Momentum fluctuations in coarse grained systems
乍一看，质量和动量的定义似乎是唯一定义的。然而，我们在这里表明，这种确定性可能会误导许多粗粒度的系统。我们表明，特别是波动的性质，共同定义的动量在粗粒度的方法，如格子气和格子玻尔兹曼不同意的基本定义的动量。在晶格气体的情况下，动量的定义甚至在大波长的限制下会不一致。在短时间内，我们可以给出不同动量测度分布的解析表示，从而充分说明这些差别。
2020-12-17 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Entropy production for coarse-grained dynamics
失去平衡的系统表现出熵的净产生。我们研究了一个随机系统的动力学表示的主方程，可以由福克-普朗克方程在粗粒度，介观描述建模。我们表明，相应的粗粒度熵产生包含的信息微观电流，没有捕获的福克-普朗克方程，因此不能推导出it. We研究一个离散状态和连续状态系统，推导出在这两种情况下的粗粒度修正的熵产生的解析表达式。这一结果阐明了从主方程到描述同一系统的福克-普朗克方程没有信息损失的限制。我们的结果是经得起实验验证，这可能有助于推断一些信息的微观过程。
2019-07-03 cond-mat.stat-mech
Dynamic of a non homogeneously coarse grained system
为了同时研究不同尺度的物质现象，必须描述物质可以被粗粒化到任意水平。已经开发了在静态状态（即，零温度）下这样做的尝试。在这封信中，我们提出了一种方法，导致这样的粗粒度模型的动态。这使我们能够获得温度依赖性和传输特性。利用重整化群理论，在局部热力学平衡的近似下，建立了新的节点间局部势模型。假设这些潜在的节点动力学的平均描述，我们计算热和机械性能。如果这种方法可以充分推广，它可以形成一个分子动力学方法与时间和空间粗粒化的基础。
2002-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Ensuring thermodynamic consistency with invertible coarse-graining
本文提出同时优化粗粒化表示与势能函数，利用图机器学习嵌入原子构型，并引入反演过程及热力学一致性关系，实现以粗粒化采样为条件的严格细粒化采样，在chignolin和丙氨酸二肽上验证了方法的鲁棒性。
2022-10-14 cond-mat.stat-mech
Biological and synthetic membranes: What can be learned from a coarse-grained description?
我们讨论的作用，粗粒度的模型在双层膜的结构和热力学的调查中发挥，我们把它们放在替代方法的背景下。因为它们减少了自由度，并采用简单和软的有效势，粗粒度的模型可以提供相当直接的洞察集体现象在膜上的大的时间和长度尺度。我们提出了一个总结，在这个快速发展的领域的最新进展，并特别注意模型的开发和计算技术。应用粗粒度模型的膜拓扑结构的变化与膜融合利用模拟和自洽场论的研究。
2006-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Statistically consistent coarse-grained simulations for critical phenomena in complex networks
我们提出了一种基于度的粗粒度方法，不仅可以加速复杂网络上的动态评估，而且还满足平衡统计分布和非平衡动态流的一致性条件。对于伊辛模型和易感染的传染病模型，我们明确地引入了这些必要条件，并进一步证明了在退火网络近似下，我们的粗粒度网络构造满足这些条件.最后，我们数值计算表明，粗粒网络上的相变和涨落都与原始网络上的结果吻合得很好。
2010-08-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech nlin.AO
Coarse-grained curvature tensor on polygonal surfaces
使用积分几何的概念，我们提出了一个定义的局部粗粒度的曲率张量，定义良好的多边形表面。这种粗粒度的曲率张量显示出快速收敛到光滑曲面的曲率张量，不仅准确地捕获主曲率，而且还捕获曲率的主方向。由于积分曲率张量的可加性，可以实现粗粒化过程来计算它在多边形的任意补丁。当计算封闭曲面时，积分曲率张量与秩为2的闵可夫斯基张量相同。我们还提供了一个算法来扩展现有的C++软件包，可以用来有效地计算局部曲率张量的三角曲面。
