从经典MD重新开始MD的方法


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我正在运行水的分子动力学模拟以进行测试。如果您问一个运行经典MD的人,那么盒子很小;如果您问一个DFT的人,则盒子很大:我在周期性边界条件下有58个水分子。

为了节省CPU时间,我在运行从头开始MD之前使用经典的力场优化了单元。我通常以300K的系统平衡系统1 ns,然后拍摄最后一个快照并将其用作从头开始MD的输入。我的从头算学博士是基于DFT的常规Born-Oppenheimer博士,具有平面波基集和PAW(伪)电势(VASP是代码)。在经典和从头算起的仿真中,我都使用速度缩放恒温器将温度保持在300K不变。

我正在研究在经典和从头开始之间进行过渡的两种不同方法:

  1. 从经典轨迹中获取初始速度和位置,并将其作为初始配置导入,以进行从头计算
  2. 将系统冻结到零温度,保持经典位置,将其导入DFT代码,然后快速加热(目前我以0.5 ps的速度进行操作),最高加热至300K

我希望这两种策略都能在短时间(例如10 ps)的平衡期后产生相同的平均能量,尤其是考虑到起始配置完全相同(相同的初始位置),除了提到的温度技巧(初始速度不同) 。不是这种情况。下图显示了将系统冻结然后快速加热的模拟,发现该区域的能量比另一个从传统MD输入的速度低约1 eV的能量。

在此处输入图片说明

我的问题是:

  1. 是否可以预期;
  2. 有没有成功的策略可以优化从经典MD到从头算的过渡;
  3. 您能指出我有关此事的相关文献吗?

编辑:

我已经在运行更多的测试,并且-由于目前的数据有限-看来这可能是系统特定的问题。在相同大小的盒子中用甲醇代替水进行的测试表明,两种不同的初始速度方案很快会收敛到相同的平均能量。但是,在甲醇的情况下,经典构型非常接近量子构型,即,t = 0时的能量非常接近收敛后的平均能量。水是一个非常困难的系统,所以也许这个问题或多或少是针对水的。如果未添加任何答案,则在完成所有测试后,我将尝试根据结果发布一个答案。

Answers:


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短暂(例如10 ps)平衡期后

  1. 您自己说重新平衡期很短。您是否尝试过等待更长的时间,以查看两个重新初始化的系统是否收敛,如果收敛速度如何?
  2. 速度调整是众所周知的天真恒温器。也许您可以用更现实的东西代替它?(贝伦森,鼻子胡佛等)
  3. 如果您完全想对“大型”系统进行采样,则可以使遍历原理和并行计算为您工作:从经典轨迹的尾部采样多个重新初始化的实现(获取经典均衡系统的快照) 。然后,您可以运行您的量子代码的多个实例,每个实例使用不同的重新初始化相空间配置,并对输出求平均值。由于不同的实现彼此独立地发展,因此模拟令人尴尬地是并行的

抱歉,我无法提供任何权威信息...

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