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J-GLOBAL ID：201502209511406311   整理番号：15A1102208

逆問題としての静電的点電荷フィッティング: 内在悪条件の解明

Electrostatic point charge fitting as an inverse problem: Revealing the underlying ill-conditioning

著者 (3件)： IVANOV Maxim V. (Dep. of Chemistry, Marquette Univ., Milwaukee, Wisconsin 53201-1881, USA) ,  TALIPOV Marat R. (Dep. of Chemistry, Marquette Univ., Milwaukee, Wisconsin 53201-1881, USA) ,  TIMERGHAZIN Qadir K. (Dep. of Chemistry, Marquette Univ., Milwaukee, Wisconsin 53201-1881, USA)
資料名： Journal of Chemical Physics  (Journal of Chemical Physics)
巻： 143  号： 13  ページ： 134102-134102-9  発行年： 2015年10月07日 
JST資料番号： C0275A  ISSN： 0021-9606  CODEN： JCPSA6  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 原子的生体分子シミュレーションの主力方法である,分子静電気学の原子中心点電荷(PC)モデルは,通常,参照静電ポテンシャルに点電荷値を最小二乗法(LS)によりフィッティングしてパラメータ化するが,この過程は,LS問題の悪条件的な性質による数値的不安定性が障害となる。この悪条件の起源を解明するために,点電荷フィッティング問題を逆問題として一般的に処理し,逆静電問題に通常適しているLebedev求積法に従って,点電荷を球形に配置する解析モデルを構築した。この解析モデルは,この問題に余り適さない不規則求積法と考えられる,原子中心点電荷モデルとは対照的である。解析の結果,点電荷フィッティングの数値的問題は,LS和Hessian行列の固有値に対応する曲率の減衰に起因することがわかった。部分的に,この悪条件は,この問題に固有であり,高次多重モーメントの静電的寄与の減少に関係し,Lebedevグリッドモデルの場合,これはHessian固有ベクトルに直接関連した。原子中心モデルでは,高次曲率単極子および双極子項に関係する最初の数個の固有ベクトル以上では,この関連性は破綻し,Hessian曲率値に広い幅の拡大が生じた。これらの洞察を用いて,外部的な抑制および/または拘束を用いずに,LS点電荷フィッティングの悪条件を緩和することが可能であった。さらに,本論文で提案した解析的LebedevグリッドPCモデルは,任意の階数の多重極モーメントを再生可能であり,力場に明瞭な多重極項を含有する有望な代替法となり得る。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *逆問題 ,  *点電荷 ,  *近似法 ,  配置 ,  *シミュレーション ,  計算機シミュレーション ,  *分子 ,  電気力学 ,  *分子内ポテンシャル ,  最小二乗法 ,  パラメタリゼーション ,  解法 ,  解析モデル ,  行列 ,  多重極モーメント ,  固有ベクトル ,  球面調和関数 ,  密度汎関数法
準シソーラス用語： B3LYP法 ,  Hessian行列 ,  *フィッティング【近似法】 ,  悪い幾何学的配置 ,  求積法 ,  球調和関数 ,  原子シミュレーション ,  *生体分子 ,  静電気学 ,  *分子シミュレーション ,  *分子静電ポテンシャル

分類 (3件)： 計算機シミュレーション  (JE11000H) ,  数値計算  (JE02000J) ,  分子の電気的・磁気的性質  (BH05032U)

タイトルに関連する用語 (3件)： 問題 ,  点電荷 ,  フィッティング