2021-11-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Quantifying the effects of neglecting many-body interactions in coarse-grained models of complex fluids
我们描述了一个通用的模拟方案，用于评估在复杂流体的粗粒度模型中忽略多体效应的热力学后果。该方法利用了这样一个事实，即一个简单的测量结构函数的渐近线提供维里系数的直接估计。将原子详细系统的维里系数与由对势描述的粗粒度版本的维里系数进行比较，可以量化多体效应的作用。该方法适用于两个模型：（i）一个大小不对称的胶体聚合物混合物，和（ii）一个解决方案的星形聚合物。在后一种情况下，粗粒化到一个有效的流体所描述的对潜力被发现忽略了重要方面的真实行为。
2014-01-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coarse Grained Computations for a Micellar System
我们建立，通过粗粒度计算，传统的，连续数值算法（初值问题以及不动点算法）和原子模拟的胶束形成的拉森模型之间的连接。该过程取决于（预期）的演变的一些缓慢，粗粒度的介观观测的MC模拟，和（计算）的时间尺度之间的分离，这些和其余的“奴隶”，快速变量。适当初始化的原子模拟的短脉冲被用来估计（粗粒度的，确定性的）局部动态的可观测量的演变。然后，这些估计反过来又用于通过传统的连续体算法（前向欧拉积分，牛顿-拉夫森不动点计算）加速进化到计算平稳性。这种“无方程”的框架，绕过了显式的，封闭的方程的可观测量（例如状态方程）的推导，可以提供直接的原子/随机模拟和分析其宏观，系统级的后果之间的计算桥梁。
2004-07-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coarse-Grained Modelling Out of Equilibrium
活性物质、响应性（“智能”）材料和在随时间变化的载荷下的材料是不处于热平衡的系统。为了构建这种系统的粗粒度模型，需要整合出随时间演化的微观状态分布。这是一项具有挑战性的任务。作为准备的主题，我们回顾平衡粗粒度的方法，理论和数值，如投影算子形式主义，联合原子模拟，数值重建的内存和马尔可夫状态建模。然后，我们回顾了非平衡粗粒化问题的理论方法的最新进展，特别是，时间相关的投影算子形式化，动态密度泛函理论和功率泛函理论，以及数值方案，以构建显式时间相关的记忆核。
2021-07-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Extrapolation to nonequilibrium from coarse grained response theory
与线性情况相反，非线性响应理论涉及（动力学）细节，这使得应用于许多身体系统具有挑战性。从微观的出发点，我们得到了一个精确的响应理论的一个小数目的粗粒自由度。有了它，外推方案使用近平衡测量来预测远离平衡的性质（这里是二阶响应）。因为它不涉及系统细节，这种方法可以应用于许多身体系统。它是在一个四态模型和近临界伊辛模型说明。
2018-04-11 cond-mat.stat-mech
Hydrophobic interactions with coarse-grained model for water
将积分方程理论应用于水的粗粒模型，研究了疏水溶质间平均力的势。理论被证明是在良好的协议与现有的模拟数据甲烷-甲烷和富勒烯-富勒烯在水中的平均力的潜力，平均力的潜力也被分解成它的熵和熵的贡献。模式耦合理论被用来计算水的自扩散系数，以及一个稀的疏水性溶质的扩散系数，与分子动力学模拟的结果被发现很好的协议。
2011-05-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rate of mutual information between coarse-grained non-Markovian variables
计算两个粗粒度变量之间的互信息率，共同指定一个连续时间马尔可夫过程的问题得到解决。作为一个主要的障碍，粗粒度的变量一般是非马尔可夫的，因此，他们的香农熵率在平稳概率分布的表达式是未知的。提出了一种从单个时间序列估计连续时间隐马尔可夫过程的香农熵率的数值方法。用这种方法，可以确定数字的互信息率。此外，分析上界的互信息率计算一类马尔可夫过程的转移率有一个二部字符。我们的一般结果说明了明确的计算四态网络。
2013-09-30 cond-mat.stat-mech
Coarse-grained patterns in multiplex networks
