Generalised canonical–isokinetic ensemble: speeding up multiscale molecular dynamics and coupling with 3D molecular theory of solvation
Notice bibliographique
Résumé
We have proposed a new canonical–isokinetic ensemble for efficient sampling of conformational space in molecular dynamics (MD) simulations which leads to the optimised isokinetic Nosé–Hoover (OIN) chain algorithm for atomic and molecular systems. We applied OIN to multiple time step (MTS) MD simulations of the rigid and flexible models of water to demonstrate its advantage over the standard canonical, isokinetic and canonical–isokinetic ensembles. With the stabilising effect of OIN thermostatting in MTS-MD, gigantic outer time steps up to picoseconds can be employed to accurately calculate equilibrium and conformational properties. Furthermore, we developed the atomic version of OIN for MTS-MD of a biomolecule in a solvent potential of mean force obtained at sequential MD steps by using the molecular theory of solvation, aka three-dimensional reference interaction site model with the Kovalenko–Hirata closure (3D-RISM-KH). The solvation forces are obtained analytically by converging the 3D-RISM-KH integral equations once per several OIN outer time steps, and are calculated in between by using solvation force-coordinate extrapolation (SFCE) in the subspace of previous successive solutions to 3D-RISM-KH. For illustration, we applied the multiscale OIN/SFCE/3D-RISM-KH algorithm to a fully flexible model of alanine dipeptide in aqueous solution. Although the computational rate of solvent sampling in OIN/SFCE/3D-RISM-KH is already 20 times faster than standard MD with explicit solvent, further substantial acceleration of sampling stems from making solute evolution steps in a statistically averaged potential of mean force obtained from 3D-RISM-KH. The latter efficiently samples the phase space for essential events with rare statistics such as exchange and localisation of solvent and ligand molecules in confined spaces, pockets and at binding sites of the solute macromolecule, as distinct from MD with explicit solvent which requires enormous computational time and number of steps in such cases.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».