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Mean force based temperature accelerated sliced sampling; Efficient reconstruction of high dimensional free energy landscapes

平均力を用いた温度加速断片サンプリング法; 高次元自由エネルギー地形の効率的計算

Pal, A.*; Pal, S.*; Verma, S.*; 志賀 基之  ; Nair, N. N.*

Pal, A.*; Pal, S.*; Verma, S.*; Shiga, Motoyuki; Nair, N. N.*

温度加速断片サンプリングは、高次元の自由エネルギー地形の計算法である。従来法では、重み付きヒストグラム解析法を用いて計算の後処理を行うが必要があった。この研究では、平均力を使用して後処理を行わずに済む洗練された手法を確立する。これを用いると、アラニンジペプチドとトリペプチドの2次元および4次元の自由エネルギー地形が約kcal/molの誤差内で計算されること実証した。この方法は、計算化学における自由エネルギー計算において幅広い応用が期待される。

Temperature-accelerated sliced sampling is a computational method for high-dimensional free energy landscapes. In the conventional method, post-processing of the calculation has been required using the weighted histogram analysis method. In this study, we establish a refined approach without post-processing using the average force. We demonstrated the cases of the two-dimensional and four-dimensional free energy landscapes of alanine dipeptide and tripeptide, where they were computed within an error of about kcal/mol. Vast application of this method is expected for free energy calculations in computational chemistry.

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