本文研究了一类新的复用网络模式，它由不同的同质状态集合组成，每个同质状态都涉及到一个不同的层。相关的稳定性图表现出三临界点，作为层间扩散系数的函数。由交替均匀层组成的粗粒度图案通过叠加到底层的全局均匀固定点的非均匀扰动和适当调制层间耦合强度来动态选择。此外，层均匀的固定点可以变成不稳定的机制à la图灵，煽动层内扩散。这类新颖的解决方案丰富了多元化科学领域内所显示的动力学现象的光谱。
2018-01-25 cond-mat.stat-mech
Coarse-Graining and Self-Dissimilarity of Complex Networks
复杂的工程和生物网络是否可以粗粒度地划分为更小、更易于理解的版本，其中每个节点代表原始网络中的整个模式？为了解决这个问题，我们定义粗粒度单元（CGU）作为连接模式，可以作为一个粗粒度网络的节点，并提出算法来检测它们。我们使用这种方法来系统地逆向工程电子电路，从不可理解的晶体管布线中形成可理解的高级映射：首先，建立一个粗粒度版本，其中每个节点都是由几个晶体管组成的栅极。然后，粗粒度网络本身也是粗粒度的，从而产生一个高级蓝图，其中每个节点都是由多个门组成的电路模块。我们也将我们的方法应用于哺乳动物蛋白质信号网络，以找到一个简化的粗粒度网络，其中有三个主要的信号通道对应于交叉相互作用的MAP激酶级联。我们发现，生物和电子网络是“自我异化”，不同的网络模体发现在每个级别。本方法可以用来简化各种各样的有向和无向，自然和设计的网络。
2004-10-18 cond-mat.stat-mech q-bio.MN
Coarse-grained forms for equations describing the microscopic motion of particles in a fluid
流体的微观数密度$\hatρ({\bf x},t)$和动量密度$\hat{\bf g}({\bf x},t)$的运动方程过去已经从表示流体粒子的动力学的相应朗之万方程获得。在目前的工作中，我们平均这些精确的微观动力学方程的局部平衡分布，以获得随机偏微分方程的粗粒密度与光滑的空间和时间的依赖性。特别地，我们考虑相互作用布朗粒子系统微观密度的Dean精确平衡方程，得到动态密度泛函理论的基本方程.在粗晶密度$ρ({\bf x},t)$的热平均方程中，将Dean方程中对裸相互作用势的相关依赖性转化为对密度泛函理论中相应的直接关联函数的依赖性。
2013-03-07 cond-mat.stat-mech
Local Coarse-grained Approximation to Path Integral Monte Carlo Integration for Fermion Systems
本文提出了费米子有限温度路径积分蒙特卡罗模拟中交换的近似处理方法。在该方法中，密度矩阵中由于排列而产生的一些细微细节通过使用粗粒度近似而被平滑或平均。该方法的实用性进行了测试的相互作用费米子在三维谐波井。结果表明，该方法不仅减小了密度矩阵的符号涨落，而且避免了费米子系统在低温下坍缩为玻色子系统。该方法被证实是准确的，当应用于自由粒子。
2009-05-08 cond-mat.stat-mech
Coarse-Grained Counterions in the Strong Coupling Limit
最近的蒙特卡罗模拟（A. G. Moreira和R. R. Netz：Eur. J. E { \bf 8}（2002）33）在强库仑耦合机制中提出了与泊松-玻尔兹曼图像不同的奇怪的反离子静电：当反离子-反离子排斥相互作用远大于反离子-宏观离子吸引时，宏观离子周围的粗粒度反离子分布仅由后者决定，而前者无关紧要。在这里，我们提供了一个解释显然是矛盾的静电数学操纵的强耦合限制。
2020-01-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Coarse-grained molecular dynamics: Nonlinear finite elements and finite temperature
粗粒度分子动力学（CGMD）是一种并行多尺度模型，它将传统的分子动力学（MD）与更粗粒度的外围描述相结合。粗粒区域建模的网格中的配方，概括了传统的有限元建模（FEM）的连续弹性。然而，CGMD完全来自MD模型，并且没有连续参数。因此，它提供了一种平滑的耦合，并提供了对原子区域和粗粒度区域之间耦合时出现的误差的控制。在这篇文章中，我们阐述了制定CGMD，详细描述了如何CGMD应用于非谐固体和有限温度模拟。作为对CGMD的检验，我们详细计算了固体氩和钽的三维声子谱，证明了CGMD比FEM更好地描述了弹性波。我们还提出了弹性波散射计算表明弹性波散射是更良性的CGMD比有限元。我们还讨论了散射的依赖性的属性的网格。我们介绍了一个刚性近似CGMD，消除内部松弛，类似于准连续体技术，并比较它的完整CGMD。
