Global optimization of reactive force fields
反作用力场的全局优化
基本信息
- 批准号:245894149
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2013
- 资助国家:德国
- 起止时间:2012-12-31 至 2017-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The dynamics of large molecular assemblies, comprising billions of atoms, can be simulated for microscopically long times (up to the regime of milliseconds), if atomic movement is calculated via classical mechanics and if forces between atoms are extracted from simple functions (force fields). Particularly in the area of biochemistry, several standard force fields were established in the past decades, allowing for simulations of complete proteins with explicit solvation, but not allowing for chemical reactions (breaking or forming chemical bonds). Usage of these force fields is so commonplace that even some experts assume that force-field simulations really cannot capture chemical reactions. In principle, however, this is possible. Actually, there are several reactive force fields in the chemical literature, but they are not well known. A main reason for this is that reactive force fields are more complex and contain far more parameters than non-reactive ones. Successful use a force field requires fitting of its parameters to reference data. A large number of parameters transform this fitting into a highly complicated optimization problem with very many optima of widely varying quality. Application of traditional optimization methods hence requires a lot of work and experience, just to improve a bad parameter set to a less bad one.Modern global optimization methods, however, are very well suited for such tasks. Hence, in this project, we will draw upon our long years of experience with genetic/evolutionary algorithms and apply them to the global optimization of reactive force fields. Our preliminary studies on test cases have shown that this is possible and successful. In addition, they have uncovered possibilities for embarrassing parallelization on several levels. Hence, such optimization calculations can be expected to profit significantly from modern, massively parallel computer architectures.In this project, we will investigate the realistic and general applicability of genetic/evolutionary algorithms to global parameter optimization of reactive force fields, using reference data on different levels (up to high-end electronic structure results), for several different reactive force fields and for several different real chemical systems. We plan to distribute the optimization routines resulting from these studies to the user community, both as flexible stand-alone application and embedded into standard quantum-chemistry packages. This will allow end-users to generate their own reactive force fields, specifically for chemical reactions of their choice and hence with heightened accuracy, and to apply them in large-scale reactive molecular dynamics simulations.
如果通过经典力学计算原子运动,并且从简单函数(力场)中提取原子之间的力,那么由数十亿原子组成的大分子组合的动力学可以在微观上长时间(高达毫秒)进行模拟。特别是在生物化学领域,在过去的几十年里建立了几个标准力场,允许模拟具有明确溶剂化的完整蛋白质,但不允许化学反应(破坏或形成化学键)。这些力场的使用是如此普遍,以至于一些专家认为力场模拟真的无法捕捉化学反应。然而,原则上这是可能的。实际上,在化学文献中有几个反应力场,但它们并不为人所知。一个主要原因是,无功力场比无功力场更复杂,包含更多的参数。成功地使用力场需要将其参数拟合到参考数据中。大量的参数将这一拟合转化为一个高度复杂的优化问题,其中有许多质量差异很大的最优解。因此,应用传统的优化方法需要大量的工作和经验,只是为了将一个坏的参数集改进到一个不太坏的参数集。然而,现代全局优化方法非常适合这样的任务。因此,在这个项目中,我们将利用我们多年来在遗传/进化算法方面的经验,并将其应用于反作用力场的全局优化。我们对测试用例的初步研究表明这是可能的并且是成功的。此外,他们还发现了几个层次上令人尴尬的并行化的可能性。因此,这种优化计算可以从现代的大规模并行计算机体系结构中获益良多。在这个项目中,我们将研究遗传/进化算法对反应力场全局参数优化的现实和一般适用性,使用不同层次的参考数据(直到高端电子结构结果),用于几种不同的反应力场和几种不同的真实化学体系。我们计划将这些研究产生的优化例程分发给用户社区,既可以作为灵活的独立应用程序,也可以嵌入到标准量子化学包中。这将允许最终用户生成自己的反应力场,特别是他们选择的化学反应,因此具有更高的精度,并将其应用于大规模的反应性分子动力学模拟。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Reactive force fields made simple.
反作用力场变得简单
- DOI:10.1039/c5cp02580j
- 发表时间:2015
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:B. Hartke;S. Grimme
- 通讯作者:S. Grimme
Approximate photochemical dynamics of azobenzene with reactive force fields.
- DOI:10.1063/1.4837237
- 发表时间:2013-12
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Yan Li;B. Hartke
- 通讯作者:Yan Li;B. Hartke
Cheap but accurate calculation of chemical reaction rate constants from ab initio data, via system-specific, black-box force fields.
