Performance Limitations of Flat Histogram Methods and Optimality of Wang-Landau Sampling
基于二维伊辛模型的精确态密度,利用一个完美的平坦直方图方案,确定了局部更新平坦直方图方法随系统规模的最优尺度,即采样整个带宽所需的典型隧穿时间不随自旋数N(能量空间中无偏随机游走的最小值N^2)而变化.虽然铁磁和完全受挫的伊辛模型的标度是幂律的,但对于+/- J最近邻自旋玻璃,隧穿时间的分布由服从指数标度的肥尾Frechet极值分布支配。我们发现,Wang-Landau算法表现出相同的缩放完美的计划,因此是最佳的。
2003-06-05 cond-mat.stat-mech
Kinetic Flat-Histogram Simulations of Non-Equilibrium Stochastic Processes with Continuous and Discontinuous Phase Transitions
Universidade Federal do Piauí(皮奥伊联邦大学);Universidade Estadual do Piauí(皮奥伊州立大学);Universidade Federal de Ouro Preto(欧罗普雷托联邦大学)
本文提出一种动能平坦直方图算法,用于非平衡随机过程的稳态分布采样,适用于具有连续和不连续相变的随机过程。
2026-02-26 cond-mat.stat-mech
Overcoming the critical slowing down of flat-histogram Monte Carlo simulations: Cluster updates and optimized broad-histogram ensembles
我们研究了蒙特卡罗模拟的性能,该模拟通过确定平均首次通过时间来对宽能量直方图进行采样,以跨越d维铁磁Ising/Potts模型的整个能量空间。我们首先表明,平坦直方图蒙特卡罗方法与单自旋翻转更新,如王-朗道算法或multicanonical方法相比,在能量空间中的无偏马尔可夫随机游走执行次优。对于d= 1,2,3的伊辛模型,平均首次通过时间τ与自旋数N=L^d成比例,为τ \propto N^2L^z。发现临界指数z随着维数d的增加而减小。在无限维的平均场极限中,我们发现z在对数修正下为零。然后,我们展示了如何通过两种互补的方法-与Wang-Landau采样和最近开发的集成优化技术相结合的集群动力学来克服有限d的z>0的减速。这两种方法都可以改善能量空间中的随机游走,使得对于d=1和d=2的伊辛模型,τ \propto N^2达到对数修正。
2004-12-03 cond-mat.stat-mech
Flat Energy histogram version for Interacting Growth Walk
相互作用生长步是最近提出的一种研究线型聚合物线团-小球转变的随机模型。我们提出了一个平坦的能量直方图版本的互动增长步行。通过计算相互作用自回避游动的能态密度,在二维正方形和三角形格子上证明了该算法。
2007-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Polymer Simulations with a flat histogram stochastic growth algorithm
我们提出了蒙特卡罗模拟的晶格模型的聚合物。这些模拟的目的是证明一个强大的新的平坦直方图算法,这是通过添加微正则重新加权技术的修剪和丰富的Rosenbluth方法(PERM)的优势。
2004-02-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Flat histogram diagrammatic Monte Carlo method
图解蒙特卡罗(Diag-MC)方法是一种数值技术,它对量子多体系统中格林函数的整个图解系列进行采样。在这项工作中,我们把平坦直方图原理结合到图解蒙特卡罗方法中,我们称之为改进的“平坦直方图图解蒙特卡罗”方法。通过将该方法应用于极化子问题,我们证明了该方法在提取格林函数的长虚时行为方面优于标准Diag-MC,而无需引入关于该函数的任何先验知识
2014-11-21 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el physics.comp-ph
Analytical study of tunneling times in flat histogram Monte Carlo
我们提出了一个模型,在能量空间中的动态的多规范模拟方法,适合于一个相当完整的分析表征。动力学完全由态密度决定。在\pm J二维自旋玻璃中,基态能级和第一激发态能级之间的跃迁控制着长时间动力学。我们能够计算隧穿时间的分布,并将其与起始概率分布的平衡时间联系起来。在这个模型中,以及可能在任何模型中,进入和退出具有低态密度的区域是模拟中最慢的过程,隧穿时间可以比概率分布的平衡时间大得多(O(N)倍)。我们发现,这些功能也适用于单自旋翻转动力学的能量投影。
2006-01-04 cond-mat.stat-mech
Is the broad histogram random walk dynamics correct?
