关于如何理解退火模拟

关于如何理解退火模拟模拟退火的原理思路是将原本稍微无序的状态进行升温,使得无序的状态变得更加无序(这种无序状态不涉及到化学反应,只是单纯的物理反应),随着温度逐步的

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关于如何理解退火模拟

模拟退火的原理思路是将原本稍微无序的状态进行升温,使得无序的状态变得更加无序(这种无序状态不涉及到化学反应,只是单纯的物理反应),随着温度逐步的下降会使得物质的状态从原本的无序状态变成相对有序的状态。在这个降温的过程中,随着动能逐步减少,那么就意味着原本物质内部的状态会变得更加有序。(参考熵增加原理)

为什么需要先升高温度,再逐步降低,而不是直接就开始降温,理解方式参考魔方,对于一个普通人来说是打乱的魔方是自己直接手动调整修复来的快,还是说自己拆散了从新拼接来的快,道理是一样的。科学的解释应该是说粒子散开后,有足够的空间给予粒子间从新组合。该方法可以较好地克服局部能量壁垒,使结构模型修正的收敛半径增大,更有效地调整分子局部的不合理构象。

模拟计算是一种分析多种因素的找到自己所需要的答案结果,模拟计算使用的是计算机进行处理由于计算机只知道0,1的机器语言,所以我们对于模拟计算的理解其实就应该求解函数。对于求解函数来说,我们应该找到的是最优的解,并非是说需要最精确的答案。越精确要求的时间,计算机都会增加,严重影响工作效率,在适当误差内找到最优解就是模拟计算的本质。

关于如何理解退火模拟

模拟退火则需要的条件分别是一个最高温度,和一个最低温度,在分子模拟中设置最高的温度肯定不能让物质都发生分解了,需要模拟降温的过程只需要设定降温的间隔,即多少K降一次,间隔数值越小,则计算的次数也会增多,增多的数据会加大计算机计算的工作量,但是同时能获得更多的信息,所以设置间隔时需要注意数值大小。在模拟退火过程中,是让稳定的状态逐步下降稳定进入到另一个稳定的状态,避免出现淬火现象,所以设置温度间隔时必须要注意不能太大。

当每次满足降温后,计算机都会计算一次平衡,根据数据获得其当下的能量等数据作为我们后续用来分析。上一次计算的平衡会迭代到下一次计算平衡中使用,依次计算,最终计算到我们设定的最小温度。

在分子模拟中,由于我们初建的体系往往并不合理,即便开始做了相应的能量优化,其实这个只是简单的优化,并不一定是一个真正合理的体系。因此,我们通常会先进行升温,再降温,得到一个相对比较合理的体系。如果我们模拟的是小分子液体,正常的模拟方式就是先从低温升到目标温度;如果是固体,则先升温,再降到实际研究的温度,可以使得分子的分布、朝向在高温期间充分自发弛豫,这样得到的最终结果相对比较有意义,消除了初始建模时可能存在的不合理性。

*本人现在在自学分子模拟相关知识,很多东西纯粹自身理解,如有问题,还望大家轻喷,以及帮忙指正,十分感谢大家!

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