分子扩散模型的无监督热力学：作用量-算符语义与可审计自由能读出

扩散模型越来越多地用于模拟分子结构和构象系综，但其学习到的表示和分数的热力学意义仍然难以捉摸。为了解决这种模糊性，我们引入了一个数学上一致的作用量-算符框架，该框架与扩散模型原生兼容。通过将固定的分子环境定义为基本作用量 $S_0(x)$，将炼金术扰动定义为算符 $O(x)$，标准扩散加噪过程诱导出有效的加噪作用量和算符，其梯度和炼金术导数直接由模型学习到的场表示。这种严格的自我一致性使得一个“噪声算符桥”能够从端点系综和逐帧评估中读出自由能差（$\Delta F$）。在丙氨酸二肽系统的受控实验中，我们表明，加入物理归纳偏置能够部分恢复基本作用量和扰动算符。当应用于一个具有可忽略相空间重叠的具有挑战性的C6-H到C6-F配体口袋非键扰动（185L/IND）时，我们的监督桥估计的炼金术 $\Delta F$ 在稳定的19态MBAR参考值的约 $1\ k_\mathrm{B}T$ 范围内。最后，我们证明，仅凭端点坐标和二元标签就足以部分恢复算符形状和居中的自由能尺度，而无需任何力或作用量监督。这项工作为将生成性分子扩散模型从黑盒坐标采样器转变为可审计的热力学估计器提供了一条严谨的路径。