如何在自由能代码中微分集体变量：计算机代数代码生成与自动微分
计算物理
2018-02-28 v2
摘要
在分子动力学模拟中，集体变量的合理选择对于偏置采样自由能重构方法至关重要。例如，PLUMED 2 库提供了若干复杂的 CV 选项，并在 C++ 框架中实现；然而，由于需要提供所有函数关于原子坐标的解析导数代码，开发新的 CV 仍然十分耗时。我们提出了该问题的两种解决方案，即 符号微分与代码生成，以及 自动代码微分，两者均利用了开源库（分别为 SymPy 和 Stan Math）。通过实现一个真实的 CV 示例——聚合物的局部曲率半径，对这两种方法进行了详细的演示与讨论。用户可以将该代码作为模板，利用高级构造与自动梯度计算来简化自身 CV 的实现。
引用
@article{arxiv.1709.06780,
title = {How to Differentiate Collective Variables in Free Energy Codes: Computer-Algebra Code Generation and Automatic Differentiation},
author = {Toni Giorgino},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.06780},
year = {2018}
}
备注
Title changed with respect to the initial submission