生物纳米系统的随机动力学：多尺度分析与专门系综

提出了一种模拟生物纳米系统（如病毒和核糖体）的方法。这种无需校准的方法基于生物纳米系统的全原子描述、通用原子间力场以及多尺度视角。这些生物纳米系统具有超过百万个原子，因此无法直接使用分子动力学方法来研究在毫秒或更长时间尺度上发展的现象，如病毒结构转变或自组装。这些多尺度系统的一个关键要素是跨空间和时间多个尺度的过程之间的串扰及其导致的强耦合。我们阐明了跨尺度串扰的作用，并通过以下方式克服了生物纳米系统模拟的困难：自动构建描述超纳米尺度结构特征的序参量（OPs）；构建依赖于OP的系综，以描述最终驱动OP动力学的熵的原子变量的统计特性；以及推导OP随机动力学的严格方程。由于系统的原子尺度特征是统计处理的，因此构建了反映各种实验条件的多个系综。该理论为实用、定量的生物纳米系统建模方法提供了基础，该方法保留了原子和纳米尺度特征之间的串扰。还介绍了一种在推导随机OP动力学方程时整合纳米技术实验数据信息的方法。