Timewarp: Transferable Acceleration of Molecular Dynamics by Learning Time-Coarsened Dynamics

分子动力学 统计物理学 加速度 采样(信号处理) 马尔可夫链 玻尔兹曼分布 亚稳态 蒙特卡罗方法 计算机科学 Atom(片上系统) 物理 经典力学 数学 量子力学 机器学习 统计 滤波器(信号处理) 计算机视觉 嵌入式系统
作者
Leon Klein,Andrew Y. K. Foong,Tor Erlend Fjelde,Bruno Mlodozeniec,Marc Brockschmidt,Sebastian Nowozin,Frank Noé,Ryota Tomioka
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:20
标识
DOI:10.48550/arxiv.2302.01170
摘要

Molecular dynamics (MD) simulation is a widely used technique to simulate molecular systems, most commonly at the all-atom resolution where equations of motion are integrated with timesteps on the order of femtoseconds ($1\textrm{fs}=10^{-15}\textrm{s}$). MD is often used to compute equilibrium properties, which requires sampling from an equilibrium distribution such as the Boltzmann distribution. However, many important processes, such as binding and folding, occur over timescales of milliseconds or beyond, and cannot be efficiently sampled with conventional MD. Furthermore, new MD simulations need to be performed for each molecular system studied. We present Timewarp, an enhanced sampling method which uses a normalising flow as a proposal distribution in a Markov chain Monte Carlo method targeting the Boltzmann distribution. The flow is trained offline on MD trajectories and learns to make large steps in time, simulating the molecular dynamics of $10^{5} - 10^{6}\:\textrm{fs}$. Crucially, Timewarp is transferable between molecular systems: once trained, we show that it generalises to unseen small peptides (2-4 amino acids) at all-atom resolution, exploring their metastable states and providing wall-clock acceleration of sampling compared to standard MD. Our method constitutes an important step towards general, transferable algorithms for accelerating MD.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
建议保存本图,每天支付宝扫一扫(相册选取)领红包
实时播报
仇晓煜发布了新的文献求助10
刚刚
小蘑菇应助asdf采纳,获得10
1秒前
隔壁的小民完成签到,获得积分10
1秒前
Mackenzie发布了新的文献求助10
2秒前
wsq发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
lizhaonian完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
潇洒天抒发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
卷心菜完成签到 ,获得积分10
9秒前
SciGPT应助无奈的若风采纳,获得10
11秒前
asdf发布了新的文献求助10
12秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
Frank应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得30
13秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得30
13秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
Frank应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得30
13秒前
烟花应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
14秒前
小蘑菇应助科研通管家采纳,获得30
14秒前
田様应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
嘿嘿应助科研通管家采纳,获得30
14秒前
深情安青应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
Frank应助科研通管家采纳,获得10
14秒前
zpctx应助科研通管家采纳,获得20
14秒前
浮游应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
陈成完成签到,获得积分10
15秒前
壹贰叁应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1541
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 600
Atlas of Liver Pathology: A Pattern-Based Approach 500
A Technologist’s Guide to Performing Sleep Studies 500
Latent Class and Latent Transition Analysis: With Applications in the Social, Behavioral, and Health Sciences 500
Using Genomics to Understand How Invaders May Adapt: A Marine Perspective 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5498873
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4595967
关于积分的说明 14451307
捐赠科研通 4529031
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2481784
邀请新用户注册赠送积分活动 1465774
关于科研通互助平台的介绍 1438730