GROMACS 中基于变分推导非成对中间态的自由能计算实现
计算物理
2021-04-07 v1
摘要
自由能梯度是物理与生化系统的驱动力。为高精度预测自由能差，基于原子级哈密顿量的分子动力学（MD）及其他方法在两个感兴趣状态之间的构型空间密度上，于中间热力学态进行采样模拟以架接桥梁（‘炼金术变换’）。对于不相关采样，近期的变分推导中间态（VI）方法具有最优精度。VI中间态的形式与传统中间态有根本不同：它们是不可成对的，即中间态中粒子所受总力不能拆分为来自周围粒子的加和贡献。本工作中，我们描述了将VI集成到广泛使用的GROMACS MD软件包（2020，版本1）中的实现。此外，开发了一种VI变体，可避免消失粒子带来的数值不稳定性。该实现允许使用文献中已有的先前非成对势形式，这些形式迄今在GROMACS中尚不可用。文中给出了溶剂化自由能计算及其精度评估的示例。
引用
@article{arxiv.2010.14193,
title = {GROMACS Implementation of Free Energy Calculations with Non-Pairwise Variationally Derived Intermediates},
author = {Martin Reinhardt and Helmut Grubmüller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.14193},
year = {2021}
}