我们明确表明,宽直方图单自旋翻转随机行走动力学不给正确的微正则平均,即使在一维。动态违反细致平衡条件的量随系统尺寸减小。因此,在分布中,具有相同能量的不同构型可以具有不同的概率。我们提出了一个修改后的动力学,确保细致平衡,从这个动力学得到的直方图是完全平坦的。
1998-10-02 cond-mat.stat-mech
Flat Histogram Method of Wang-Landau and N-fold Way
提出了一种估计经典统计模型态密度的方法。该算法成功地将Wang-Landau平坦直方图方法与N重方法相结合,提高了原单自旋翻转算法的效率。我们测试我们的实施与二维最近邻伊辛模型,我们确定的隧穿时间和态密度的Wang-Landau方法。此外,我们表明,我们的新算法正确地执行在计算态密度的能量区间的右边缘。这消除了原始单自旋翻转Wang-Landau方法的缺点,其中结果显示在右边界处的态密度的系统性更高的误差。我们将我们的数据与王和Swendsen在一项研究中提出的详细数值测试进行比较,其中原始的王-朗道方法与其他各种方法进行了测试。最后,我们将我们的方法应用到一个薄的伊辛薄膜的大小$32\times 32\times 6$反对称表面场。利用模拟得到的态密度,我们计算了与能量相关的正则平均值,如内能、吉布斯自由能和熵,但我们也在模拟过程中对微正则平均值进行采样,以确定磁化率、序参量及其四阶累积量的正则平均值。我们比较我们的结果与模拟数据从传统的MC算法。
2001-12-03 cond-mat.stat-mech
Flat histogram Monte Carlo simulations of triangulated fixed-connectivity surface models
使用Wang-Landau平坦直方图蒙特卡罗(FHMC)模拟技术,我们能够研究两种类型的三角化球面模型,其中二维非本征曲率能假设在哈密顿量中。高斯键势也包含在第一模型的哈密顿量中,但在第二模型中它被硬壁势所取代。本文的结果与本课题组以前报道的结果一致。用正则Metropolis蒙特卡罗模拟方法研究了表面涨落跃迁和坍缩跃迁,发现它们都是一级跃迁。本文的结果也表明,FHMC技术可以成功地应用于三角化表面模型。这是不平凡的技术是否适用于表面模型,因为模拟是在相对较大的表面上进行。
2010-06-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optimizing the ensemble for equilibration in broad-histogram Monte Carlo simulations
我们提出了一种自适应算法,优化广义宽直方图蒙特卡罗模拟中的物理机械系综,以最大限度地提高系统的总能量往返率。对于铁磁和具有N个自旋的完全阻挫二维伊辛模型,这种局部更新方法从基态到最大熵态的平均往返时间的标度都是O([N log N]^2)。因此,我们的新算法大大优于平坦直方图方法,如王-朗道算法。
2004-07-08 cond-mat.stat-mech
Fast Flat-Histogram Method for Generalized Spin Models
我们提出了一种Monte Carlo方法,有效地计算自旋模型的状态密度,每个自旋具有任何数量的相互作用。通过结合在能量空间中的随机行走与微正则温度控制的集体更新,我们的方法产生的动态指数接近其理想的随机行走值,减少平衡时间,和非常低的统计误差的状态密度。该方法可以承载任何状态密度估计方案,包括Wang-Landau算法和转移矩阵方法。我们的方法证明了显着强大的远程相互作用,在那里它被证明是一个短距离的模型具有相同数量的自旋的算法复杂性降低模型的数值研究。我们将该方法应用于$q$ -状态Potts链$(3\leq q \leq 12)$与幂律衰减相互作用在其一阶制度,我们发现,传统的本地更新算法已经优于大小超过几百个自旋。通过考虑链包含高达$2^{16}$自旋,我们在相当合理的时间模拟,我们得到的转变温度的估计正确的五位数的精度。最后,我们提出了几个有效的计划,旨在估计微正则温度。
2005-10-07 cond-mat.stat-mech
Projected single-spin flip dynamics in the Ising Model
我们研究了能量-磁化空间、磁化空间和能量空间中投影动力学的转移矩阵。几个单自旋翻转动力学被认为是如Glauber和Metropolis正则系综动力学和Metropolis动力学的三个多正则系综:平坦的能量-磁化强度直方图,平坦的能量直方图和平坦的磁化强度直方图。从矩阵的数值对角化的投影动力学,我们得到的次主导的特征值和最大的松弛时间的系统的大小不同。虽然,投影动力学是一个近似的完整的状态空间动力学比较与一些可用的结果,由其他作者,表明在磁化空间中的投影是一个相当准确的方法来研究系统大小的弛豫时间的标度。任意单自旋翻转动力学的转移矩阵是从无限温度转移矩阵的单个Monte-Carlo估计获得的,对于每个系统尺寸,这使得该方法成为评估任意局部自旋翻转动力学的相对性能的有效工具。我们还提出了新的结果适当定义的平均隧穿时间的磁化和计算其有限尺寸标度指数,我们比较的能量隧穿指数的结果,可用于平坦的能量直方图multicanonical合奏。