2005-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Coarse-grained hidden entropy production in partially inaccessible quantum jump trajectories
我们考虑一个开放量子系统，其中只有一个子集的所有可能的过渡是可访问的，而其余的是隐藏的直接观察。使用修改后的量子跳跃轨迹的概念，我们引入了粗粒度的隐藏熵，它量化的熵产生的隐藏子系统的条件下，我们的观察的可见部分。可见的和粗粒度的隐藏熵的总和组成的熵产生满足积分涨落定理。根据相互作用的子系统之间连续发生的测量和反馈过程的性质，可见熵可以取负值，在这种情况下，隐藏系统充当麦克斯韦恶魔。我们的结果使我们能够研究自治系统中的量子力学效应，例如我们作为一个说明性的例子介绍的自治量子麦克斯韦恶魔。
2016-09-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
Contrastive Learning of Coarse-Grained Force Fields
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
粗粒度模型已被证明有助于在长时间尺度上模拟复杂系统，以提供对各种过程的分子见解。系统参数化的基本能量函数，或力场，描述系统的不同组成部分之间的相互作用的方法是非常感兴趣的，以确保模拟的准确性。我们提出了一种新的方法，潜在的对比，使有效的学习力场，可以准确地再现与全原子模拟产生的构象分布。势对比法推广了伞形采样的噪声对比估计方法，以更好地了解分子系统的复杂能量景观。当应用于色氨酸笼蛋白质，我们发现，该技术产生的力场，彻底捕获的折叠过程的热力学，尽管在粗粒度模型中只使用$α$ -碳。我们进一步表明，潜在的对比可以应用于大型数据集，这些数据集结合了许多蛋白质的构象集合，以确保粗粒度力场的可转移性。我们预计潜在的对比是一个强大的工具，用于建设通用的粗粒度力场。
2022-05-22 cond-mat.stat-mech cs.AI physics.bio-ph
Autocorrelation study of the Θ transition for a coarse-grained polymer model
通过Metropolis蒙特卡罗模拟的粗粒度模型的柔性聚合物，我们调查如何集成的自相关时间不同的能量和结构量依赖于温度。我们表明，由于临界减慢，极端自相关时间也可以被视为崩溃转变的指标，有助于定位转变点。这对于有限系统特别有用，在有限系统中，响应量（如比热）不一定表现出明显的热活动的明确指示。
2014-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Universal bounds on entropy production from fluctuating coarse-grained trajectories
本文探讨了从波动的粗粒化轨迹中推断熵产的通用界限，总结了随机热力学中基于马尔可夫动力学的不等式方法及其在非平衡稳态系统中的应用。
2025-12-08 cond-mat.stat-mech q-bio.QM
Gene expression dynamics with stochastic bursts: exact results for a coarse-grained model
我们提出了一个理论框架来分析基因表达的动态随机突发。从一个基于个人的模型，充分考虑信使RNA（mRNA）和蛋白质的人口，我们提出了一个新的扩展的联合过程的主方程。由此产生的粗粒度模型降低了系统的维数，仅描述蛋白质群体，同时充分考虑离散和波动的mRNA群体的影响。封闭形式的表达的蛋白质人口的平稳分布和平均首次通过时间的粗粒度模型推导和大规模的Monte Carlo模拟表明，分析准确地描述了基于个人的过程占mRNA人口，在失败的常见的提出的扩散型模型。
2015-08-12 cond-mat.stat-mech q-bio.MN q-bio.QM
Multiscale Modeling of Coarse-Grained Macromolecular Liquids
第一原理多尺度建模方法，这是来自于解决的Ornstein-Zernike方程的粗粒度表示的聚合物液体。该方法是分析性的，因此是可转移的。在这里，它是适用于确定几个聚合物系统的结构，其中有不同的参数值，如分子长度，单体结构，局部灵活性，和热力学条件。当从这个过程中得到的对分布函数进行比较，从一个完整的原子模拟的结果，它显示出定量的协议。此外，多尺度过程准确地捕获大尺度和局部尺度特性，同时保持计算上的优势。
