Simulated Tempering Distributed Replica Sampling, Virtual Replica Exchange, and Other Generalized-Ensemble Methods for Conformational Sampling
Notice bibliographique
Résumé
Generalized-ensemble algorithms in temperature space have become popular tools to enhance conformational sampling in biomolecular simulations. A random walk in temperature leads to a corresponding random walk in potential energy, which can be used to cross over energetic barriers and overcome the problem of quasi-nonergodicity. In this paper, we introduce two novel methods: simulated tempering distributed replica sampling (STDR) and virtual replica exchange (VREX). These methods are designed to address the practical issues inherent in the replica exchange (RE), simulated tempering (ST), and serial replica exchange (SREM) algorithms. RE requires a large, dedicated, and homogeneous cluster of CPUs to function efficiently when applied to complex systems. ST and SREM both have the drawback of requiring extensive initial simulations, possibly adaptive, for the calculation of weight factors or potential energy distribution functions. STDR and VREX alleviate the need for lengthy initial simulations, and for synchronization and extensive communication between replicas. Both methods are therefore suitable for distributed or heterogeneous computing platforms. We perform an objective comparison of all five algorithms in terms of both implementation issues and sampling efficiency. We use disordered peptides in explicit water as test systems, for a total simulation time of over 42 μs. Efficiency is defined in terms of both structural convergence and temperature diffusion, and we show that these definitions of efficiency are in fact correlated. Importantly, we find that ST-based methods exhibit faster temperature diffusion and correspondingly faster convergence of structural properties compared to RE-based methods. Within the RE-based methods, VREX is superior to both SREM and RE. On the basis of our observations, we conclude that ST is ideal for simple systems, while STDR is well-suited for complex systems.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».