Comparing parallel and simulated tempering enhanced sampling algorithms at phase transition regimes
两种重要的增强采样算法，模拟（ST）和并行（PT）回火，通常使用遍历模拟可能难以实现时，例如，由于相空间分离的大自由能障碍。对于一阶相变周围的系统也是如此，这种情况在文献中仍然没有充分探讨这种方法。在这篇文章中，我们做了一个比较研究之间的PT和ST的伊辛（一个格子气体的流体语言）和BEG（一个格子气体与空位）模型在相变制度。我们表明，虽然这两种方法是等价的，在足够长的模拟的限制，PT是更有利的ST相对于所有的分析：收敛到平稳性;频率的隧道相位之间的共存;和时间位移的热力学量的关联函数的衰减。定性参数，为什么人们可能会期望更好的结果，从PT比ST附近的相变条件也提出。
2010-11-10 cond-mat.stat-mech
Efficient simulated tempering with approximated weights: Applications to first-order phase transitions
模拟回火（ST）在过去的几年里吸引了大量的关注，由于它的能力，使系统具有复杂的动力学逃离由大熵障碍分离的区域。然而，其性能强烈依赖于基本成分，例如温度集及其相关权重的选择。由于权重评估不是微不足道的任务，Park和Pande（Phys. Rev. E { \bf 76}，016703（2007））提出了一种替代的近似方法来规避该困难。在这里，我们提出了一个详细的研究这个过程中，通过比较其性能与精确（自由能）的权重和其他方法，其依赖于总副本数$R$和温度设置。上述思想在四个不同的晶格模型中进行了分析，这些模型呈现出强的一阶相变，因此构成了算法性能至关重要的理想示例。在所有情况下，我们的研究结果表明，近似的权重工作正常的政权较大的$R$的。另一方面，对于足够小的$R$，其性能会降低，并且系统无法正确穿越自由能垒。最后，为了估计可靠的温度设置，我们考虑在Comp. Phys. Comm. { \bf 128}，2046（2014）中提出的简单协议。
2015-08-10 cond-mat.stat-mech
Determining efficient temperature sets for the simulated tempering method
在统计物理学中，回火方法的效率在很大程度上取决于成分，如副本$R$的数量，权重因子的可靠确定和所使用的温度${\mathcal T}_R = \{T_1, T_2, \ldots, T_R\}$的设置。特别是对于模拟回火（SP）--由于其一般性和概念简单而有用--后一方面（与实际$R$密切相关）可能是在相空间的某些区域中显示亚稳性和捕获问题的关键问题。为了确定${\mathcal T}_R$导致精确的热力学估计并且仍然试图最小化模拟计算时间，这里考虑ST的固定交换频率方案.从感兴趣的温度$T_1$，选择连续的$T$，使得任何相邻对$T_r$和$T_{r+1}$之间的交换频率具有相同的值$f$ .通过改变$f$并通过相对便宜的测试分析${\mathcal T}_R$（例如，时间向稳定状态衰减），确定了最佳情况，在该最佳情况下，仿真更快且更均匀地访问相空间的相关部分。作为例证，该建议被应用到三个晶格模型，BEG，Bell-Lavis，和Potts，在极端的一阶相变的困难的情况下，总是给出非常好的结果，即使是$R=3$。此外，比较与其他协议（恒定熵和算术级数），以选择设置${\mathcal T}_R$。固定的交换频率的方法被发现是一贯优越的，特别是对小$R$的。最后，不同的情况下，处方可能是有帮助的（在二阶过渡和平行回火方法）进行了简要讨论。
2014-08-29 cond-mat.stat-mech
Fast free-energy estimation for complex systems with nonreversible simulated tempering
Nagoya University（名古屋大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本文提出一种结合Wang-Landau反馈的非可逆模拟回火算法，通过温度空间非可逆动力学和多次温度更新加速自由能估计，并在三维Edwards-Anderson自旋玻璃模型中验证其精度和效率。
2026-10-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Two-dimensional simulated tempering for the isobaric-isothermal ensemble with fast on-the-fly weight determination
