Mathematical Sciences: Stabilized Geometric Integrators with Applications to Molecular Simulation
数学科学:稳定几何积分器及其在分子模拟中的应用
基本信息
- 批准号:9627330
- 负责人:
- 金额:$ 28.7万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:1997
- 资助国家:美国
- 起止时间:1997-06-01 至 2001-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Leimkuhler 9627330 The investigator and collaborators form a multidisciplinary team from biochemistry, chemistry and mathematics that seeks new, more efficient numerical integrators for problems of molecular simulation. They develop timestepping schemes that are based on detailed study of the structure and force laws of these molecular systems, and that respect invariants and symmetries such as the symplectic structure and time-reversibility associated to the flow map. The project extends the range of dynamical phenomena accessible to simulation studies by increasing the allowable timestep and improving stability of numerical integrators. Moreover, by automating the selection of timestep in molecular dynamics simulations, this work seeks to remove an outstanding inefficiency and push forward the state-of-the-art in molecular dynamics software. The specific problems considered include (1) the development of combined coordinate and time-transformations as a tool for stabilizing the local dynamics of close particle pairs, (2) exploration of the relationship between timestep and numerical behavior for molecular dynamics and the design of time-reversible stepsize variation mechanisms, and (3) the study of timestepping schemes appropriate to spin dynamics, constrained systems, and related problems and their application in chemical and physical dynamics problems. The new techniques are used to simulate biological macromolecules and for problems concerning the structure and dynamics of solid-liquid interfaces as well as studies of transitions in glasses and spin-glasses. Important challenges to our understanding of physical, chemical and biochemical processes are being tackled through the use of computer simulations, but many difficult problems remain well beyond the reach of today's hardware and software technology. Even improvements in computer power of several orders of magnitude will not enable the direct simulation of complex proteins or DNA chains on the longest relevant timescales unless substantial improvements are also obtained in computer algorithms and software. A key component of simulation software for many large-scale problems in biochemistry, chemistry, physics, and materials science is the fundamental molecular dynamics integration scheme, which approximates the changing positions and velocities of the constituent atoms of a substance from one moment in time to the next. In this project an interdisciplinary team from biochemistry, chemistry and mathematics develops new molecular dynamics integrators in order to improve the efficiency and accuracy of simulations. Funding for the project is provided by programs of Computational Mathematics, Theoretical and Computational Chemistry, and the Office of Multidisciplinary Activities in MPS and by the Computational Biology program in BIO.
研究者和合作者组成了一个来自生物化学、化学和数学的多学科团队,为分子模拟问题寻找新的、更有效的数值积分器。他们开发的时间步进方案是基于对这些分子系统的结构和力定律的详细研究,并尊重不变量和对称性,如与流程图相关的辛结构和时间可逆性。该项目通过增加允许的时间步长和提高数值积分器的稳定性,扩展了可用于模拟研究的动态现象的范围。此外,通过在分子动力学模拟中自动选择时间步长,这项工作旨在消除一个突出的低效率,并推动分子动力学软件的最新发展。考虑的具体问题包括:(1)发展联合坐标和时间变换作为稳定紧密粒子对局部动力学的工具;(2)探索分子动力学的时间步长和数值行为之间的关系以及设计时间可逆的步长变化机制;(3)研究适合自旋动力学、约束系统的时间步长方案;以及相关问题及其在化学和物理动力学问题中的应用。这些新技术被用于模拟生物大分子,研究固液界面的结构和动力学问题以及玻璃和自旋玻璃中的跃迁研究。对我们理解物理、化学和生化过程的重要挑战正在通过计算机模拟来解决,但许多难题仍然远远超出了当今硬件和软件技术的范围。即使计算机能力提高几个数量级,也无法在最长的相关时间尺度上直接模拟复杂的蛋白质或DNA链,除非计算机算法和软件也得到实质性的改进。生物化学、化学、物理和材料科学中许多大规模问题的模拟软件的关键组成部分是基本分子动力学集成方案,它近似于物质组成原子从一个时刻到下一个时刻的变化位置和速度。在这个项目中,一个来自生物化学、化学和数学的跨学科团队开发了新的分子动力学积分器,以提高模拟的效率和准确性。该项目的资金由MPS的计算数学、理论和计算化学、多学科活动办公室和BIO的计算生物学计划提供。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Benedict Leimkuhler其他文献
Asymptotic Error Analysis of the Adaptive Verlet Method
- DOI:
10.1023/a:1022313123291 - 发表时间:
1999-03-01 - 期刊:
- 影响因子:1.700
- 作者:
Stéphane Cirilli;Ernst Hairer;Benedict Leimkuhler - 通讯作者:
Benedict Leimkuhler
Benedict Leimkuhler的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Benedict Leimkuhler', 18)}}的其他基金
