非平衡稳态下生物分子机器的建模

数值计算已成为所有现代定量科学的支柱。任何计算都涉及建模——即便这一步骤常未被显式说明——且任何模型都必须在忽略细节的同时仍保持物理准确性。平衡统计力学指导着服从细致平衡的动力学之模型与数值方法的发展。对于被驱动远离热平衡的体系，尚缺乏这样一种普适的理论框架。对于由马尔可夫动力学和局部细致平衡支配的受限驱动系统类，随机热力学已发展起来以填补这一空白，并提供基本的约束与指导原则。下一步是将随机热力学从简单模型系统推进到具有数万甚至数百万自由度的复杂系统。在化学梯度和机械力作用下运行的生物分子正是这一挑战的典型范例。在本展望中，我们介绍了面向生物分子和合成机器构象动力学系统性多尺度建模的等温随机热力学，并概述了一些开放的挑战。