物理学 > 化学物理
[提交于 2024年12月21日
]
标题: BoostMD:通过利用之前时间步的机器学习力场特征加速分子采样
标题: BoostMD: Accelerating molecular sampling by leveraging ML force field features from previous time-steps
摘要: 模拟原子尺度过程,如蛋白质动力学和催化反应,对于生物学、化学和材料科学的进步至关重要。 机器学习力场(MLFFs)已成为强大的工具,能够实现接近量子力学的准确性,并具有良好的泛化能力。 然而,与经典力场相比,它们在推理时间上通常较长,特别是在运行许多生物应用所需的大量分子动力学(MD)模拟时。 在本研究中,我们引入了BoostMD,一种旨在加速MD模拟的代理模型架构。 BoostMD利用之前时间步计算的节点特征,根据位置变化预测能量和力。 这种方法降低了学习任务的复杂性,使BoostMD比传统的MLFFs更小且显著更快。 在模拟过程中,计算密集型的参考MLFF仅在每$N$步进行评估,而轻量级的BoostMD模型则以极低的计算成本处理中间步骤。 我们的实验表明, BoostMD相比参考模型实现了八倍的速度提升,并能泛化到未见过的二肽。 此外,我们发现当运行分子动力学时,BoostMD能准确采样真实玻尔兹曼分布。 通过结合高效的特征复用与简化架构, BoostMD为进行大规模、长时间尺度的分子模拟提供了一个稳健的解决方案,使高精度的ML驱动建模更加易于访问和实用。
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