2009-09-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stick boundary conditions and rotational velocity auto-correlation functions for colloidal particles in a coarse-grained representation of the solvent
我们展示了如何通过随机旋转动力学方法实现粗粒度溶剂中球形胶体的棒边界条件。这使我们能够通过直接计算机模拟来测量胶体旋转速度自关联函数。我们发现定量协议与Enskog理论短时间和流体动力学模式耦合理论较长的时间。对于水胶体悬浮液，当胶体半径小于35nm时，Enskog对旋转摩擦的贡献大于流体动力学贡献。
2005-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Understanding Dynamics in Coarse-Grained Models: II. Coarse-Grained Diffusion Modeled Using Hard Sphere Theory
该系列的第一篇论文[J. Chem. Phys. 158，034103（2023）]证明了过量熵标度对细粒度和相应的粗粒度（CG）系统都成立。尽管它的普遍性，一个更准确的测定标度关系是不可能的，由于半经验的性质。在这第二篇论文中，一个解析的过剩熵标度关系推导自底向上CG系统。在单站点CG分辨率，有效的硬球系统的构建，产生几乎相同的动力学特性作为目标CG系统，利用硬球动力学和过剩熵可以解析地表示在液体包装分数。受经典平衡态微扰理论的启发，结合硬球模型在预测过冷液体活化动力学方面的最新进展，提出了一种利用硬球参考流体来理解正常状态下分子液体扩散的新方法.所提出的“波动匹配”被设计成具有与CG系统相同的长波长密度波动幅度（无量纲压缩性）。利用Enskog理论导出了硬球扩散系数的表达式，从而在CG动力学和过剩熵之间建立了一座桥梁。CG扩散系数可以使用各种状态方程粗略估计，并且在运行任何CG模拟之前，也可以准确预测不同温度下的加速CG动态。通过引入另一层粗化，这些发现提供了一种更严格的方法来评估过量熵标度和理解分子流体的加速CG动力学。
2023-01-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Coarse-grained distinguishability of field interactions
信息理论量，如统计可观测性，通常是对所有可想象的可观测量进行优化的结果。然而，物理理论通常并不被认为对所有数学上允许的测量都是有效的。例如，量子场论并不意味着在任意小的尺度上是正确的，甚至是一致的。将这种优化限制到某些可观测量的一般方法是首先通过量子信道粗粒化状态。我们展示了如何计算压缩量子信息度量的粗粒度的平衡态的自由玻色子系统（高斯态），在任意扰动的哈密顿量产生的方向。作为一个例子，我们研究了Klein-Gordon场。如果相空间分辨率与h-bar相比是粗略的，则各种度量变得相等并且计算简化。在这种情况下，我们计算的四次相互作用的可压缩性的尺度依赖。
2018-05-16 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Coarse-grained collisionless dynamics with long-range interactions
我们提出了一个有效的长距离相互作用系统的粗粒度分布函数的演化方程保持非碰撞玻尔兹曼，或弗拉索夫，方程的辛结构。我们首先推导出这样一个方程的一般形式的基础上对称性的考虑。然后，我们明确地推导出一维系统的方程，发现它具有在一般情况下预测的形式。最后，我们使用这样一个方程来预测的阻尼时间的粗粒化尺度的依赖性和数值检验它的一些一维模型，包括哈密顿平均场（HMF）模型，一个标量场与四次相互作用，1-d自引力系统，和自引力环（SGR）。
2020-06-08 astro-ph.GA cond-mat.stat-mech
Coarse-grained Description of Polymer Blends as Interacting Soft-Colloidal Particles
我们提出了一种理论方法，映射到软胶体颗粒的混合物的聚合物共混物。分析介观尺度对分布函数重现良好的数据从联合原子分子动力学模拟的聚烯烃混合物没有拟合参数。该理论准确地恢复了软胶体混合物（液态合金）密度和浓度涨落结构因子的解析表达式。
