Simbody: динамика многотельных систем для биомедицинских исследований

Программное обеспечение для моделирования многотельных систем, разработанное для машиностроения, уже много лет успешно применяется в биомедицинских исследованиях. Для работы в реальном времени некоторые специалисты по биомедицине также адаптировали физические движки для компьютерных игр. Однако эти инструменты создавались для других целей и не в полной мере отвечают потребностям биомедицинских исследователей, использующих их для анализа динамики биологических структур и выработки клинически значимых рекомендаций. Мы решаем эту проблему путем разработки открытого, расширяемого и высокопроизводительного инструментария, включающего библиотеку механики многотельных систем, ориентированную на потребности биомедицинских исследователей. Созданный программный код Simbody поддерживает исследования в различных областях, включая моделирование нервно-мышечных систем, протезов и биомолекулярных систем, а также смежные направления, такие как биологически вдохновленный дизайн и управление гуманоидными роботами и аватарами. Simbody является динамическим ядром OpenSim — широко используемого приложения для моделирования в биомеханике. В этой статье рассматриваются вопросы, возникающие непосредственно в биомедицинских исследованиях, и описываются архитектура, теория и вычислительные методы, используемые в Simbody для их решения. Благодаря явному учету этих потребностей Simbody лучше соответствует задачам исследователей, чем решения, полученные путем адаптации программных средств машиностроения или игровых движков. Simbody является общественным ресурсом и предоставляется бесплатно для любых целей. Мы призываем к широкому использованию этого инструмента и приглашаем вносить вклад в его программный код по адресу: https://simtk.org/home/simbody.