Numerical simulations of large complex systems such as biomolecules often suffer from the full description of the system having too many dimensions for direct numerical calculations and Monte Carlo methods having trouble overcoming energy barriers. It is therefore desirable to formulate a description in lower dimension which captures the system’s macroscopic behaviour. Recently, Lindahl et al [1] proposed a metric, g(λ), on the extended space Λ based on the dynamics of the system to optimize Monte Carlo sampling within extended ensemble formalism. In this thesis, we formulate a low-dimensional effective coarse-grained dynamic on Λ as a diffusion process and ask if it is possible to use this metric to calculate thelocal effective diffusion matrix as D(λ) = g−1(λ). By testing various scenarios we conclude that computing D(λ) in this manner indeed gives a correct effective dynamic in most cases, where the scale of coarse-graining can be tuned. However, an incorrect dynamic is received for example when the scale of coarse-graining is comparable to the size of oscillations in the energy landscape. / Numeriska simuleringar av stora komplexa system såsom biomolekyler lider ofta av att den fulla beskrivningen av systemet har för många dimensioner för direkta numeriska beräkningar samt att Monte Carlo-metoder har svårt att komma över energibarriärer. Det är därför önskvärt att formulera en beskrivning i lägre dimension som fångar systemets makroskopiska beteende. Nyligen föreslog Lindahl et al [1] en metrik g(λ) på det utvidgade rummet Λ baserad på dynamiken av systemet för att optimera Monte Carlo-sampling inom formalismen av utvidgade ensembler. I den här uppsatsen formulerar vi en lågdimensionell effektiv grov dynamik på Λ som en diffusionsprocess och frågar om det är möjligt att använda den här metriken för att beräkna den lokala effektiva diffusionsmatrisen som D(λ) = g(λ)−1. Genom testning av flera scenarier drar vi slutsatsen att beräkna D(λ) på det här sättet ger en korrekt effektiv dynamik i de flesta fall, där skalan på förgrovningen kan ställas in. Däremot fås en inkorrekt dynamik till exempel när skalan på förgrovningen ärjämförbar med storleken på oscillationer i energilandskapet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-320487 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Pontéus, Viktor |
| Publisher | KTH, Fysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2022:220 |
Page generated in 0.0024 seconds