MASTER-UP: BREVE PRESENTAZIONE Antonio Laganà, Osvaldo Gervasi, Carlo Manuali, Valentina Piermarini, Noelia Faginas Lago, Leonardo Pacifici, Antonio Riganelli lag@dyn.unipg.it ogervasi@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)

Presentazione di MASTER-UP Origini e Finalità I protagonisti 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

e-Learning (supporti didattici docenti di 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

Sviluppo, produzione e commercializza- zione di prodotti innovativi 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

Simulazioni molecolari a priori su griglie 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 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 Illustrazione: Rappresentazione grafica di apparati e processi Visualizzazione: Rappresentazione 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

Molecular Virtual Reality (MVR) Human Virtual Reality (HVR) La realtà virtuale multiscala Nel nostro approccio si combinano: Molecular Virtual Reality (MVR) L’utente interagisce direttamente con molecole ed aggregati molecolari Scala delle nano-tecnologie Human Virtual Reality (HVR) L’utente interagisce con strumenti ed apparati Scala dell’uomo

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

VMSLab-G: flame spectroscopy Go to VRML animation

VMSLab-G: Spettroscopia IR (HVR) Go to the VRML animation

VMSLab: Spettroscopia UV-VIS (HVR) Go to the VRML animation

VMSLab: clusterizzazione su benzene (MVR) Simulazione di una reazione in fase gassosa complessa: dinamica molecolare di benzen-Ar2. La presente rappresentazione “virtuale” riproduce i calcoli di dinamica molecolare

VMSLab: la reazione chimica (MVR) Simulazione di una reazione in fase gassosa tipica di alcuni processi atmosferici ottenuta da calcoli di dinamica molecolare.

VMSLab: lo spot acqua minerale (MVR) Clicca l’immagine per entrare Ione sodio in acqua (Spot Lete). In questo caso la simulazione è costruita artificialmente a scopo didattico, pubblicitario o ludico.

VMSLab: solubilizzazione (MVR) Clicca l’immagine per entrare Solvatazione del cloruro sodio in acqua (simulazione costruita).

VMSLab: il docking funzionale (MVR) Clicca l’immagine per entrare Docking molecolare (simulazione costruita).

Supporto alla Ricerca e sviluppo basata 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

Virtual Molecular Science Laboratory (Work in progress) 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)

Divulgazione scientifica 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