用于自由能计算的自适应偏置分子动力学

我们提出了一种自适应偏置分子动力学 (ABMD) 方法，用于利用非平衡动力学计算反应坐标的自由能面。ABMD 方法属于具有演化偏置势的伞形采样方法的一般类别，并受到元动力学 (metadynamics) 方法的启发。ABMD 方法具有几个有用的特点，包括控制参数少，以及随分子动力学时间 $t$ 呈 $O(t)$ 的数值成本。ABMD 方法自然地允许基于多行走者 (multiple walkers) 和副本交换 (replica exchange) 的扩展，其中不同的副本可以具有不同的温度和/或集体变量。这不仅有利于提高计算的速度和精度，也有利于从给定的模拟中获取更多有用信息。通过对 Ace-GGPGGG-Nme 肽在气相和溶剂化环境中折叠的研究，阐明了 ABMD 方法的工作原理。