- DOI:10.1063/1.4979712
- 发表时间:2017-04
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Julien Steffen;B. Hartke
- 通讯作者:Julien Steffen;B. Hartke
Global optimization of parameters in the reactive force field ReaxFF for SiOH
- DOI:10.1002/jcc.23382
- 发表时间:2013-09-30
- 期刊:
- 影响因子:3
- 作者:Larsson, Henrik R.;van Duin, Adri C. T.;Hartke, Bernd
- 通讯作者:Hartke, Bernd
{{
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 }}
Professor Dr. Bernd Hartke其他文献
Professor Dr. Bernd Hartke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('Professor Dr. Bernd Hartke', 18)}}的其他基金
Elucidation of static and dynamic solvent effects by global structure optimization and molecular dynamics of microsolvation clusters
通过微溶剂化簇的整体结构优化和分子动力学阐明静态和动态溶剂效应
- 批准号:
170008408 - 财政年份:2010
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Gezielte Variation statischer und dynamischer Eigenschaften von Doppelprotonentransferreaktionen mit plateauartigen Energieprofilen
具有平台状能量分布的双质子转移反应的静态和动态特性的有针对性的变化
- 批准号:
27316451 - 财政年份:2006
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Ab-initio-Vorhersage der Sekundär- und Tertiärstruktur von Polypeptiden aus der Primärstruktur, durch Anwendung hierarchischer evolutionärer Algorithmen im Raum optimierter Sekundärstrukturen, ohne Verwendung von Datenbankinformationen
通过在优化二级结构空间中应用分层进化算法,无需使用数据库信息,从一级结构开始预测多肽的二级和三级结构
- 批准号:
5439308 - 财政年份:2004
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Magische Zahlen und Clathratstrukturen bei Mikro-Solvatationsclustern einfacher Kationen in der Gasphase
气相中简单阳离子微溶剂化簇中的幻数和笼形结构
- 批准号:
5350719 - 财政年份:2001
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Structural transitions in small and medium- sized silicon clusters, detected with improved global geometry optimization methods
使用改进的全局几何优化方法检测中小型硅簇的结构转变
- 批准号:
5276660 - 财政年份:2000
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
Efficient and scalable global structure optimization
高效且可扩展的全局结构优化
- 批准号:
280675984 - 财政年份:
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Research Grants
相似国自然基金
Scalable Learning and Optimization: High-dimensional Models and Online Decision-Making Strategies for Big Data Analysis
- 批准号:
- 批准年份:2024
- 资助金额:万元
- 项目类别:合作创新研究团队
基于异构医学影像数据的深度挖掘技术及中枢神经系统重大疾病的精准预测
- 批准号:61672236
- 批准年份:2016
- 资助金额:64.0 万元
- 项目类别:面上项目
内容分发网络中的P2P分群分发技术研究
- 批准号:61100238
- 批准年份:2011
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
微生物发酵过程的自组织建模与优化控制
- 批准号:60704036
- 批准年份:2007
- 资助金额:21.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
天然生物材料的多尺度力学与仿生研究
- 批准号:10732050
- 批准年份:2007
- 资助金额:200.0 万元
- 项目类别:重点项目
供应链管理中的稳健型(Robust)策略分析和稳健型优化(Robust Optimization )方法研究
- 批准号:70601028
- 批准年份:2006
- 资助金额:7.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
气动/结构耦合动力学系统目标敏感性分析的快速准确计算方法及优化设计研究
- 批准号:10402036
- 批准年份:2004
- 资助金额:21.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Small molecules targeting RuvBL complex for triple negative breast cancer
靶向 RuvBL 复合物的小分子治疗三阴性乳腺癌
- 批准号:
10751401 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Targeting pancreatic cancer's metabolic addiction to HuR
针对胰腺癌对 HuR 的代谢成瘾
- 批准号:
10611147 - 财政年份:2023
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Optimization of MeV FLASH radiotherapy for normal tissue preservation
MeV FLASH 放射治疗对正常组织保存的优化
- 批准号:
10366743 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Preclinical evaluation of efficacy and safety of a new iron chelator therapy in chronic spinal cord injury
新型铁螯合剂疗法治疗慢性脊髓损伤的临床前疗效和安全性评价
- 批准号:
10701817 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studies on Probenecid Prodrugs that Protect against Mitochondrial Toxicity of Tenofovir
预防替诺福韦线粒体毒性的丙磺舒前药研究
- 批准号:
10672238 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Optimization of MeV FLASH radiotherapy for normal tissue preservation
MeV FLASH 放射治疗对正常组织保存的优化
- 批准号:
10604253 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Studies on Probenecid Prodrugs that Protect against Mitochondrial Toxicity of Tenofovir
预防替诺福韦线粒体毒性的丙磺舒前药研究
- 批准号:
10548702 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Preclinical evaluation of efficacy and safety of a new iron chelator therapy in chronic spinal cord injury
新型铁螯合剂疗法治疗慢性脊髓损伤的临床前疗效和安全性评价
- 批准号:
10536492 - 财政年份:2022
- 资助金额:
-- - 项目类别:
Enhancement of tumor radiation response by ultrasound-driven nanobubble stimulation
超声驱动纳米气泡刺激增强肿瘤放射反应
- 批准号:
10468225 - 财政年份:2021
- 资助金额:
-- - 项目类别:
DEVELOPMENT OF A NOVEL CLASS OF ANTIBIOTICS AGAINST VIBRIO CHOLERAE NA+-NQR
新型抗霍乱弧菌 NA -NQR 抗生素的开发
- 批准号:
10367435 - 财政年份:2021
- 资助金额:
-- - 项目类别: