Forblaze Mol ドキュメント

1. 動作環境 (Recommended Environment)

Forblaze Molは最新のウェブ技術である WebGPU を使用して高速な描画と計算を実現しています。快適にご利用いただくために、以下の環境を推奨します。

• 推奨ブラウザ: Google Chrome / Microsoft Edge (最新版)
• 必須機能: WebGPU および WebAssembly (WASM) が有効であること
• ハードウェア: 数万原子規模のモデルを表示・構築する場合、独立したGPU（NVIDIA, AMD等）を搭載したPCを推奨します

※ WebGPUがサポートされていないブラウザや環境では、アプリが正常に起動しない場合があります。最新のアップデートを適用してご利用ください。

2. はじめに：可視化と構築の融合

近年、材料科学や創薬の分野において、シミュレーションから得られるデータの解析だけでなく、その前段階である「高品質な初期構造の構築」もまた重要な課題となっています。

Forblaze Molは、単なる可視化ビューアーとしての枠を超え、ブラウザ上で直感的に分子やポリマーのユニットセルを構築できるプラットフォームへと進化しました。高性能なエンジンをブラウザに統合することで、場所を選ばず、解析からモデリングまでを一気通貫で行うことが可能になります。

なお、ブラウザ内でのローカル処理による安全性を最優先に設計しておりますが、ベータ版サービスであることをご理解の上、解析結果の正確性や、本ツールの利用によって生じた損害等については、利用者ご自身の責任においてご判断・ご活用いただくようお願いいたします。

3. データの安全性について

Forblaze Molはプライバシーとセキュリティを最優先に設計されています。読み込んだファイルや、ビルド機能で入力したSMILES文字列などはサーバに一切アップロードされません。すべてのデータ処理、構造緩和計算、およびレンダリングは、ユーザーのブラウザ（ローカルPC）上で行われます。そのため、外部に漏洩してはならない研究途上のデータであっても、安心して可視化・構築を行うことが可能です。

4. 構造構築機能 (Structure Builder)

アプリ内の「Build」タブから、SMILES文字列をベースとした高度な構造構築が可能です。この機能は FBTK (Forblaze ToolKit) と共通のコアエンジンを使用しています。

• SMILES解析: purr ライブラリによる正確な化学構造認識。
• 初期配置: VSEPR アルゴリズムに基づいた、化学的に妥当な初期幾何（結合角・ねじれ角）の推定。
• 構造緩和: UFF (Universal Force Field) を用いた高速なエネルギー極小化計算をブラウザ上で実行。
• 電荷割当: 各原子の電気陰性度に基づいた電荷計算。
• ポリマー構築: ホモポリマーのユニットセルを、密度を指定して構築可能。
• 立体規則性制御: ポリマー構築時のタクティシティ（アイソタクチック、シンジオタクチック等）を精密に制御。

5. 対応データ形式（LAMMPS, VASP, Gaussian, CP2K等）

Forblaze Molは、複数のファイルを同時に選択して読み込むことができます。

読み込み (Import)

• LAMMPS: data, dump, in, log
• Quantum ESPRESSO: out
• VASP: XDATCAR, POSCAR, OUTCAR
• MXDORTO: file07.dat, file09p.dat, file09v.dat, file05.dat
• CP2K: out, xyz
• MOPAC: out
• GAMESS: log
• NWChem: out
• Gaussian: out, log, fchk
• Gromacs: gro, log
• その他共通形式: PDB, XYZ, MOL2, MOL, SDF

書き出し (Export)

表示中の構造や構築したモデルを、以下の形式でローカルに保存できます。

• MOL2: 結合情報、部分電荷、および周期境界条件（PBC）を保持した出力が可能です。
• MOL: 結合情報を含めた出力に対応しています。
• XYZ: 単一構造に加え、アニメーション（トラジェクトリ）の一括出力に対応しています。
• ExtXYZ: 周期境界条件（PBC）およびトラジェクトリの出力に対応しています。
• GLB: 表示されているシーンを3Dオブジェクトファイル（.glb）として出力し、他の3Dソフトで利用できます。

6. 主な機能

• 直感的な3D操作: マウス操作によるモデルの自由な回転、拡大・縮小が可能です。
• アニメーション再生: キーボードショートカットを使用して、トラジェクトリの再生・停止を操作できます。
• 熱力学量の解析とグラフ表示: エネルギー、温度、圧力などの時系列データが読み込まれた場合、「Analysis」メニューからグラフを表示できます。logファイル単体のみでの解析も可能です。
• トラジェクトリ解析機能: 動径分布関数（RDF）と平均二乗変位（MSD）の計算が可能です。
• データのCSV出力: 読み込まれた熱力学データなどは、csv形式としてクリップボードにコピー可能です。
• 動的結合表示: 反応MDにおいて、化学結合の生成・解離を動的に可視化します。

7. 技術的背景：RustとBevy、そしてWASM

Webブラウザで大規模な計算と描画を行うための核心技術として、プログラミング言語「Rust」と、Rust製のゲームエンジン「Bevy」、そしてWebAssembly (WASM) を採用しました。

なぜRustなのか？

Rustは、C++に匹敵する実行速度と、メモリ安全性（Memory Safety）を兼ね備えた言語です。数万個の原子座標を毎フレーム更新し、UFFによる緩和計算を高速に回すような処理において、Rustは極めて高いパフォーマンスを発揮します。

WebAssembly (WASM) の可能性

WASMは、ブラウザ上でネイティブコードに近い速度で実行可能な形式です。Rustで記述されたForblaze MolのコアロジックはWASMにコンパイルされ、直接ブラウザの仮想マシンで実行されます。これにより、高度なシミュレーション構築機能のブラウザへの統合が実現しました。

8. お問い合わせ・不具合報告

Forblaze Molは現在ベータバージョンとして提供されています。不具合や機能要望がございましたら、専用のGoogleフォームよりお知らせください。