Data-Driven Coarse-Graining using Space-Time Diffusion Maps
使用时空扩散图的数据驱动粗粒度
- 批准号:
EP/P006175/1 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Research Grant
SI2-CHE: ExTASY: Extensible Tools for Advanced Sampling and analYsis
SI2-CHE:ExTASY:用于高级采样和分析的可扩展工具
- 批准号:
EP/K039512/1 - 财政年份:2013
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Research Grant
U.S.-German Workshop: Algorithms for Macromolecular Modeling
美德研讨会:高分子建模算法
- 批准号:
9603012 - 财政年份:1997
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Standard Grant
Mathematical Sciences Computing Research Environments
数学科学计算研究环境
- 批准号:
9628626 - 财政年份:1996
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Standard Grant
Workshop on Algorithms for Macromolecular Modeling, September 30,-October 2, 1994
大分子建模算法研讨会,1994 年 9 月 30 日至 10 月 2 日
- 批准号:
9412473 - 财政年份:1994
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Standard Grant
Mathematical Sciences: A Mathematical Computing Laboratory
数学科学:数学计算实验室
- 批准号:
9205538 - 财政年份:1992
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
Handbook of the Mathematics of the Arts and Sciences的中文翻译
- 批准号:12226504
- 批准年份:2022
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:数学天元基金项目
SCIENCE CHINA: Earth Sciences
- 批准号:41224003
- 批准年份:2012
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
Journal of Environmental Sciences
- 批准号:21224005
- 批准年份:2012
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
SCIENCE CHINA Information Sciences
- 批准号:61224002
- 批准年份:2012
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
SCIENCE CHINA Technological Sciences
- 批准号:51224001
- 批准年份:2012
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
SCIENCE CHINA Life Sciences (中国科学 生命科学)
- 批准号:81024803
- 批准年份:2010
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
Journal of Environmental Sciences
- 批准号:21024806
- 批准年份:2010
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
SCIENCE CHINA Earth Sciences(中国科学:地球科学)
- 批准号:41024801
- 批准年份:2010
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
SCIENCE CHINA Technological Sciences
- 批准号:51024803
- 批准年份:2010
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
相似海外基金
REU Site: Bigelow Laboratory for Ocean Sciences - Undergraduate Research Experience in the Gulf of Maine and the World Ocean
REU 站点:毕格罗海洋科学实验室 - 缅因湾和世界海洋的本科生研究经验
- 批准号:
2349230 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Continuing Grant
Research Infrastructure: Mid-scale RI-1 (MI:IP): X-rays for Life Sciences, Environmental Sciences, Agriculture, and Plant sciences (XLEAP)
研究基础设施:中型 RI-1 (MI:IP):用于生命科学、环境科学、农业和植物科学的 X 射线 (XLEAP)
- 批准号:
2330043 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Cooperative Agreement
Amalgamating Evidence About Causes: Medicine, the Medical Sciences, and Beyond
合并有关原因的证据:医学、医学科学及其他领域
- 批准号:
AH/Y007654/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Research Grant
International Centre for Mathematical Sciences 2024
国际数学科学中心 2024
- 批准号:
EP/Z000467/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Research Grant
Isaac Newton Institute for Mathematical Sciences (INI)
艾萨克·牛顿数学科学研究所 (INI)
- 批准号:
EP/Z000580/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Research Grant
ICE-TI: A Decolonized Approach to an AAS in Social and Behavioral Sciences
ICE-TI:社会和行为科学中 AAS 的非殖民化方法
- 批准号:
2326751 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Continuing Grant
Collaborative Research: Conference: Mathematical Sciences Institutes Diversity Initiative
合作研究:会议:数学科学研究所多样性倡议
- 批准号:
2317573 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Continuing Grant
Doctoral Dissertation Research: A Syndrome of Care: The New Sciences of Survivorship at the Frontier of Medical Rescue
博士论文研究:护理综合症:医疗救援前沿的生存新科学
- 批准号:
2341900 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Standard Grant
Conference: Emerging Statistical and Quantitative Issues in Genomic Research in Health Sciences
会议:健康科学基因组研究中新出现的统计和定量问题
- 批准号:
2342821 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Standard Grant
Meta-analysis for environmental sciences
环境科学荟萃分析
- 批准号:
NE/Y003721/1 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 28.7万 - 项目类别:
Training Grant














{{item.name}}会员