2007-01-17 cond-mat.stat-mech
Flat histogram method comparison on 2D Ising Model
我们比较了几个平坦的直方图方法应用到二维伊辛模型,包括最近推出的随机近似与动态更新因子(SAD)的方法的收敛性。我们比较这种方法与王-朗道(WL)方法,$1/t$变体的WL方法,和标准随机近似蒙特卡罗(SAMC)。此外,我们考虑一个程序WL,然后是一个“生产运行”与固定的权重,细化熵的估计。据我们所知,这项工作是第一次测试这种方法对其他方法。我们发现,WL其次是生产运行\emph{does}收敛到真实的态密度,在纯WL。其中三种方法稳健收敛:SAD、$1/t$ -WL和WL,然后进行生产运行。其中,SAD不需要\emph{a priori}关于能量范围的知识。这项工作还表明,WL其次是生产运行的性能优于其他形式的WL,同时确保遍历性和细致平衡。
2020-09-15 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Flat-histogram algorithms: optimal parameters and extended application
本文分析了flat-histogram算法的收敛特性,发现SAMC的最优衰减率取决于能量箱数而非能量范围,且直方图平坦度与估计精度相关性有限;结合重要性采样不仅提升状态密度估计精度,还实现了单次模拟中同时研究多种底层系统参数。
2024-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optimized Broad-Histogram Ensembles for the Simulation of Quantum Systems
宽直方图蒙特卡罗模拟中的统计采样效率可以通过优化模拟的扩展系综以获得最快的平衡来显著提高。在这里,我们描述了如何最近开发的反馈算法可以推广到找到优化的采样分布的随机级数展开(SSE)的背景下,定义扩展系综的扩展顺序时,量子系统的模拟。如果选择的更新方法是有效的,如非本地更新的系统经历二阶相变,优化的合奏的特征在于一个平坦的直方图的扩展顺序,如果使用的SSE的可变长度公式。每当更新方法遭受减速时,例如在一阶相变时,反馈算法将权重移向过渡区域中的扩展阶,从而导致非均匀直方图。
2007-09-28 cond-mat.stat-mech
Determining the density of states for classical statistical models: A random walk algorithm to produce a flat histogram
我们描述了一个有效的蒙特卡罗算法,使用能量空间中的随机游走,以获得一个非常准确的估计的经典统计模型的状态密度。当访问能级时,在每一步修改状态密度以产生平坦直方图。通过仔细控制修改因子,我们允许状态密度非常快地收敛到真实值,即使对于大型系统也是如此。该算法对于具有粗糙景观的复杂系统特别有用,因为所有可能的能级都以相同的概率被访问。在本文中,我们将我们的算法应用到一阶和二阶相变,以证明其效率和准确性。我们得到了二维十态Potts模型在$200 \times 200 $以下晶格上和伊辛模型在$256 \times 256$以下晶格上的态密度的直接模拟估计。将这种方法应用于三维$\pm J$自旋玻璃模型,我们估计了零温度下的内能和熵;并且,使用能量和序参数空间中的二维随机行走,我们获得了序参数空间中的(粗糙)正则分布和能量景观。初步数据表明,玻璃化转变温度约为1.2,更广泛地应用该方法可以得到更好的估计。
2001-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
flatIGW - an inverse algorithm to compute the Density of States of lattice Self Avoiding Walks
我们表明,可以使用一个逆算法,称为flatIGW,其步长增长规则的动态调整,要求能量直方图是局部平坦的状态密度(DoS)的格子自回避行走估计。这里,与配置相关联的(吸引)能量被认为与非键合最近邻对(接触)的数量成比例。能量直方图能够显式地指导行走的增长,因为交互式增长行走\cite{IGW}的逐步增长规则根据可用的最近邻站点将进行的接触数对其进行采样。我们已经得到了复杂的Fisher零点对应的DoS,估计正方形晶格行走的各种长度,并定位$θ$温度外推的有限大小的值的实零点到其渐近值,$\sim 1.49$(合理地接近已知值,$\sim 1.50$ \cite{barkema})。
