HP 蛋白质模型的并行轨迹交换 Wang-Landau 研究

本文采用基于 Wang-Landau 抽样的并行蒙特卡洛方案，研究了链存在于自由介质中的 HP 蛋白质折叠模型。通过引入一种鲜为人知的、在单个 Wang-Landau 抽样器之间进行的副本交换方案，我们在 Wust 和 Landau 的工作基础上进行了扩展，避免了动力学陷阱（态密度尖峰）问题，并提高了遍历构型空间的效率。本文首次明确指出动力学陷阱是晶格聚合物模拟中随链长增加而出现的一个问题。1/t 方案也被整合进这一复杂的蒙特卡洛方法中。我们开发了一套试验移动集，包括拉伸、键重桥接、枢轴、扭结翻转以及一种新发明并实现的片段随机游走移动，后者允许快速探索高温和低温构型。我们进行了天然态搜索，获得了基准序列 2D50 (-21)、2D60 (-36) 和 2D64 (-42) 的天然态，同时达到了接近 2D85 (-52，天然态能量=-53)、2D100a (-47，天然态能量=-48) 和 2D100b (-49，天然态能量=-50) 天然态的最低能量。我们计算了二维基准序列在不同温度下的热力学可观测量，如比热、内能、熵和自由能，并研究了折叠与去折叠行为。以相同方式研究了具有单体疏水结构的晶格聚合物，记录了最低能量值和热力学行为。将基准序列和晶格聚合物的天然态结果与不同的计算方法进行了比较。