Accelerating QM/MM Free Energy Computations via Intramolecular Force Matching.
Accelerating QM/MM Free Energy Computations via Intramolecular Force Matching.
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DOI：
10.1021/acs.jctc.8b00517
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发表时间：
2018-12-11
影响因子：
5.5
通讯作者：
Woodcock HL
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hudson PS;Boresch S;Rogers DM;Woodcock HL
计算理论水平之间的自由能差有许多潜在的缺陷。其中最主要的是缺乏重叠，即，在一个理论水平（例如，“低”）产生的集合不是另一个理论水平（例如，“高”）的集合的良好近似值。已经设计了许多策略来缓解这个问题。然而，最直接的方法是确保“低”级别的集成更接近于“高”级别的集成。理想情况下，这样做不会增加计算成本。在此，我们证明了通过重新参数化经典分子内势来重现高水平力（即力匹配），可以显著改善“低”（即经典）和“高”（即量子）水平之间的构型重叠。该程序在两个测试用例上得到了验证，结果大大提高了自由能模拟的收敛性。
The calculation of free energy differences between levels of theory has numerous potential pitfalls. Chief amongst them is the lack of overlap, i.e., ensembles generated at one level of theory (e.g., “low”) not being good approximations of ensembles at the other (e.g., “high”). Numerous strategies have been devised to mitigate this issue. However, the most straight-forward approach is to ensure that the “low” level ensemble more closely resembles that of the “high”. Ideally, this is done without increasing computational cost. Herein, we demonstrate that by reparameterizing classical intramolecular potentials to reproduce high level forces (i.e., force matching) configurational overlap between a “low” (i.e., classical) and “high” (i.e., quantum) level can be significantly improved. This procedure is validated on two test cases and results in vastly improved convergence of free energy simulations.
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