一种用于探索自由能景观中任意区域的下沉方法
计算物理
2025-06-24 v2 统计力学
化学物理
摘要
为解决分子动力学（MD）模拟中的时间尺度限制，已开发出许多增强采样方法以加速复杂自由能景观的探索。一种常用方法是加速与预定义集体变量（CV）相关的自由度采样，这通常倾向于遍历整个 CV 范围。然而在许多场景中，关注点在于 CV 空间内的特定区域。本文提出了一种新颖的“下沉”方法，实现了对 CV 空间中任意区域的增强采样。我们首先提出一种网格化卷积近似，能有效复现元动力学（一种基于 CV 的强大增强采样技术）的效果。在此基础上，我们提出了 SinkMeta 方法，该方法将内部偏置势“下沉”，在网格边缘形成限制势“悬崖”。该技术可将 MD 模拟中 CV 的探索限制在预设区域内。实验结果表明，SinkMeta 仅需极少采样步骤即可估算各种形状和维度的 CV 子空间的自由能景观，包括不规则二维区域和亚稳态间的一维路径。我们相信 SinkMeta 将开创部分相空间采样的新范式，特别是为高维空间中最小自由能路径的采样提供了一种高效灵活的解决方案。
引用
@article{arxiv.2411.09385,
title = {A Sinking Approach to Explore Arbitrary Areas in Free Energy Landscapes},
author = {Zhijun Pan and Maodong Li and Dechin Chen and Yi Isaac Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.09385},
year = {2025}
}
备注
29 pages, 6 figures