the streaming server 130.

스트리밍 서버(130)는 포털서버(110)에 의해 등록된 시뮬레이션 결과를 클라이언트(120)로부터 받은 요청 명령에 따라 클라이언트(120)에 실시간 스트리밍 서비스를 제공한다.The streaming server 130 provides a real time streaming service to the client 120 according to a request command received from the client 120 with the simulation result registered by the portal server 110.

도 2는 본 발명에 따른 분자 모델링 시뮬레이션 시스템에서 스트리밍 서버를 보다 상세하게 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 스트리밍 서버(130)는 커넥션 매니저(200), 스트리밍 세션 매니저(210), 세션 풀(220)으로 구성되는 것이 바람직하다. 2 is a block diagram illustrating in detail the streaming server in the molecular modeling simulation system according to the present invention. Referring to FIG. 2, the streaming server 130 may include a connection manager 200, a streaming session manager 210, and a session pool 220.

커넥션 매니저(Connection Manager, 200)는 클라이언트(120)와 스트리밍 서버(130)와의 연결을 담당한다. 스트리밍 서버(130)의 커넥션 메니저(200)는 VSSP 프로토콜을 이용하여 클라이언트(120)와 통신할 수 있다. 이때, VSSP 프로토콜은 스트리밍 서버와 상기 클라이언트 간의 실시간 스트리밍을 지원하기 위하여 HTTP, UDP, GridFTP, TCP 와 같은 하위 프로토콜을 지원한다.The connection manager 200 is responsible for connecting the client 120 and the streaming server 130. The connection manager 200 of the streaming server 130 may communicate with the client 120 using the VSSP protocol. At this time, the VSSP protocol supports sub-protocols such as HTTP, UDP, GridFTP, and TCP to support real-time streaming between the streaming server and the client.

스트리밍 세션 매니저(Streaming Session Manager, 210)는 DCD 파일을 파싱하여 실시간 스트리밍 서비스를 제공한다.The streaming session manager 210 parses the DCD file and provides a real time streaming service.

세션 풀(Session Pool, 220)은 스트리밍 서버(130)의 리소스를 관리한다.The session pool 220 manages the resources of the streaming server 130.

클라이언트(120)는 포털 서버(110)에 분자 모델링 시뮬레이션의 모니터링을 요청한다. 클라이언트(120)는 포털 서버(110)에 시뮬레이션 모니터링을 요청할 때, 포털 서버(110)로부터 인증받은 사용자 아이디, 사용자 별로 등록된 시뮬레이션 아이디 및 상기 모니터링을 요청하는 시점에서의 타임 스탬프를 송부한다.The client 120 requests the portal server 110 to monitor the molecular modeling simulation. When the client 120 requests simulation monitoring from the portal server 110, the client 120 transmits a user ID authenticated from the portal server 110, a simulation ID registered for each user, and a time stamp at the time of requesting the monitoring.

도 3은 본 발명에 따른 분자 모델링 시뮬레이션 시스템에서 클라이언트를 보다 상세하게 도시한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 클라이언트(120)는 커넥션 매니저(300), 오퍼레이션 매니저(310), IO 파서(320), 버퍼(330), 분자 렌더러(340)를 포함할 수 있다. 3 is a block diagram illustrating the client in more detail in the molecular modeling simulation system according to the present invention. Referring to FIG. 3, the client 120 may include a connection manager 300, an operation manager 310, an IO parser 320, a buffer 330, and a molecular renderer 340.

커넥션 매니저(Connection Manager, 300)는 스트리밍 서버(130)와 클라이언트(120)간에 연결을 담당한다. 클라이언트(120)의 커넥션 메니저(300)는 VSSP 프로토콜을 이용하여 스트리밍 서버(130)와 통신할 수 있다. The connection manager 300 manages the connection between the streaming server 130 and the client 120. The connection manager 300 of the client 120 may communicate with the streaming server 130 using the VSSP protocol.

