Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe heb je geprobeerd het uit en weer aan te zetten? werkt voor de chemie, niet alleen voor computers

Het effect van de bias-afzettingssnelheid op de variatiecoëfficiënt (COV) en de daaropvolgende versnelling door resetten. een COV van Metadynamica (MetaD)-simulaties zonder stochastische reset (SR). De blauwe en groene tinten benadrukken de percentages van 10 4 en 20 ns −1 respectievelijk. b Extra versnellingen als functie van de resetsnelheid voor MetaD-simulaties met een bias-depositiesnelheid van 10 4  ns −1 (blauw) of 20 ns −1 (groen), voor het model met twee putten. Volledige cirkels geven resultaten weer die zijn verkregen uit simulaties, terwijl stippellijnen schattingen weergeven op basis van de tijdsverdeling bij de eerste passage met MetaD en zonder SR en met behulp van vergelijking (1). De grijze stippellijn geeft aan dat er geen extra versnelling is. Brongegevens worden geleverd als een brongegevensbestand. Credit:Natuurcommunicatie (2024). DOI:10.1038/s41467-023-44528-w

Een nieuwe studie van de Universiteit van Tel Aviv heeft ontdekt dat een bekende praktijk in de informatietechnologie ook kan worden toegepast op de chemie. Onderzoekers ontdekten dat om de bemonstering bij chemische simulaties te verbeteren, u alleen maar hoeft te stoppen en opnieuw te starten.



Het onderzoek werd geleid door Ph.D. student Ofir Blumer, in samenwerking met professor Shlomi Reuveni en Dr. Barak Hirshberg van de Sackler School of Chemistry aan de Universiteit van Tel Aviv. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications .

De onderzoekers leggen uit dat simulaties van moleculaire dynamica lijken op een virtuele microscoop. Ze volgen de beweging van alle atomen in chemische, fysische en biologische systemen, zoals eiwitten, vloeistoffen en kristallen. Ze bieden inzicht in verschillende processen en hebben verschillende technologische toepassingen, waaronder medicijnontwerp.

Deze simulaties zijn echter beperkt tot processen die langzamer zijn dan een miljoenste van een seconde en kunnen dus geen langzamere processen beschrijven, zoals eiwitvouwing en kristalkiemvorming. Deze beperking, bekend als het tijdschaalprobleem, is een grote uitdaging in het veld.

Ph.D. student Ofir Blumer zegt:"In ons nieuwe onderzoek laten we zien dat het tijdschaalprobleem kan worden overwonnen door het stochastisch resetten van de simulaties. Het lijkt op het eerste gezicht contra-intuïtief:hoe kunnen de simulaties sneller eindigen als ze opnieuw worden opgestart? Toch blijkt die reactie De tijden variëren aanzienlijk tussen simulaties. In sommige simulaties treden reacties snel op, maar andere simulaties gaan voor lange perioden verloren in tussenliggende toestanden

De onderzoekers combineerden stochastisch resetten ook met Metadynamics, een populaire methode om de simulaties van langzame chemische processen te versnellen. De combinatie maakt een grotere acceleratie mogelijk dan beide methoden afzonderlijk. Bovendien vertrouwt Metadynamica op voorkennis:de reactiecoördinaten moeten bekend zijn om de simulatie te versnellen.

De combinatie van Metadynamica met resetten vermindert de afhankelijkheid van voorkennis aanzienlijk, waardoor beoefenaars van de methode tijd besparen. Ten slotte lieten de onderzoekers zien dat de combinatie nauwkeurigere voorspellingen geeft over de snelheid van langzame processen. De gecombineerde methode werd gebruikt om de simulaties van eiwitvouwing in water met succes te verbeteren, en zal naar verwachting in de toekomst op meer systemen worden toegepast.

Meer informatie: Ofir Blumer et al, Stochastische reset combineren met metadynamica om simulaties van moleculaire dynamica te versnellen, Natuurcommunicatie (2024). DOI:10.1038/s41467-023-44528-w

Journaalinformatie: Natuurcommunicatie

Aangeboden door de Universiteit van Tel-Aviv




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. AI brengt cruciale hiaten aan het licht in het mondiale onderzoek naar antimicrobiële resistentie
  2. Hoe verschillen schimmelsporen van bacteriële endosporen?
  3. Hoe erfelijke ziekten werken
  4. Worden je hersenen moe zoals de rest van je lichaam?
  5. Hoe het uitsterven van de dinosauriërs de evolutie van planten veranderde
  6. Een biohybride robot gemaakt van meel en haver zou kunnen fungeren als een biologisch afbreekbare vector voor herbebossing
  7. Belangrijke feiten over het koninkrijk Monera
  8. Wat zijn drie primaire doelen van mitose?
  9. Wat is de volgorde van de gebeurtenissen in de bevruchting van een ei?

Wetenschap