利用加权轨迹系综高效模拟化学动力学网络
分子网络
2015-03-11 v2 生物物理
化学物理
定量方法
摘要
我们将此前用于分子动力学模拟背景的“加权系综”(WE) 模拟策略，应用于一系列系统生物学模型，其复杂度范围从一维系统到包含 354 个物种和 3680 个反应的系统。WE 相对易于实现，不需要大量的参数手工调整，不依赖于模拟算法的细节，并且能够促进极罕见事件的模拟。对于我们研究的耦合随机反应系统，WE 能够为所有时间点 的所有化学物种的联合概率分布产生准确且高效的近似。WE 还能通过构建具有反馈的稳态条件，高效地提取系统的平均首达时间。在所有研究案例中，WE 结果与独立计算一致，但显著提高了表征罕见或缓慢过程的精度。相较于通过 Gillespie 直接随机模拟算法进行“暴力”采样罕见事件，WE 在分布中罕见状态上的加速比约为 至 ，在寻找平均首达时间上的加速比约为 至 。
引用
@article{arxiv.1303.5986,
title = {Efficient Stochastic Simulation of Chemical Kinetics Networks using a Weighted Ensemble of Trajectories},
author = {Rory M. Donovan and Andrew J. Sedgewick and James R. Faeder and Daniel M. Zuckerman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1303.5986},
year = {2015}
}
备注
11 pages, 6 figures, 4 supplemental files