오퍼레이션 매니저(Operation Manager, 310)는 커넥션 매니저(300)를 통하여 분자의 3차원 위치정보를 프레임 단위로 수신하고 처리한다. The operation manager 310 receives and processes three-dimensional positional information of molecules in units of frames through the connection manager 300.

IO 파서(IO Parser, 320)는 커넥션 매니저(300)를 통하여 스트리밍 서버(130)로부터 다운로드받은 3차원 분자구조를 파싱한다.The IO parser 320 parses the 3D molecular structure downloaded from the streaming server 130 through the connection manager 300.

버퍼(330)는 프레임 단위로 수신한 분자의 3차원 위치정보를 저장하고, 저장된 분자의 3차원 위치 정보의 개수가 기 결정된 값을 초과할 때 분자의 3차원 위치정보를 분자 렌더러(340)에 전달한다. The buffer 330 stores the three-dimensional position information of the molecule received in units of frames, and when the number of stored three-dimensional position information of the molecule exceeds a predetermined value, the three-dimensional position information of the molecule is stored in the molecular renderer 340. To pass.

분자 렌더러(Molecular Renderer, 340)는 프레임 단위로 수신한 분자의 3차원 위치정보와 파싱된 3차원 분자구조를 실시간 결합하여 렌더링하여 보여준다. The molecular renderer 340 renders and displays the three-dimensional position information of the molecules received in units of frames and the parsed three-dimensional molecular structure in real time.

도 4는 본 발명에 의한 분자 모델링 시뮬레이션 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 1 및 도 4를 참조하면, 포털 서버(110)를 통하여 분자 모델링 시뮬레이션 데이터를 입력받는다(400 단계). 입력받은 시뮬레이션 데이터를 이용하여 그리드 시스템(100)에서 시뮬레이션을 실행한다(410단계). 이때, 그리드 시스템(100)에서 실행된 시뮬레이션 결과는 애니메이션 정보로써 DCD 파일로 생성된다. 실행된 시뮬레이션 결과는 클라이언트(120)에 스트리밍 서비스를 제공하기 위해, 스트리밍 서버(130)에 등록된다(420단계). 클라이언트(100)로부터 시뮬레이션 결과에 대한 모니터링 요청 명령을 받으면, 스트리밍 서버(130)에 등록된 시뮬레이션 결과를 클라이언트(120)에 실시간 스트리밍 서비스에 의하여 제공한다(430단계). 이때, 시뮬레이션 결과에 대한 모니터링 요청 명령은 포털 서버로부터 인증받은 사용자 아이디, 사용자 별로 등록된 시뮬레이션 아이디, 모니터링을 요청하는 시점에서의 타임 스탬프를 포함할 수 있다. 4 is a flowchart illustrating a method of simulating molecular modeling according to the present invention. 1 and 4, the molecular modeling simulation data is received through the portal server 110 (operation 400). The simulation is performed in the grid system 100 using the received simulation data (step 410). At this time, the simulation result executed in the grid system 100 is generated as a DCD file as animation information. The executed simulation result is registered with the streaming server 130 to provide a streaming service to the client 120 (step 420). When receiving the monitoring request command for the simulation result from the client 100, the simulation result registered in the streaming server 130 is provided to the client 120 by the real-time streaming service (step 430). In this case, the monitoring request command for the simulation result may include a user ID authenticated from the portal server, a simulation ID registered for each user, and a time stamp at the time of requesting monitoring.

도 5는 본 발명에 의한 분자 모델링 시뮬레이션 방법에서 430 단계를 더 상세하게 나타낸 흐름도이다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 클라이언트(120)로부터 스트리밍 서버(130)으로 VSSP_JoinReq 프로토콜을 이용하여 스트리밍을 요청한다(500단계). 이 때, 클라이언트(120)에서 포털 서버(110)를 통하여 인증받은 아이디와 시뮬레이션 아이디 등을 사용하여 스트리밍 서버(130)에 스트리밍 연결을 요청한다. 5 is a flowchart illustrating step 430 in more detail in the molecular modeling simulation method according to the present invention. 1 and 5, the streaming request is made from the client 120 to the streaming server 130 using the VSSP_JoinReq protocol (step 500). At this time, the client 120 requests a streaming connection to the streaming server 130 using an ID and a simulation ID authenticated through the portal server 110.