2010-11-03 cond-mat.stat-mech
Nonflat Histogram Techniques for Spin Glasses
我们研究了双峰爱德华-安德森自旋玻璃比较既定的方法,即multicanonical方法,$1/k$ -合奏和平行回火,合奏的方法,其中修改模拟幂律形的能量直方图,而不是平坦的直方图,在标准的multicanonical的情况下。我们表明,通过这种修改的一个显着的速度在平均往返时间方面可以实现所有的晶格尺寸考虑。
2020-11-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Optimal parallelisation strategies for flat histogram Monte Carlo sampling
University of Warwick(华威大学);University of Bristol(布里斯托大学)
本文研究了扁平直方图蒙特卡罗采样的最优并行化策略,通过比较多种方案发现非均匀能量域并行化效果最佳。
2026-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Optimized broad-histogram simulations for strong first-order phase transitions: Droplet transitions in the large-Q Potts model
强一阶相变的数值模拟仍然是一个众所周知的困难的问题,即使是经典系统,由于指数抑制(热)平衡在这样的过渡附近。在缺乏有效更新技术的情况下,在蒙特卡罗模拟中改善平衡的常用方法是将采样统计系综拓宽到正则系综的双峰分布之外。在这里,我们展示了如何最近开发的反馈算法可以系统地优化这种广泛的直方图合奏和显着加快平衡相比,与其他扩展合奏技术,如平面直方图,multicanonical或王朗道采样。作为一个典型的例子,一个强大的一阶过渡,我们模拟的二维Potts模型与Q=250个不同的状态的大型系统。优化的直方图开发了一个独特的多峰结构,从而解决熵障碍和它们相关的相变的相共存区域,如液滴成核和湮灭或液滴带过渡系统与周期性的边界条件。我们通过测量大小为N个自旋的样本的相变的往返时间τ(N,Q)来表征优化的直方图采样的效率。当我们发现小Q \lesssim 50和N \lesssim 40时τ与N的幂律比例关系时,我们观察到大Q时τ与N的指数比例关系的交叉。这些结果表明,尽管系综优化宽直方图模拟不能完全消除超临界减慢在强烈的一级转变。
2010-02-01 cond-mat.stat-mech
Intrinsic convergence properties of entropic sampling algorithms
我们研究了三种平坦直方图模拟方法,Wang-Landau(WL)算法,1/t算法和层析采样(TS)的状态密度和热力学性质的收敛性。在第一种情况下,每次满足平坦直方图条件时,在第二种情况下,在适当的初始阶段之后,在第二个f ~ 1/t中,细化参数f被重新缩放(f -> f/2),而在第三种情况下,f是恒定的(t对应于蒙特卡洛时间)。为了检查这些方法的内在收敛特性,没有与特定模型相关的任何复杂性,我们研究了一个无特征的熵景观,使得对于每个允许的能量E = 1,...,L,则只有一个状态,即对于所有E,g(E)= 1。采样的收敛对应于g(E,t)-> const,因为t ->无穷大,使得g在能量值上的标准偏差sigma_g是总体采样误差的度量。WL算法和TS都不收敛:在这两种情况下,sigma_g都在很长时间内饱和。相比之下,在1/t算法中,sigma_g使\propto衰减1/ \sqrt{t}。修改的TS和1/t程序,其中f \propto 1/t^alpha收敛于0和1之间的alpha值。平坦直方图方法的收敛有两个基本方面:消除g(E)中的初始误差,以及校正过程中积累的采样噪声。对于一个简单的例子,我们证明了分析,使用朗之万方程,这两种错误可以消除,渐近,如果f ~ 1/t^α 0 < α \leq 1。当alpha = 1时,收敛是最优的。对于α \leq 0,采样噪声永远不会衰…
2014-04-02 cond-mat.stat-mech
Microcanonical Approach to the Simulation of First-Order Phase Transitions
微正则系综的推广提出了一个简单的策略,一阶相变的模拟。与平坦直方图方法不同,没有迭代参数优化,也没有长时间等待有序相和无序相之间的隧穿。我们在标准基准测试中测试该方法:Q-states Potts模型(二维Q=10,三维Q=4),在那里我们开发了一个聚类算法。我们为具有超过一百万次旋转的系统获得了准确的结果,优于处理多达数万次旋转的平坦直方图方法。
