(44)-第十三章VR项目演示虚拟现实技术

第十三章VR项目演示主要内容1.基于HTCVIVE的基因编辑实验项目仿真演示2.基于暴风魔镜的虚拟现实游戏演示Now,VirtualSimulationSystemofGeneEditingExperimentBasedonVRTechnology基于HTCVIVE的基因编辑实验项目仿真演示项目意义项目内容主要技术材料说明该虚拟仿真项目主要应用于对基因编辑的实验。基因编辑又称基因组编辑或基因组工程，是一种新兴的比较精确的能对生物体基因组特定目标基因进行修饰的一种基因工程技术。虚拟仿真系统虚拟仿真Virtual

Reality12341项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明基于VR技术的基因编辑实验项目虚拟仿真系统基于VR技术虚拟仿真技术的重要优势为基因编辑实验提供模拟实验环境及原料为基因编辑领域培养优秀杰出人才快速普及虚拟现实技术节约资源成本方便实验研究培养优秀人才普及高端技术1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明introduction在制作基因编辑实验项目仿真系统的前期，我们对各高校的医学专业实验室做了一定的调查了解。就各高校实验室而言，很多实验设施并不完备，对于一些医学专业的学生乃至研究所的研究人员，现有实验环境里所能提供的资源是极其有限的，所以在此种条件下大多数的学生对基因编辑仅仅止步于文本理论，而能够深入了解并能亲自进行实验操作的人员是处于极少数。节约资源成本1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明550W2.5W基因编辑实验室器材设备

通过调查数据计算，一套基因编辑的实验研究设备价格大约在550万元左右，而实验研究所需并非仅由一套设备来完成，因此保守估计一所院校实验室引进2-3套研究设备，大致花费约1100-1650万元，可见价格是比较昂贵的。基于VR技术的基因编辑实验项目虚拟而仿真系统，一套设备的价格大约在2.5万元左右，这对于学校及各研究所而言，是完全在购买范围内的。通过比较实际设备价格，差额非常之大，由此可见虚拟仿真系统其节约成本的力度之大。1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明方便实验研究培养优秀人才

在不断的探索与研究中，基因编辑技术已经从最初依赖细胞自然发生的同源重组，发展到几乎可在任意节点进行的靶向切割，极大地推动了物种遗传改造的发展。基因编辑可为合成生命的进一步改造提供手段，为新物种的创造提供更多可能性。这一技术是生物学界的重大科研成果，将带给人类社会深远影响。1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明

而就基因编辑技术，国内仍人处于人才稀缺的情况，因此针对国内基因编辑的行情，我们建立基因编辑仿真实验室。

仿真实验是计算机技术飞速发展的产物，是利用计算机创建一个可视化的实验操作环境，通过提供简单通用的交互界面,准确地计算并模拟实际实验状态和仪器操作状态,能正确地分析判断用户的操作流程,具有仿真性、交互性和实效性。基因编辑仿真实验室

用户可通过对仿真实验系统的反复多次模拟操作，可以加深对实验原理及操作步骤的理解，还可节省大量时间进行综合性、设计性、探究性的实验。使用户在虚拟系统中进行实践操作，为基因编辑事业培养更多的人才。1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明为学生及研究人员的综合能力、创新精神和创新能力的培养提供了保障，对于解决通识教育带来的课时缩减和社会对人才需求的矛盾也有着重要的意义。学生及研究人员利用虚拟仿真系统可达到机构快速培训，实习生快速上手的互利效果，极大的提高了效率。医院实习人员应用于科学知识的普及，让大众深入了解基因编辑，在仿真系统亲自操作实验的过程中认知虚拟现实技术以及其技术所带来的便捷，提升大众的科学知识。科技协会机构主要用户1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明50%90%70%10%20%35%普及高端技术

基于VR技术的基因编辑实验项目虚拟仿真系统使用，普及了虚拟现实等的高端技术，让大众深入了解基因编辑，在仿真系统亲自操作实验的过程中认知虚拟现实技术以及其技术所带来的便捷，提升大众的科学知识。1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明

此外，虚拟仿真技术还具有跨时空性的特点，这使用户进行实验操作时不再仅仅局限于实验室里，而是在任何地方任何环境都可以开展实验。这也无疑是真正爱好基因编辑医学研究人员们的福音，可在虚拟仿真系统里进行任意操作实验，给予了操作者更加广泛的实验空间，提升其研究创新能力。跨时空性1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说米利用虚拟现实建模技术建立真实的实验室场景利用虚拟现实动画展示基因配对过程利用虚拟现实交互技术实现与实验仪器的交互1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明introduction

制作前期需要对生物仿真实验室构造进行调研，同时针对于基因编辑实验需仪器及原料进行详细了解与分析，确保在虚拟仿真系统中实验室构造的真实性及合理性，打造用户操作舒适的实验环境。利用虚拟现实建模技术建立真实的实验室场景

为了使用户在进行正确的操作后可通过模拟显微镜看到真实的实验效果，我们在仿真实验系统里添加了三维动画，在Unity3D中添加转场效果，则在每个分实验结束操作后可观看到运动的实验效果，极大增强了用户的体验度。1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明利用虚拟现实动画展示基因配对过程1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明0102030405HTC