스트리밍 서버(130)는 클라이언트(120)의 스트리밍 요청에 대한 요청 응답을 전송한다(510단계). 스트리밍 서버(130)에서 클라이언트(120)에 요청 받은 사용자의 스트리밍 등록의 성공 여부를 알려주게 된다. 이때, VSSP_JoinRes 프로토콜을 사용하는데, VSSP_SUCCESS 인 경우는 스트리밍 등록이 성공했음을, VSSP_FAILED 인 경우는 스트리밍 등록이 실패했음을 의미한다. The streaming server 130 transmits a request response to the streaming request of the client 120 (step 510). The streaming server 130 notifies the client 120 of the requested streaming registration success. At this time, the VSSP_JoinRes protocol is used. In the case of VSSP_SUCCESS, the streaming registration is successful, and in the case of VSSP_FAILED, the streaming registration has failed.

스트리밍 서버(130)에서 스트리밍 세션이 시작된 후에 3차원 분자 구조의 정보를 담고 있는 PSF 파일을 전송한다(520단계). 클라이언트(120)는 스트리밍 서버(130)로부터 전송받은 3차원 분자정보를 파싱(분석)하여 3차원 분자구조를 구축한다. 클라이언트(130)는 스트리밍 서버(130)로부터 전송받은 PSF 파일을 모두 다운로드 받고, 파싱(분석)까지 완료되면 VSSP_PSFFileTransRes 메서드를 이용하여 파일 전송이 완료되었음을 스트리밍 서버(130)에 통지한다(530단계). After the streaming session is started, the streaming server 130 transmits the PSF file containing the information of the 3D molecular structure (step 520). The client 120 constructs a 3D molecular structure by parsing (analyzing) 3D molecular information received from the streaming server 130. The client 130 downloads all of the PSF files transmitted from the streaming server 130 and notifies the streaming server 130 that the file transfer is completed by using the VSSP_PSFFileTransRes method when the parsing (analysis) is completed (step 530).

스트리밍 서버(130)는 클라이언트로부터 VSSP_PSFFileTransRes 를 전송받으면, 클라이언트(120)에 스트리밍 서비스를 시작한다(540 단계). 이때, 스트리밍 서버(130)는 클라이언트(120)에 분자의 3차원 위치 정보를 프레임 단위로 전송한다. 한 프레임의 정보는 해당 프레임에서의 3차원 원자구조의 정보이다. 클라이언트(120)는 이와같이 프레임 단위로 전송받은 분자의 3차원 위치 정보와 상기 3차원 분자구조를 실시간 결합하여 렌더링한다. 이때, 클라이언트(120)가 스트리밍 서버(130)로부터 스트리밍 받는 옵션을 조절하고자 하는 경우, VSSP_OperationReq 커맨드를 스트리밍 서버(130)에 전송하여 조절이 가능하다(550단계). 이 옵션을 통하여, 실시간 스트리밍 서비스의 플레이, 일시 중지, 중지, 원하는 위치로 스킵 등의 기능을 사용할 수 있다. When the streaming server 130 receives the VSSP_PSFFileTransRes from the client, the streaming server 130 starts the streaming service to the client 120 (step 540). At this time, the streaming server 130 transmits the three-dimensional position information of the molecule to the client 120 in units of frames. The information of one frame is information of the three-dimensional atomic structure in the frame. The client 120 renders the 3D molecular structure and the 3D molecular structure of the molecule received in the frame unit in real time. At this time, if the client 120 wants to adjust the streaming option from the streaming server 130, it can be adjusted by transmitting a VSSP_OperationReq command to the streaming server 130 (step 550). With this option, you can play, pause, stop, and skip to the desired location of the live streaming service.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.It has been described so far limited to one embodiment of the present invention, it is obvious that the technology of the present invention can be easily modified by those skilled in the art. Such modified embodiments should be included in the technical spirit described in the claims of the present invention.