我们提出了一种方法来扩展的快速飞行重量测定方案模拟回火到二维空间，不仅包括温度，而且压力。在模拟回火仿真过程中，根据梯形法则，温度更新和压力更新的权重参数独立地进行自更新。为了测试该算法的有效性，我们将我们提出的方法应用于显式水中的肽类物质，chignolin。在将所有权重参数设置为零之后，在仿真期间快速确定权重参数。模拟实现了在整个温度-压力空间中的均匀随机行走。
2020-09-25 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
First-order phase transitions: A study through the parallel tempering method
研究了{ \it平行回火方法}（PT）在一级相变研究中的适用性.在这种方法中，同一系统的副本在不同的温度下同时模拟，并且两个随机选择的副本的配置可以偶尔互换。我们应用PT的布卢姆-金刚砂-格里菲斯（BEG）模型，它显示出较强的一级转变在低温下。一个精确的估计共存线，揭示了PT可能是一个成功的工具，表征不连续的过渡。
2008-10-08 cond-mat.stat-mech
Application of Simulated Tempering and Magnetizing to a Two-Dimensional Potts Model
我们将模拟回火磁化（STM）方法应用于外磁场中的二维三态Potts模型，以进一步研究STM的适用性。温度以及外部场被视为动态变量更新过程中的STM模拟。在我们获得了几种晶格尺寸$L$（直到$160\times 160$）的足够信息之后，我们还进行了一些常规的大晶格的正则模拟，特别是为了说明Potts模型在外场中随着$L$的增加的交叉行为。通过外推STM获得的详细信息，选择了较大晶格尺寸模拟的温度和外场。我们仔细分析了交叉标度在相变相对于晶格尺寸以及温度和外场。在模拟中清楚地观察到与理论预测一致的交叉行为。
2012-12-13 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Feedback-optimized parallel tempering Monte Carlo
我们介绍了一种算法，系统地提高并行回火蒙特卡罗模拟的效率，通过优化模拟的温度设置。我们的方法是密切相关的，最近推出的自适应算法，优化广义宽直方图蒙特卡罗模拟的模拟统计合奏。通常，温度设置以这样的方式选择，使得相邻温度之间的副本交换的接受率与温度无关并且足够大以确保频繁交换。在本文中，我们表明，通过选择的温度与一个修改版本的优化集成反馈方法，我们可以最大限度地减少最低和最高温度之间的往返时间，有效地提高了并行回火算法的效率。特别地，优化的温度设置中的温度密度在模拟的“校验”处增加，例如相变。反过来，在优化的温度系综中，接受率现在依赖于温度。我们通过研究二维伊辛铁磁体和二维全阻挫伊辛模型说明了反馈优化的并行回火算法，并简要讨论了可能的反馈方案，需要配置的平均系统，如自旋玻璃。
2006-03-30 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Infinite Switch Simulated Tempering in Force (FISST)
细胞中的许多蛋白质能够感知和响应皮牛顿尺度力，在这种情况下，构象变化很小，但对生物过程很重要。为了高效和有效地采样这些蛋白质对小力的响应，将需要增强的采样技术。在这项工作中，我们推导，实施，并评估一个有效的方法，同时采样的结果施加任何恒定的拉力在指定范围内的分子系统的利益。我们从力的模拟回火开始，力作为一个集体变量的线性偏置施加到系统的哈密顿量上，系数作为一个连续的辅助自由度。我们推导出一个平均集体变量相关力的公式，该公式取决于一组权重，这些权重是在整个模拟过程中动态学习的，反映了力无限快速变化的极限。然后，这些权重可以用于追溯计算指定范围内任何力下的任何可观察值的平均值。该技术是基于最近的工作，推导出类似的方程的无限开关模拟回火温度，这表明无限开关限制是最有效的采样。在这里，我们证明了我们的方法在用户定义的力范围内的所有力下准确地同时对分子系统进行采样，并展示了它如何作为增强的采样工具，用于拉伸方向使零力下的低自由能状态不稳定的情况。该方法在PLUMED开源采样库中实现，并将与PLUMED开源采样库一起免费分发，因此可以很容易地应用于使用广泛的分子动力学软件包的问题。
