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趋向玻尔兹曼:基于力引导漂移实现玻尔兹曼抽样的百万级加速

化学物理 2026-03-09 v1 数值分析 数值分析 计算物理

摘要

从玻尔兹曼分布抽样分子构象是计算化学的必需任务,但迭代扩散方法速度 prohibitively慢。漂移模型 (Drifting Models) 虽能实现一步生成,但其平衡分布匹配的是\emph{训练}分布,可能因抽样偏差而偏离真实玻尔兹曼分布。我们首次将漂移模型引入分子构象生成,构建了通过\emph{漂移评分恒等式}(Drifting Score Identity)的理论桥梁:对于高斯核,漂移场的引力等于核加权的\emph{任何}分布评分函数的平均值。用分子力标签——直接编码玻尔兹曼评分——代替后,得到\emph{漂移力恒等式}(Drifting Force Identity),将场分解为标准漂移加上玻尔兹曼校正。我们进一步发现一种独特于分子系统的现象:力的有效性\emph{跨越表示方式反转。在坐标空间中,力插值漂移 (Force-Interpolated Drifting, FI) 通过融合物理力方向与数据位移实现主导优势。在距离特征空间中,力对齐核 (Force-Aligned Kernel, FK) 通过仅修改核权重来实现卓越精度,从而保持几何有效分子的流形。在 MD17 乙醇数据集上,两种方法均实现一步生成,相较于最新带玻尔兹曼引导的得分匹配方法实现1000倍以上加速,相较于传统分子动力学实现百万级以上加速,同时确保完美的结构有效性和与多步方法相当的分布精度。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.05527,
  title  = {Drifting to Boltzmann: Million-Fold Acceleration in Boltzmann Sampling with Force-Guided Drifting},
  author = {Pipi Hu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.05527},
  year   = {2026}
}