Vive系统与三维建模体系使用手柄在虚拟实验室内位移。如各类实验所需药剂；使用手柄触碰到物体时，该物体会进行高亮提示。如温箱及各类抽屉结构；冰箱和水浴锅之类；如离心机通过旋转按钮设置数值。各机器的开关按钮。使初体验用户了解各实验仪器及使用试剂容量。进行位移拾拿、高亮显示推拉、打开、旋转按键按钮语音提示利用虚拟现实交互技术实现与实验仪器的交互1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明AddtitleinhereAddtitleinherePleaseaddacommenthere.Accordingtoadjustthefontandfontsize.Pleaseaddacommenthere.Accordingtoadjustthefontandfontsize.AddtitleinherePleaseaddacommenthere.Accordingtoadjustthefontandfontsize.AddtitleinherePleaseaddacommenthere.Accordingtoadjustthefontandfontsize.1研究意义虚拟仿真系统2研究内容3主要技术4材料说明基于基因编辑研究DNA的配对基于CRISPR/Cas9技术模拟病毒入侵细菌基于基因编辑原理研究定点基因敲除根据碱基互补配对的原则，一条链上的A一定等于互补链上的T；一条链上的G一定等于互补链上的C，反之如此。CPISPR-Cas9是细菌中的一种防御病毒机制，噬菌体侵染过程：第一步吸附，第二步注入，第三步复制，第四步装配，第五步释放。值得注意的是噬菌体侵染细菌时只有DNA进入细菌体内，蛋白质外壳留在外部没有进去。而噬菌体增殖过程中用到的原料脱氧核苷酸与氨基酸均来自细菌。1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明实验流程准备好前期工作，在虚拟仿真系统立进行基因编辑实验，利用虚拟现实技术、三维动画技术、交互技术和3D建模技术研究基于基因编辑研究DNA的配对、基于CRISPR/Cas9技术模拟病毒入侵细菌、基于基因编辑原理研究定点基因敲除的实验。前期准备操作实验观看效果1研究意义虚拟仿真系统虚拟现实技术虚拟现实的主要技术包括动态建模技术，三维图像快速生成技术、立体显示和传感器技术。三维动画技术在Unity3D中制作实验效果动画，为实验场景和实验效果添加转场脚本，连接两个模块，使在仿真实验中也能逼真地看到基因编辑实验的效果。.交互技术虚拟现实技术创造的人机和谐仿真环境具有“沉浸-交互-构思”的基本特征。3D建模技术运用3DMax和Maya软件对项目实验室及实验用品进行模型搭建，模型制作完成后均需导出FBX格式文件在导入进3DUnity软件中进行操作命令。2研究内容3主要技术4材料说明1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明

该项目利用以上技术性能通过Unity3D为实验物体添加准确的脚本以及编辑代码。完成实验室内运用手柄可进行位移、转换场景、拾拿物体、设置数值、按钮按键、打开翻转、拉动抽屉、语音提示、高亮现实提示物体等一系列操作命令，用户将感觉不到身体所处的外部环境而“融合”到虚拟世界中去。虚拟现实技术1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明在Unity3D中制作实验效果动画，为实验场景和实验效果添加转场脚本，连接两个模块，使在仿真实验中也能逼真地看到基因编辑实验的效果。三维动画技术1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明

交互技术利用并集成高性能的计算机系统和各类传感器，在多维信息空间创造一个使研究者处于具有身临其境的沉浸感，具有完善的交互作用能力，能帮助和启发构思的仿真信息环境。用户可以通过三维交互设备直接控制虚拟世界中的对象，并从虚拟环境中得到反馈信息。交互技术具有“沉浸-交互-构思”的基本特征。1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明AddtitleinhereAddtitleinherePleaseaddacommenthere.Accordingtoadjustthefontandfontsize.Pleaseaddacommenthere.Accordingtoadjustthefontandfontsize.AddtitleinherePleaseaddacommenthere.Accordingtoadjustthefontandfontsize.AddtitleinherePleaseaddacommenthere.Accordingtoadjustthefontandfontsize.

运用3DMax和Maya软件对项目实验室及实验用品进行模型搭建，模型制作完成后均需导出FBX格式文件在导入进3DUnity软件中进行操作命令。3D建模技术1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明AddtitleinhereAddtitleinherePleaseaddacommenthere.Accordingtoadjustthefontandfontsize.Pleaseaddacommenthere.Accordingtoadjustthefontandfontsize.AddtitleinherePleaseaddacommenthere.Accordingtoadjustthefontandfontsize.AddtitleinherePleaseaddacommenthere.Accordingtoadjustthefontandfontsize.

运用3DMax和Maya软件对项目实验室及实验用品进行模型搭建，模型制作完成后均需导出FBX格式文件在导入进3DUnity软件中进行操作命令。3D建模技术1项目意义虚拟仿真系统2项目内容3主要技术4材料说明Addtitleinhe