変分的Koopmanモデル: 短い平衡外シミュレーションからの低速集団変数および分子速度論

Wu Hao; Nueske Feliks; Paul Fabian; Klus Stefan; Koltai Peter; Noe Frank

文献

J-GLOBAL ID：201702246455251838 整理番号：17A0551993

変分的Koopmanモデル: 短い平衡外シミュレーションからの低速集団変数および分子速度論

Variational Koopman models: Slow collective variables and molecular kinetics from short off-equilibrium simulations

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資料名：
巻： 146 号： 15 ページ： 154104-154104-16 発行年： 2017年04月21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)

Markov状態モデル(MSMs)およびマスタ方程式モデルは,分子速度論,平衡,準安定状態,および反応座標を,クラスタ化で通常得られる状態空間離散化の観点から近似する一般的なアプローチである。最近,変分的アプローチの立体配座動力学/分子速度論(VAC)およびその特別の場合の時間差独立成分解析(TICA)のMSMsの強力な一般化が紹介され,これによって,滑らかな基底関数あるいは秩序パラメータの線形結合によって低速集団変数および分子速度論を近似できるようになった。出発点が平衡アンサンブルからサンプルされないトラジェクトリーからMSMsをどのように見積もるかはわかっているが,TICAおよびVACの場合にはそのようにはいかない。短いトラジェクトリーからの以前の見積もりは,強くバイアスがかかっており,変分的に最適ではない。ここでは,Koopman演算子理論および動的モード分解からのアイデアを採用して,VACおよびTICAを非平衡データに拡張した。主な知見は,VACおよびTICAはKoopmanモデルと呼ぶ係数行列を与え,それは基礎となる動的(Koopman)演算子を用いられる基底関数系と結び付けて近似することである。このKoopmanモデルを用いて,定常ベクトルを計算しデータを平衡に再荷重することができる。そのようなKoopman-再荷重サンプルから,平衡期待値および変分最適化可逆的Koopmanモデルが短いシミュレーションであっても構築することができる。Koopmanモデルは密度の伝播に使うことができ,その固有値分解は,緩和時間スケールおよび集団変数の次元簡約のための見積もりを与える。KoopmanモデルはMarkov状態モデル,TICA,および線形VACの一般化であり,分子速度論をクラスタ離散化なしに記述することが可能になる。(翻訳著者抄録)

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反応速度論・触媒一般 , 数値計算

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