用力！分子模拟中密度、径向分布函数与局域迁移率的减方差估计量
计算物理
2020-10-28 v1 统计力学
化学物理
摘要
尽管局域性质（如密度或径向分布函数）的计算仍是分子模拟中最常规的目标之一，但其很大程度上仍依赖直接的基于直方图的策略。本文强调近期发展的替代方法，这些方法从不同角度得到了相比常规分箱方差更小的估计量。它们都利用了作用在粒子上的力以及粒子的位置，并允许聚焦于问题的非平凡部分，从而缓解（在某些情况下甚至消除）直方图随箱尺寸减小而出现的灾难性行为。对于分子动力学模拟，相应的计算代价可忽略不计，因为力的计算在生成构型时已经完成；而当生成构型的代价较高时（尤其是第一性原理模拟），减方差估计量的益处更大。力采样方法可能导致在无粒子区域出现虚假的残余非零密度值，但已有策略可减轻此伪影。我们在数密度、电荷密度和极化密度、径向分布函数以及局域输运系数上说明了该方法，讨论了不同视角间的联系，并提出了这一有前景方法的未来挑战。
引用
@article{arxiv.2009.04951,
title = {Use the force! Reduced variance estimators for densities, radial distribution functions and local mobilities in molecular simulations},
author = {Benjamin Rotenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.04951},
year = {2020}
}