Claims (13)

분자 모델링 시뮬레이션 데이터를 입력받아 그리드 시스템에 전달하고, 상기 그리드 시스템에서 실행된 시뮬레이션 결과를 스트리밍 서버에 등록하는 포털 서버;A portal server that receives molecular modeling simulation data and delivers the data to a grid system, and registers a simulation result executed in the grid system with a streaming server; 상기 포털서버로부터 전달받은 상기 시뮬레이션 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 실행하는 그리드 시스템;A grid system that executes a simulation using the simulation data received from the portal server; 상기 포털 서버에 시뮬레이션 모니터링을 요청하는 클라이언트; 및A client for requesting simulation monitoring to the portal server; And 상기 포털서버에 의해 등록된 상기 시뮬레이션 결과를 상기 클라이언트로부터 받은 상기 요청 명령에 따라 상기 클라이언트에 실시간 스트리밍 서비스를 제공하는 스트리밍 서버;A streaming server providing a real time streaming service to the client according to the request command received from the client with the simulation result registered by the portal server; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 시스템.Molecular modeling simulation system comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 그리드 시스템에서 실행된 상기 시뮬레이션 결과는 애니메이션 정보로써 DCD 파일로 생성되는 것을 The simulation result executed in the grid system is generated as a DCD file as animation information. 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 시스템.Molecular modeling simulation system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 클라이언트는 상기 포털 서버에 시뮬레이션 모니터링을 요청할 때, 상기 포털 서버로부터 인증받은 사용자 아이디, 사용자 별로 등록된 시뮬레이션 아이디 및 상기 모니터링을 요청하는 시점에서의 타임 스탬프를 송부하는 것When the client requests the simulation monitoring to the portal server, sending a user ID authenticated from the portal server, a simulation ID registered for each user, and a time stamp at the time of requesting the monitoring. 을 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 시스템.Molecular modeling simulation system, characterized in that. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 스트리밍 서버는The streaming server 상기 클라이언트와 상기 스트리밍 서버와의 연결을 담당하는 커넥션 매니저(Connection Manager);A connection manager responsible for connecting the client and the streaming server; 상기 스트리밍 서버의 리소스를 관리하는 세션 풀(Session Pool); 및A session pool managing resources of the streaming server; And 상기 DCD 파일을 파싱하여 실시간 스트리밍 서비스를 제공하는 스트리밍 세션 매니저(Streaming Session Manager)를 Streaming Session Manager for parsing the DCD file to provide a real-time streaming service 포함하는 것을 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 시스템.Molecular modeling simulation system comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 클라이언트는The client is 상기 스트리밍 서버와 상기 클라이언트 간에 연결을 담당하는 커넥션 매니저(Connection Manager);A connection manager responsible for a connection between the streaming server and the client; 상기 커넥션 매니저를 통하여 상기 스트리밍 서버로부터 다운로드받은 3차원 분자구조를 파싱하는 IO 파서(IO Parser); An IO parser for parsing the 3D molecular structure downloaded from the streaming server through the connection manager; 상기 커넥션 매니저를 통하여 분자의 3차원 위치정보를 프레임 단위로 수신하고 처리하는 오퍼레이션 매니저(Operation Manager); 및 An operation manager for receiving and processing three-dimensional positional information of molecules in units of frames through the connection manager; And 상기 프레임 단위로 수신한 분자의 3차원 위치정보와 상기 파싱된 3차원 분자구조를 실시간 결합하여 렌더링하여 보여주는 분자 렌더러(Molecular Renderer)Molecular Renderer which combines and renders the 3D position information of the molecule received in the frame unit and the parsed 3D molecular structure in real time 를 포함하는 것을 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 시스템.Molecular modeling simulation system comprising a. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 프레임 단위로 수신한 분자의 3차원 위치정보를 저장하고, 상기 저장된 분자의 3차원 위치 정보의 개수가 기 결정된 값을 초과할 때 상기 분자의 3차원 위치정보를 상기 분자 렌더러에 전달하는 버퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 시스템. A buffer for storing the 3D position information of the molecule received in the frame unit and transferring the 3D position information of the molecule to the molecular renderer when the number of stored 3D position information of the molecule exceeds a predetermined value. Molecular modeling simulation system, characterized in that it further comprises. 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 스트리밍 서버의 커넥션 메니저는 VSSP 프로토콜을 이용하여 상기 클라이언트와 통신하는 것을 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 시스템.And the connection manager of the streaming server communicates with the client using a VSSP protocol. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 클라이언트의 커넥션 메니저는 VSSP 프로토콜을 이용하여 상기 스트리밍 서버와 통신하는 것을 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 시스템.And the client's connection manager communicates with the streaming server using a VSSP protocol. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 VSSP 프로토콜은 상기 스트리밍 서버와 상기 클라이언트 간의 실시간 스트리밍을 지원하기 위하여 HTTP, UDP, GridFTP, TCP 와 같은 하위 프로토콜을 지원하는 것을 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 시스템.The VSSP protocol supports sub-protocols such as HTTP, UDP, GridFTP, and TCP to support real-time streaming between the streaming server and the client. (a) 포털 서버를 통하여 분자 모델링 시뮬레이션 데이터를 입력받는 단계;(a) receiving molecular modeling simulation data through the portal server; (b) 그리드 시스템에서 상기 입력받은 시뮬레이션 데이터를 이용하여 시뮬레이션을 실행하는 단계;(b) executing a simulation using the received simulation data in a grid system; (c) 상기 실행된 시뮬레이션 결과를 스트리밍 서버에 등록하는 단계; 및(c) registering the executed simulation result with a streaming server; And (d) 클라이언트로부터 받은 요청 명령에 따라 상기 스트리밍 서버에 등록된 상기 시뮬레이션 결과를 상기 클라이언트에 실시간 스트리밍 서비스에 의하여 제공하는 단계(d) providing the client with the simulation result registered in the streaming server by a real time streaming service according to a request command received from the client; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 방법.Molecular modeling simulation method comprising a. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 그리드 시스템에서 실행된 상기 시뮬레이션 결과는 애니메이션 정보로써 DCD 파일로 생성되는 것을 The simulation result executed in the grid system is generated as a DCD file as animation information. 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 방법.Characteristic modeling simulation method. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 요청명령은The request order 상기 포털 서버로부터 인증받은 사용자 아이디, 사용자 별로 등록된 시뮬레이션 아이디, 상기 모니터링을 요청하는 시점에서의 타임 스탬프를 포함하는A user ID authenticated from the portal server, a simulation ID registered for each user, and a time stamp at the time of requesting the monitoring; 것을 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 방법.Molecular modeling simulation method, characterized in that. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 (d) 단계는Step (d) (d1) 상기 스트리밍 서버로부터 3차원 분자정보를 전송받는 단계;(d1) receiving 3D molecular information from the streaming server; (d2) 상기 클라이언트에서 상기 3차원 분자정보를 분석하여 3차원 분자구조를 구축하는 단계;(d2) analyzing the three-dimensional molecular information in the client to construct a three-dimensional molecular structure; (d3) 상기 스트리밍 서버로부터 분자의 3차원 위치 정보를 프레임 단위로 전송하는 단계; 및(d3) transmitting three-dimensional positional information of molecules in units of frames from the streaming server; And (d4) 상기 프레임 단위로 전송받은 분자의 3차원 위치 정보와 상기 3차원 분자구조를 실시간 결합하여 렌더링하는 단계(d4) real-time combining and rendering the three-dimensional position information of the molecule received in the frame unit and the three-dimensional molecular structure 를 포함하는 것을 특징으로 하는 분자 모델링 시뮬레이션 방법.Molecular modeling simulation method comprising a.
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