罕见事件中的灵敏度分析
统计力学
2026-05-12 v1
摘要
分子 motors和其他复杂non-equilibrium系统由大量设计参数控制，优化这些参数需要计算灵敏度——即动力学可观测量相对于参数的导数。当系统动力学涉及罕见事件时，直接模拟难以估计可观测量及其灵敏度。我们提出了一种实用的计算管道，通过将importance sampling与Markov state model(MSM)相结合来解决这两个挑战。MSM分别捕获慢速罕见事件动力学和快速局部动力学，链式法则将这两部分连接起来，实现高效的灵敏度估计器。基于RiteWeight算法的迭代重加权程序显著减少了MSM粗糙化带来的近似误差。我们在M"uller-Brown势中验证了该方法，其中可以精确计算转换速率对势能参数的灵敏度。随后我们利用灵敏度来优化基于催化驱动的分子motor的粒子模型的方向偏置。
关键词
引用
@article{arxiv.2605.09148,
title = {Sensitivity Analysis in the Face of Rare Events},
author = {John Strahan and Todd R. Gingrich},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.09148},
year = {2026}
}