2004-11-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Insights into DNA-mediated interparticle interactions from a coarse-grained model
DNA功能化粒子在设计复杂的自组装材料方面具有巨大的潜力。从DNA功能化颗粒实现晶体结构的主要障碍预计是将系统捕获在亚稳态无定形状态的动力学障碍。因此，探索颗粒组装过程的分子细节以理解潜在的机制是至关重要的。基于粗粒度模型的分子模拟可以为探索这些细节提供方便的途径。目前大多数DNA功能化颗粒的粗粒度模型忽略了DNA行为的关键化学和结构细节。因此，这些模型在研究实验现象的范围内是有限的。在本文中，我们提出了一个新的粗粒度模型的DNA功能化粒子，它结合了一些所需的功能的DNA行为。这里使用的粗粒度DNA模型提供了明确的DNA表示（在核苷酸水平上）和沃森-克里克碱基对之间的互补相互作用，这导致单链发夹和双链DNA的形成。在我们的模型中，多个互补链之间的聚集也被阻止。我们研究了两个DNA功能化颗粒之间的相互作用，作为DNA接枝密度，DNA的杂交和非杂交部分的长度和温度的函数。计算的自由能作为粒子之间的对距离的函数定性类似于DNA介导的对相互作用的实验测量。
2015-03-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Understanding Dynamics in Coarse-Grained Models: III. Roles of Rotational Motion and Translation-Rotation Coupling in Coarse-Grained Dynamics
本文通过引入转动动力学与平动-转动耦合，利用超额熵标度揭示了FG与CG扩散系数间的普适关系，成功从CG模型中恢复原子级扩散系数，阐明了分子流体动力学的基本联系。
2023-07-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Weak Galilean invariance as a selection principle for coarse-grained diffusive models
伽利略不变性是经典力学的基石。它指出，对于封闭系统的微观自由度的运动方程不改变下伽利略变换不同的惯性系。然而，真实世界系统的描述通常需要粗粒度的模型集成复杂的微观相互作用不可分割的摩擦力和随机力，这本质上违反伽利略不变性。通过研究在不同的框架中的粗粒化过程，我们表明，替代规则-表示为“弱伽利略不变性”-需要满足这些随机模型。我们的研究结果强调，扩散模型在一般情况下不能任意选择的基础上与数据的协议，但必须满足弱伽利略不变性的物理一致性。
2018-06-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Understanding Dynamics in Coarse-Grained Models: IV. Connection of Fine-Grained and Coarse-Grained Dynamics with the Stokes-Einstein and Stokes-Einstein-Debye Relations
本研究通过引入Stokes-Einstein和Stokes-Einstein-Debye关系，解析了粗粒化过程中缺失的旋转运动导致的人为加速问题，提出利用平动信息间接评估有效旋转，并证明无熵CG扩散仅依赖分子形状，为从CG描述恢复FG扩散提供了新方法。
2024-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
DNA Self-Assembly and Computation Studied with a Coarse-grained Dynamic Bonded Model
我们在定向动态键合框架下研究了DNA自组装和DNA计算。Svaneborg，Comp.Phys.Comm.183，1793（2012）{]}。在我们的模型中，单个核苷酸或结构域由单个相互作用位点表示。互补位点可以在模拟过程中可逆地杂交和去杂交。该键动力学诱导角键和二面角键的动力学，其模拟了化学结构对杂化动力学的集体效应。我们使用的DNA模型进行模拟的自组装动力学的DNA四面体，二十面体，以及链置换操作中使用的DNA计算。
2012-06-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
