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연구성과

모델분야



건국대학교 김형석 교수
연구명

대용량 분자 상호작용 데이터의 동적 가시화 기법 개발

SUMMARY

시뮬레이션 결과로 주어지는 MCMT 상호작용의 DB와 동적으로 연동하여 전송받은 데이터를 기반으로 사용자가 선택한 반응에 대하여 애니메이션 효과를 부여함으로써 사용자에게 보다 나은 피드백을 제공하도록 구축하였다.

연구배경

전통천연물 한의학 제제는 유효성분의 화학구조가 확실하지 않아, 분석 및 적용에 한계가 있었으나 최근 바이오 인포메틱스 기술의 발달로 전통천연물의 약물로서의 효능 해석이 과학적으로 가능해졌다. 전통천연물의 인체 내 복합 상호작용 데이터는 그 양이 매우 방대하며, 반응 경로 또한 매우 복잡하므로, 데이터의 자동 분석으로 찾아내기 어려운 특징을 실시간 멀티스케일 상호작용 시각화와 대형디스플레이와 다중 디스플레이를 통한 시각화를 통해 찾아낼 수 있다.

연구내용

시뮬레이션 결과로 주어지는 MCMT 상호작용의 DB와 동적으로 연동하여 전송받은 데이터를 기반으로 사용자가 선택한 반응에 대하여 애니메이션 효과를 부여했다. 선택한 반응에 참가하는 노드와 엣지들의 시각적 요소(색, 크기 등)를 차이를 둔 채 가시화하여 사용자에게 진행 경로에 대한 정보 및 참여 요소들에 대한 정보를 제공한다. 노드를 선택하여 중요도가 높은 노드로 트래킹을 할 경우 최단거리 경로를 애니메이션 효과를 통해 시각화함으로서 선택된 노드에 대한 기전반응을 보다 빠르고 편하게 확인할 수 있는 기능을 제공한다. 노드를 선택하여 중요도가 높은 노드로 트래킹을 할 경우 최단거리 경로를 애니메이션 효과를 통해 시각화함으로서 선택된 노드에 대한 기전반응을 보다 빠르고 편하게 확인할 수 있는 기술을 개발하였다. 아래 그림은 최단거리 애니메이션의 예시다. 빨간색 엣지는 두 노드를 선택했을 경우 만들어지는 가상의 엣지로서 이를 트래킹 할 시 애니메이션 효과가 진행된다. 서브네트워크 구성원 선택은 더 이상 연결된 엣지가 없을 때 까지 진행되며, 서브네트워크 생성이 종료된 후에는 애니메이션 효과를 통하여 선택한 순서대로 하이라이트 효과가 생성되어 어떤 순서로 노드가 상호작용 하는지를 보여준다. 서브네트워크에 속하지 못한 노드와 엣지는 시각 피드백과 같이 색상에 대한 명도가 낮아진다.

[그림 1] 지름길 생성 후 모습

[그림 2] 지름길 위를 트래킹하는 모습

연구성과

본 연구에서는 시맨틱 모델을 이용한 대규모 반응 기전의 시각화 기술을 발명하여 특허성을 인정받아 특허등록을 하였다. 기존 빅데이터 시각화 보다 30배 이상의 성능 발전을 보였다.

기대효과

전통천연물의 효능과 우수성을 과학적으로 입증하는 연구 전반에 기반 소프트웨어로 활용될 것이며, 임상연구 이전에 전통천연물로 된 개별 약물 또는 복합 처방의 효능을 시뮬레이션 하는 용도로도 활용될 수 있다. 일반 음식물 및 다양한 기타 복합성분 약물의 효능 해석을 위한 통합 시각화 소프트웨어로 발전 할 수 있으며, 이는 예방의학 및 맞춤형 신약개발에 도움이 될 수 있다.

[관련성과]
- 특허 제 10-1741952 호
국내 특허 [시맨틱 모델을 이용한 대규모 반응 기전의 시각화 방법]