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分子动力学构象采样精度优化与误差评估

共计 30 章节
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01
构象采样概述
什么是构象采样 · 在分子模拟中的核心地位 · 采样精度为何重要
构象采样概述什么是构象采样
02
分子力场基础
经典力场的类型（AMBER · CHARMM · OPLS等）
分子力场基础AMBER
03
能量极小化
最速下降法 · 共轭梯度法的原理与调试 · 收敛判据的选择
能量极小化最速下降法
04
分子动力学模拟基础
牛顿运动方程 · 积分算法（Verlet · Leapfrog）
分子动力学模拟基…牛顿运动方程
05
系综与恒温恒压控制
NVE · NVT · NPT系综
系综恒温恒压控制
06
周期性边界条件与长程相互作用
PME方法 · 截断半径的设定 · Ewald参数优化
周期性边界条件长程相互作用
07
采样不足问题
概念 · 原因分析 · 如何通过增加模拟时间或副本交换克服
采样不足问题概念
08
副本交换分子动力学（REMD）
基本原理 · 温度梯度选择 · 交换频率调试
REMD副本交换分子动力…
09
伞形采样与自由能计算
WHAM · MBAR方法 · 偏置势的调试技巧
伞形采样自由能计算
10
元动力学（Metadynamics）
偏置势的添加频率 · 高度 · 宽度参数对采样精度的影响
Metadynamics元动力学
11
综合增强采样技术
加速MD · 自适应偏置力 · Hamiltonian replic…
综合增强采样技术MD
12
主成分分析与构象聚类
降维方法 · 聚类算法（K-means · DBSCAN）在采样分析中的应用
主成分分析构象聚类
13
RMSD与构象多样性
如何用RMSD衡量采样覆盖度 · 时间序列分析方法
RMSD构象多样性
14
轨迹可视化与初步诊断
VMD · PyMOL的基本使用 · 常见采样问题（卡在局域极小）的视觉判…
轨迹可视化初步诊断
15
收敛性分析
自相关时间 · 有效样本量的计算 · 误差评估（bootstrapping
收敛性分析自相关时间
16
力场参数化对采样精度的影响
二面角参数校正 · CMAP修正的调试
力场参数化对采样…二面角参数校正
17
溶剂模型选择
隐式溶剂（GB · PBSA）与显式溶剂（TIP3P · TIP4P
溶剂模型选择GB
18
温度与压力的敏感度测试
如何通过扫描温度/压力来寻找最佳模拟…
温度压力的敏感度测试
19
初始结构依赖性
从不同起始构象出发的差异 · 如何消除Initial bias · 多起点模拟策略
初始结构依赖性从不同起始构象出…
20
热浴与耦合参数调试
弛豫时间和耦合强度的选择 · 对比不同恒温器的实际效果
热浴耦合参数调试
21
约束与限制
SHAKE · LINCS算法 · 键长约束对采样精度的影响
约束限制
22
长程静电处理
cutoff vs PME · 误差来源 · 如何通过参数调整减少人工假象
长程静电处理cutoff
23
副本交换效率优化
温度分布 · 交换间隔 · 接受率调试
副本交换效率优化温度分布
24
自由能计算精度调试
TI · FEP · BAR方法中的误差源
自由能计算精度调…TI
25
并行与GPU加速对精度的影响
算法确定性 · 浮点误差 · MPI/OpenMP的任务划分
GPU并行
26
随机种子与可重复性
不同随机数生成器对结果的影响 · 如何重现模拟
随机种子可重复性
27
系统误差与统计误差的识别
通过多次独立模拟评估变异性 · variance和bias分解
系统误差统计误差的识别
28
常见调试案例一
蛋白质loop区采样不足 · 通过torsion PCA和umbr…
常见调试案例一loop
29
常见调试案例二
配体结合自由能计算偏差过大 · 通过REMD+WHAM流程优化
常见调试案例二配体结合自由能计…
30
课程总结与进阶工具
综合调试流程回顾 · 推荐PLUMED · OpenMM等高级工具
课程总结进阶工具