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：分子動力学可視化の新しい形

近年、材料科学や創薬の分野において、分子動力学（Molecular Dynamics, MD）シミュレーションの重要性は日々高まっています。計算資源の増大に伴い、シミュレーションから得られるデータの解析や可視化もまた、高度な処理能力を要求されるようになりました。

従来の可視化ツールは、高性能なワークステーションへのインストールを前提としたものが多く、出張先や自宅、あるいは学生個人のラップトップ環境では、手軽にデータを扱うことが難しいという課題がありました。

「もっと手軽に、しかしパフォーマンスは妥協せずに、ブラウザだけで解析が完結できないか？」そのようなエンジニアと研究者の問いから、Forblaze Mol（フォルブレイズ・モル）プロジェクトはスタートしました。

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。読み込んだシミュレーションファイル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とレンダリングは、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、安心して可視化を行うことが可能です。

4. 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。アプリが選択されたファイル群から必要な情報を自動的に抽出し、分子構造・ユニットセル、トラジェクトリ（構造の時系列データ）、熱力学量を読み取ります。

• 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

5. 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。トラジェクトリを読み込まず、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: 読み込まれたMD計算結果から動径分布関数（RDF, Radial Distribution Function）と平均二乗変位（MSD, Mean Square Displacement）が計算できます。
• 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。
• GLBエクスポート機能: 表示しているスナップショットをPowerPoint等に挿入可能な3Dオブジェクトファイル（.glb）としてエクスポートできます。
• 動的結合表示: ReaxFFやNNPMDを用いた反応MDにおいて、化学結合の生成・解離を動的に可視化します。

6. 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、私たちは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）を兼ね備えたシステムプログラミング言語です。数万個の原子座標を毎フレーム更新し、描画パイプラインに送るような高負荷な処理において、Rustのゼロコスト抽象化と所有権モデルは、バグの少ない堅牢なコードと極めて高いパフォーマンスを実現します。

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バイナリ命令形式です。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、JavaScriptのオーバーヘッドを回避して直接ブラウザの仮想マシンで実行されます。これにより、従来のJavaScript製可視化ライブラリでは困難だった、数万原子規模のスムーズなインタラクティブ操作が可能になりました。

7. 基本的な使い方

• ステップ1：アプリの起動
  ヘッダーの「App」リンクをクリックし、アプリケーションページへ移動します。
• ステップ2：データのロード
  画面上の指定エリアからファイルを選択します。ファイル冒頭をスキャンしてデータ形式や内容を自動的に認識します。
• ステップ3：可視化と操作
  3D描画されたモデルをマウスで回転・拡大できます。キーボードショートカットでアニメーションの再生が可能です。

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。ご利用中に不具合を発見された場合や、機能に関するご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。