2006-11-21 cond-mat.stat-mech hep-lat
Improving the efficiency of extended ensemble simulations: The accelerated weight histogram method
我们提出了一种有效的模拟方法,在扩展的合奏,有用的,例如,用于研究复杂的能量景观问题和自由能计算。在这种模拟的主要困难是先验未知的权重参数的估计需要产生平坦的直方图。该方法结合了几个互补的技术,即,吉布斯采样器的参数移动,重新加权程序,以优化数据的使用,和贝叶斯更新允许系统的改进的自由能估计。在一定的限制下,该格式退化为B.E. Belardinelli和V.D. Pereyra [Phys.Rev.E75,046701(2007)]。该方法的性能进行了研究的二维伊辛模型,其中比较与精确的自由能是可能的,和伊辛自旋玻璃。
2012-05-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Stacked Triangular XY Antiferromagnets: End of a Controversial Issue on the Phase Transition
本文利用Wang-Landau平坦直方图Monte Carlo方法证明了XY叠层三角形反铁磁体中的相变明显是一级相变,证实了最新的蒙特卡罗模拟和非微扰重整化群的结果,从而结束了一个长期存在争议的问题.
2007-11-02 cond-mat.stat-mech
A theory for calculating the number density distribution of small particles on a flat wall from pressure between the two walls
表面力仪(SFA)和原子力显微镜(AFM)可以测量液体中基底和探针之间的力曲线。然而,由于缺乏这样的转换理论,力曲线没有被转换为物质上的溶剂分子(胶体颗粒)的数密度分布。最近,我们提出并发展了SFA和AFM的变换理论。在这些理论中,力曲线被转换成两个平壁之间的压力。接着,将压力变换为溶剂分子(胶体粒子)的数密度分布。然而,需要溶剂分子(胶体颗粒)和壁面之间的对势作为计算的输入,并且在以前的理论中使用Kirkwood叠加近似。在这封信中,我们提出了一个新的理论,不使用对势和近似。相反,它利用溶剂分子(胶体颗粒)之间的结构因子,可以通过X射线或中子散射获得。
2017-02-09 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph
Phase Transition in Heisenberg Stacked Triangular Antiferromagnets: End of a Controversy
通过使用Wang-Landau平坦直方图蒙特卡罗(MC)方法对以前从未模拟过的非常大的晶格尺寸进行模拟,我们证明了受挫海森堡堆叠三角形反铁磁体中的相变是一阶的,与早期使用老式方法的MC模拟结果相反。我们的结果支持非微扰重整化群在有效哈密顿量上的结论。它结束了一个长达20年的争议问题。
2008-08-04 cond-mat.stat-mech
Rejection-free cluster Wang-Landau algorithm for hard-core lattice gases
我们引入了一种无排斥、平坦的直方图、聚类算法来确定硬核晶格气体的态密度。我们表明,该算法是能够有效地采样低熵状态,通常是难以访问,即使当每个粒子的排除量是大的。该算法是基于同时蒸发所有的粒子在一个带和重新占据这些网站与一个新的适当选择的配置。我们实现的算法的特殊情况下的硬核格子气中的第一个k次近邻的粒子被排除被占用。结果表明,该算法在正方形和立方格上都能重现k = 1,2,3时的已知结果.我们还表明,相比之下,相应的平面直方图算法,无论是本地移动或无偏集群移动是不太准确,不收敛的系统大小的增加。
2021-10-29 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Two-dimensional lattice polymers: adaptive windows simulations
我们报告了一个数值研究的自避免聚合物的正方形晶格,包括非连续单体之间的吸引力潜力。使用Wang-Landau采样(WLS)与自适应窗口,我们得到的状态密度链的N=300单体和相关的热力学量。该方法使人们能够准确地模拟低温制度,这是几乎无法使用传统的方法。与通常的WLS中定义固定能量窗口不同,该方法使用具有边界的窗口,该边界取决于能量值的集合,在该能量值的集合上,直方图在给定的模拟阶段是平坦的。每次修改因子$f$减小时移动窗口,我们消除了使用固定窗口的模拟中出现的边界效应。
2008-10-04 cond-mat.stat-mech