2019-10-30 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Generalized Ensemble and Tempering Simulations: A Unified View
从基本的主方程，我们推导出一维随机过程，描述广义系综模拟以及回火（模拟和并行）模拟。所得到的表示是一维Fokker-Planck方程或一维链上的跳跃过程的形式。特别是，我们讨论了条件下，这些表示是有效的近似马尔可夫描述的随机游动在序参量或控制参数空间。它们可以统一讨论每个空间上的定常分布以及流过每个空间的定常流。我们证明，优化的流量是相当于最小化的第一次穿越时间的空间，并讨论我们的结果优化模拟的后果。最后，我们指出了这些表示的条件下，打破遍历的局限性。
2007-01-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-lat
Extended Ensemble Monte Carlo
“扩展的Ensemble Monte Carlo”是一个通用术语，表示一组算法，现在在物理和统计信息处理的各个领域都很流行。交换蒙特卡罗（Metropolis-Coupled Chain，并行回火）、模拟回火（Expanded Encyclopedia Monte Carlo）和多规范蒙特卡罗（Multicanonical Monte Carlo，自适应伞形采样）是该家族的典型成员。在这里，我们给出了一个跨学科的调查，这些算法，特别强调了巨大的灵活性的基本思想。在第2节中，我们讨论了扩展的Ensemble Monte Carlo的背景。在第3、4和5节中，给出了三种类型的算法，即，介绍了交换蒙特卡罗法、模拟回火法、多正则蒙特卡罗法。在第六节中，我们介绍了Swendsen和Wang提出的蒙特卡罗算法。特殊用途扩展集成的构建策略将在第7节中讨论。我们要强调的是，一个扩展不一定局限于能量或温度的空间。甚至非物理（不可实现）的配置可以包括在合奏，如果所得到的快速混合的马尔可夫链抵消增加的采样过程的成本。多变量（多分量）扩展在许多示例中也是有用的。在第八节中，我们给出了一个关于扩展系综的综述，其状态空间的维数是动态变化的。在附录中，我们讨论了三种类型的扩展集成算法的优点和缺点。
2001-06-07 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech hep-lat
Critical Behavior of the Three-Dimensional Ising Spin Glass
我们用平行回火方法模拟了三维螺旋几何中具有二元耦合的伊辛自旋玻璃模型。最大的晶格（L=20）已被研究使用专用计算机（SUE机）。我们已经得到，测量的相关长度在临界区域，一个强有力的证据，二阶有限温度相变排除其他可能的情况下，如Kosterlitz无相变。精确值的$ν$和$η$临界指数也提出。
2000-09-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Stochastic effects in real and simulated charged particle beams
本文研究带电粒子束中电荷颗粒性引发的随机涨落力，将Vlasov平滑场框架扩展为不可逆统计力学描述，并解析揭示发射度增长受摩擦系数与温度各向异性控制，且经模拟验证。
2023-03-22 cond-mat.stat-mech physics.acc-ph
Ensemble annealing of complex physical systems
用于模拟复杂物理系统或解决困难的优化问题的算法通常采用退火过程。退火算法不是在目标温度下模拟系统，而是从足够高的温度开始，以确保遍历性，并逐渐降低温度，直到达到目标温度。这种思想被用于流行的算法，如并行回火和模拟退火。退火方法的一个普遍问题是它们需要一个温度表。选择良好平衡的温度计划可能是繁琐和耗时的。不平衡的调度会对退火算法的收敛性、运行时间和成功性产生负面影响。本文概述了一个统一的框架，集成退火，结合模拟退火，直方图重新加权和嵌套采样的概念，在热力学控制的想法。模拟退火同时模拟物理系统并估计其状态密度。温度不是根据预先确定的时间表降低，而是自适应地降低，以便在连续的集合之间保持恒定的相对熵。在温度阶梯上的每一步之后，都会更新状态密度的估计并选择新的温度。包埋退火具有很强的实用性和广泛的适用性。这说明了各种系统，包括伊辛，波茨，和蛋白质模型。
2015-03-31 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph physics.data-an