Accelerating Multicanonical Sampling with Irreversibility
University of North Georgia(北乔治亚大学);Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室)
通过引入不可逆性,加速多-canonical采样方法在寻找基态及基态能量方面取得显著速度提升。
2026-01-26 cond-mat.stat-mech
Improving Wang-Landau sampling with adaptive windows
大型系统的Wang-Landau采样(WLS)需要将能量范围划分为“窗口”,并在每个窗口中加入模拟结果。所得到的态密度(和相关的热力学函数)显示遭受边界效应的晶格聚合物和五态Potts模型的模拟。在这里,我们使用自适应窗口实现WLS。代替定义固定的能量窗口(或Potts模型的能量磁化平面中的窗口),边界位置取决于能量值的集合,在该能量值的集合上,直方图在给定的模拟阶段是平坦的。每次修改因子f减小时移动窗口,我们消除了使用固定窗口的模拟中出现的边界效应。自适应窗口显着扩展的范围内的系统大小,可以可靠地使用WLS研究。
2008-08-08 cond-mat.stat-mech
Boson and fermion dynamics in quasi-one-dimensional flat band lattices
通过精确模拟粒子运动和计算小量子环中的持续电流,研究了准一维晶格中玻色子和费米子动力学之间的差异。我们考虑三种不同的晶格,在紧束缚模型中表现出平坦带。物理实现被认为是一个具有玻色子或费米子原子的光晶格。假设原子间的相互作用是一种短程排斥作用。玻色子和费米子的不同统计导致不同的动力学。由于泡利不相容原理,无自旋费米子很容易被困在平带态中,这阻止了它们相互作用,而玻色子能够将彼此从平带态中推出。
2013-02-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Monte Carlo Sampling in Fractal Landscapes
我们提出了一种平坦直方图蒙特卡罗方法,有效地采样分形景观,如逃逸时间函数的开放混沌系统。这是通过使用一个随机行走的步骤,这取决于通过相关的混沌系统的最大李雅普诺夫指数的景观的高度。通过对Wang-Landau算法的推广,得到了同时构造态密度(逃逸时间分布)和正确步长分布的方法。因此,平均值在多项式计算时间内获得,这比传统均匀采样的指数缩放有了显着的改进。我们的结果是不受限制的相空间的维数,并确认数值尺寸大至30。
2013-05-30 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.comp-ph
Efficiency of Monte Carlo Sampling in Chaotic Systems
本文研究了混沌相空间的复杂性对重要抽样蒙特卡罗模拟效率的影响。我们专注于一个简单的混沌系统中的有限时间李雅普诺夫指数分布的平坦直方图模拟,并分析得到的模拟的计算工作量:(i)规模多项式与有限时间,在通常的均匀采样模拟中获得的指数缩放的巨大改善;和(ii)多项式缩放是次优的,被称为临界减慢的现象。我们表明,临界减速出现,因为有限的可能性,在混沌系统中的Monte Carlo程序发出本地的建议。这些结果在其他方法中仍然有效,并显示了混沌系统的一般属性如何限制蒙特卡罗模拟的效率。
2014-07-20 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.comp-ph
Riemann metric approach to optimal sampling of multidimensional free-energy landscapes
沿着反应坐标或系统参数$λ$探索自由能景观是物理学中高维模型系统(例如大分子或自旋玻璃)的许多研究的核心。在模拟中,这通常需要对构象转变或相变进行采样,但由于能量景观的粗糙度,通常难以实现有效的采样。对于玻尔兹曼分布,交叉率随自由能势垒高度呈指数下降。因此,通过沿着被调谐为使得获得平坦目标分布的$λ$施加人工偏置,可以在模拟中实现指数加速。然而,平坦分布是一个模糊的概念,除非使用适当的度量,并且通常是次优的。在这里,我们提出了一个多维黎曼度量,它考虑到了局部扩散,并重新定义均匀采样,使其在非线性坐标变换下是不变的。我们将该指标与加速权重直方图方法(一种自由能计算和采样方法)结合使用,以自适应地优化采样,以达到指标规定的目标分布。我们证明,对于复杂的问题,如DNA碱基对开放的分子动力学模拟,采样均匀根据度量,这可以计算没有显着的计算开销,提高采样效率的50- 70%。
2018-08-28 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph