High frequency limit for a chain of harmonic oscillators with a point Langevin thermostat
本文考虑一个无限长的耦合谐振子链，其原点具有一个朗之万恒温器。在高频极限下，我们建立了恒温器散射波能量的反射-透射系数。令我们惊讶的是，即使恒温器的波动是随时间变化的，散射也不会耦合不同频率的波能。
2018-06-06 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Advanced Langevin thermostats: Properties, extensions to rheology, and a lean momentum-conserving approach
本文综述并扩展了朗之万恒温器，通过渐近分析推导了高精度方案，并提出了彩色和动量守恒的新型恒温器，证明了其优于全局动能控制。
2025-06-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Comparison of different thermostats in the Holstein model
本研究对比Holstein模型中Langevin恒温器与哈密顿系统的电荷动力学模拟，发现二者极化子解离的热能NT范围一致，高温下结果相近且符合遍历假说。
2023-10-08 cond-mat.stat-mech
On the relaxation rate of short chains of rotors interacting with Langevin thermostats
在这个简短的说明中，我们考虑一个系统的两个转子，其中一个与朗之万热浴相互作用。我们表明，系统放松到其不变的措施（稳态）不快于拉伸指数$\exp(-c t^{1/2})$。这表明，本作者和J. P. Eckmann对于短转子链是最佳选择。
2017-06-21 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Langevin thermostat for robust configurational and kinetic sampling
我们重新制定了Grønbech-Jensen和Farago（GJF）的算法，用于恒温下的Langevin动力学模拟。GJF算法在分子动力学模拟中已经变得越来越流行，因为它提供了鲁棒的（即，对时间步长的变化不敏感）和具有比其他朗之万恒温器更大的时间步长的相空间的精确配置采样。在原始的推导[摩尔。Phys. { \bf 111}，983（2013）]，该算法被公式化为具有现场速度变量的速度-Verlet型积分器。在这里，我们重新制定它作为一个半步速度变量的蛙跳计划。与原始形式相比，重新公式化的形式还提供了诸如平均动能等动能测量的鲁棒且准确的估计。我们分析证明，新提出的算法给出了精确的配置和动力学温度的谐振子的任何时间步长小于Verlet稳定极限，并使用计算机模拟来证明强非线性系统的配置和动力学的鲁棒性的算法。GJF恒温器的新配方的这种性质使其在计算机模拟中的实施非常有吸引力。
2019-03-07 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Stochastic thermostats: comparison of local and global schemes
我们表明，最近推出的随机恒温器[J. Chem. Phys. 126（2007）014101]可以被认为是一个全球版本的朗之万恒温器。我们比较了全球计划和当地的一个（朗之万）从正式的角度来看，并通过实际计算模型Lennard-Jones液体。在与本地计划的差异，全球恒温器保留了广泛的耦合参数的动态特性，并允许更快的相空间采样。
2008-03-31 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Stochastic Differential Equation for a System Coupled to a Thermostatic Bath via an Arbitrary Interaction Hamiltonian
本文提出一种适用于任意相互作用哈密顿量的开放系统随机微分方程普适公式，将相互作用信息编码为平均力和位置依赖阻尼系数，并揭示了传统朗之万方程在平移不变性与热浴粒子不相交可分性两个条件下仍可恢复，从而解释了实验普遍符合朗之万描述的原因。
2023-09-27 cond-mat.stat-mech
Configurational Temperature Control for Atomic and Molecular Systems
导出了一种适用于完整约束分子的新构型温度恒温器。该恒温器具有一组简单的运动方程，可以在位置和动量空间中生成正则系综，通过空间坐标均匀地作用，并且本质上不违反约束。我们的新的构型恒温器是密切相关的动力学温度Nose-Hoover恒温器与反馈耦合到位置变量通过一个项成比例的净分子力。我们验证恒温器通过比较平衡的静态和动态量的正癸烷分子的流体下的构型和动力学温度控制。有关的实用方面的实施新的恒温器在分子动力学代码和潜在的应用进行了讨论。
2007-09-11 cond-mat.stat-mech
Molecular dynamics investigations on a quantum system in a thermostat
用分子动力学方法研究了一维谐振子势中费米子的模型量子系统。虽然在量子力学中不能像在Nose-Hoover-thermostat中那样使用均分定理，但是可以将额外的自由度耦合到系统，其充当温度计并且通过复杂的时间步长将系统驱动到期望的温度。
1997-12-16 cond-mat.stat-mech
Failure of deterministic and stochastic thermostats to control temperature of molecular systems
研究了分子动力学模拟中的遍历性和“热溶剂/冷溶质”问题。虽然动力矩和受激Nosé-Hoover方法提高了谐振子系统的遍历性，但这两种方法在二元液体系统中都表现出“热溶剂/冷溶质”问题。这些结果表明，提高遍历性的装置不能解决“热溶剂/冷溶质”问题。
2017-06-09 cond-mat.stat-mech
Complete Set of Stochastic Verlet-Type Thermostats for Correct Langevin Simulations
我们提出了一套完整的随机Verlet型算法，可以提供正确的统计措施，在离散时间Langevin系统的构型和动力学采样。该方法是一个蛮力一般表示的Verlet算法与自由参数系数，确定通过要求正确的玻尔兹曼采样线性系统，无论时间步长。其结果是一组统计上正确的方法给出了一个自由的功能参数，它可以被解释为一个时间步长的速度衰减因子。我们定义的统计特性，真正的现场$v^n$和真正的半步$u^{n+\frac{1}{2}}$速度，并使用这些定义为每个统计正确的Stormer-Verlet方法找到一个独特的相关的半步速度表达式，这产生正确的动力学麦克斯韦-玻尔兹曼统计线性系统。它表明，没有其他类似的，统计上正确的现场速度存在。我们进一步讨论的使用和功能的有限差分速度定义，既不是真正的现场，也不是真正的半步。这组方法以方便和常规的随机Verlet形式编写，这些形式适合于直接实现，例如，分子动力学应用。我们突出了几个具体的例子，并通过全面的Langevin模拟简单的非线性振荡器和复杂的分子动力学的算法进行验证。
2019-09-10 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Efficient stochastic thermostatting of path integral molecular dynamics
路径积分分子动力学（PIMD）方法提供了一种计算凝聚相体系量子力学结构和热力学性质的方便方法，但代价是在体系的物理振动之上引入一组额外的高频简正模。有效地采样如此宽的频率范围提供了相当大的恒温挑战。在这里，我们介绍了一个简单的随机路径积分朗之万方程（PILE）恒温器，利用自由路径积分正常模式频率的分析知识。我们还应用了最近开发的基于广义朗之万方程（GLE）的有色噪声恒温器，该恒温器自动实现了类似的频率优化采样。这些恒温器的采样效率相比，更传统的Nosé-胡佛链（NHC）恒温器的一些物理相关的性能的液体水和氢在钯系统。几乎在每一种情况下，新的PILE恒温器被发现执行以及NHC恒温器，同时允许计算更有效的实施。GLE恒温器也被证明是非常强大的，在所有考虑的情况下提供接近最佳的采样效率。我们怀疑，这些简单的随机恒温器，因此，在许多未来的PIMD模拟中找到有用的应用。
2010-09-06 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
The G-JF Thermostat for Accurate Configurational Sampling in Soft-Matter Simulations
我们实现了统计上健全的G-JF恒温Langevin动力学模拟到ESPREesSo分子包的大规模模拟软物质系统。实施的集成方法进行测试，目前使用的分子包在模拟流体双层膜的积分器。而后者表现出的采样统计，随着积分时间步长dt增加的偏差，前者重现近正确的配置统计所有dt的稳定范围内的模拟。我们的结论是，非常温和的修改现有的代码，可以显着提高性能的统计抽样使用朗之万恒温器。
2016-02-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Fluctuating hydrodynamics for driven granular gases
研究了在稀极限下受随机恒温器加热的颗粒气体。从控制关联函数演化的动力学方程出发，构造了Boltzmann-Langevin方程。分析了相应的线性化Boltzmann-Fokker-Planck算符的谱，导出了流体动力学极限下的横向脉动速度方程。噪声项（朗之万力）因此在微观上是已知的，并且包含两个项：一个来自恒温器，另一个来自波动压力张量。在与自由冷却情况的差异，噪声被发现是白色的，其幅度进行评估。
2009-10-13 cond-mat.stat-mech
Study of Critical Dynamics in Fluid via Molecular Dynamics in Canonical Ensemble
为了证明恒温器在流体动态临界现象研究中的实用性，我们给出了表现出液-液相变的二元Lennard-Jones流体输运性质的结果。从分子动力学模拟的正则系综，与各种恒温器的结果进行了比较，从微正则系综。据观察，Nosé-Hoover和耗散粒子动力学恒温器是有用的相互扩散系数和剪切粘度的计算。然而，Nosé-Hoover恒温器对于本体粘度的研究似乎是不够的。
2015-12-04 cond-mat.stat-mech
Nonextensive Itô-Langevin Dynamics
我们研究了非广延热统计学范围内一致的伊藤-朗之万动力学的推广。相应的随机微分方程被证明是连接到一个广泛的类的非线性福克-普朗克方程描述相关的异常扩散分形。提出了一个广义中心极限定理，以证明如何出现这样的方程作为一个相关的随机变量的限制。在这样做的时候，我们连接相关的异常扩散在数学上的声音的方式微观和宏观的描述，并在解释为什么$q$ -高斯分布经常出现在自然界中的一些光。
2022-07-13 cond-mat.stat-mech
Off-equilibrium Langevin dynamics of the discrete nonlinear Schroedinger chain
合适的朗之万恒温器介绍，这是能够控制的温度和化学势的一维晶格的非线性薛定谔振荡器。由此产生的非平衡静止状态，然后在两个极限情况下（低温和大颗粒密度），其中的动态可以映射到一个耦合的转子链与外部扭矩。其结果是，一个有效的动力学定义的温度可以引入和一般的微正则（全球）定义相比。
2013-08-21 cond-mat.stat-mech
A Thermostat for Molecular Dynamics of Complex Fluids
一个恒温器的Nose-Hoover型，基于相对速度和局部定义的温度，提出。恒温器是动量守恒和伽利略不变的，这应该使它适用于耗散粒子动力学模拟，以及非平衡分子动力学模拟。
2006-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Advanced Thermostats for Molecular Dynamics
该研究基于严格 Langevin 动力学提出分子动力学高级恒温器，利用摩擦张量刻画热浴各向异性与非均匀性，并兼顾相对论动力学和非线性摩擦效应。
2023-10-02 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Multicanonical molecular dynamics by variable-temperature thermostats and variable-pressure barostats
从平坦的能量或密度分布中取样已被证明在平衡具有大能垒的复杂系统中是有用的。几个恒温器和恒压器被提出来采样这些平坦分布的分子动力学。这些方法使用在热力学控制器中动态更新的可变温度或压力。这些方法说明了一个Lennard-Jones系统和基于结构的蛋白质模型。
2012-12-12 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Thermostat for a relativistic gas
采用分子动力学模拟方法，对具有软势的三维相对论气体进行了不同相互作用和粒子质量的模拟。在所有情况下，速度分布在数值上都与尤特纳分布一致。我们展示了如何将相对论性气体耦合到恒温器上来模拟给定温度T下的正则系综。恒温器的行为作为一个功能的热惯性和其适当的范围进行了研究，通过评估的动能波动。
2020-08-28 cond-mat.stat-mech
From Molecular Dynamics to hydrodynamics - a novel Galilean invariant thermostat
本文提出了一种新的恒温器适用于任何基于粒子的动态模拟。每对粒子要么（以概率P）被成对的Lowe-Andersen恒温器恒温，要么（以概率1-P）被这里介绍的恒温器恒温，这是基于类似于Nose-Hoover恒温器的成对相互作用。当成对的Nose-Hoover恒温器占主导地位时（低P），液体具有高扩散系数和低粘度，但是当Lowe-Andersen恒温器占主导地位时，扩散系数低并且粘度高。这种新颖的Nose-Hoover-Lowe-Andersen恒温器是伽利略不变量的，并且保持了系统的总线动量和角动量，这是由于每对粒子之间的相互作用力是成对加性和中心的。我们通过模拟表明，这个恒温器也保持流体力学。对于P=0的（非相互作用）理想气体，扩散系数发散，粘度为零，而对于P>0，它有一个有限值。通过调整概率P，施密特数可以按数量级变化。与所需值的温度偏差至少比耗散粒子动力学（DPD）小一个数量级，而系统的平衡性质被很好地再现。这种恒温器的应用包括所有标准的分子动力学模拟稠密液体和固体与任何类型的力场，以及流体动力学模拟的多相系统有很大不同的体积粘度，包括表面粘度，稀释气体和等离子体。
2005-02-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Remarks about the thermostatistical description of the HMF model Part II: Phenomenology of Relaxation Dynamics
在一般概述的哈密顿平均场模型的弛豫动力学的一些功能，其平衡热力学性质被用来改写的平衡制度的能量低于临界点$u_{c}=0.75$在一个有效的动态共存之间的一个集群和一个气相，其存在可能与观察到的大弛豫时间时，$u_{1}<u<u_{c}$，与$u_{1}=0.5$。从假设\textit{parametric resonance}是微观机制，允许粒子之间的能量交换在碰撞制度，一个唯象的Fokker-Planck方程的基础上的Langevin方程与乘性噪声的建议，以描述该系统的碰撞弛豫向其最终平衡，这支持了以下的依赖关系的碰撞弛豫时标$τ_{cr}=τ_{0}N\equiv\sqrt{IN/g}$ .
2009-10-15 cond-mat.stat-mech
Comments on the validity of the non-stationary Generalized Langevin Equation as a coarse-grained evolution equation for microscopic stochastic dynamics
我们最近表明，在热平衡之外的系统中，粗粒度可观测量的动力学由非稳态广义朗之万方程控制[J. Chem. Phys. 147，214110（2017），J. Chem. Phys. 150，174118（2019）]。我们在这两篇文章中提出的推导是基于微观自由度的动力学是确定性的假设。在这里，我们将讨论扩展到随机微观动力学。非定常广义朗之万方程也适用于随机过程的事实意味着，设计用于估计该方程的记忆核、漂移项和波动力项的方法以及设计用于数值传播该方程的方法，可以应用于采用随机恒温器或恒压器的分子动力学模拟中获得的数据。
2021-05-20 cond-mat.stat-mech
Replica-Exchange Molecular Dynamics Simulations for Various Constant Temperature Algorithms
在复制交换分子动力学方法中，在每个复制品中进行恒温分子动力学模拟，通常在复制品交换后重新调整每个粒子的动量。这种重新标度的方法以前只适用于高斯约束方法。在这封信中，我们提出了其他四个常用的恒温算法，即朗之万动力学，安德森算法，Nosé-Hoover恒温器，Nosé-Poincaré恒温器的动量重新标度公式。用一个小的生物分子系统测试了这些重新标度方法的有效性，结果表明，适当的动量重新标度是必要的，以获得正确的结果，在典型的合奏。
2010-04-12 cond-mat.stat-mech
Efficient multiple time scale molecular dynamics: using colored noise thermostats to stabilize resonances
多时间尺度分子动力学通过比快速运动更少地更新慢运动来提高计算效率。然而，在实践中，最大的外部时间步长可能不受物理力的限制，而是受快模式和慢模式之间的共振的限制。在本文中，我们表明，这个问题可以通过使用一个简单的色噪声恒温计划，选择性地针对系统中的高频模式来缓解。对于两个样本的问题，灵活的水和溶剂化的丙氨酸二肽，我们证明，这允许使用大的外部时间步长，同时仍然获得准确的采样和最小化的动态扰动。此外，这种方法被证明是可比的约束快速运动，从而提供了一种替代分子动力学的约束。
2010-11-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Adaptive Thermostats for Noisy Gradient Systems
University of Edinburgh（爱丁堡大学）
本文研究了在高维空间中近似识别为梯度系统的概率测度采样数值方法，提出了一种改进的自适应 Langevin/stochastic gradient Nosé--Hoover thermostat 方法，提高了数值效率，并继承了超收敛性质。
2016-03-06 cond-mat.stat-mech cs.NA math.NA
A unified thermostat scheme for efficient configurational sampling for classical/quantum canonical ensembles via molecular dynamics
我们展示了一个统一的二阶计划，用于构造简单，鲁棒和准确的算法，典型的恒温器的配置采样的规范合奏。当使用朗之万动力学，该计划导致BAOAB算法，最近已经调查。我们表明，该计划也是有用的其他类型的恒温器，如安德森恒温器和Nosé-胡佛链。两个一维模型和三个典型的现实分子系统，范围从气相，团簇，凝聚相的数值例子中使用的演示。在分子动力学中（当使用相同的时间间隔时），无论应用哪种类型的恒温器，用于估计坐标相关性质的准确度可以增加一个数量级。该方案是特别有用的路径积分分子动力学，因为它始终提高效率，为任何类型的恒温器的所有热力学性质的评估。
2017-07-17 cond-mat.stat-mech physics.atm-clus physics.bio-ph
Work fluctuation theorems for harmonic oscillators
在涨落定理的框架内，从实验和理论上研究了与恒温器接触并被外力驱动而脱离平衡的振荡器的功涨落。振子动力学模型由二阶朗之万方程。瞬态和稳态涨落定理都成立，有限时间修正与一阶Langevin方程的有限时间修正有很大不同。还研究了振荡器的周期强迫，它提出了新的和意想不到的短时间收敛。在所有情况下，给出了解析表达式。
2006-03-30 cond-mat.stat-mech
Langevin dynamics with spatial correlations as a model for electron-phonon coupling
随机朗之万动力学传统上被用作描述非平衡过程的工具。当在具有集体模式的系统中使用时，传统的朗之万动力学不加区别地松弛所有模式，而不管它们的波长。我们提出了一个广义的朗之万动力学，可以捕捉集体模式和浴之间的差分耦合，通过引入空间相关性的随机力。这使得建模的电子子系统在金属作为一个广义朗之万浴赋予局部性的概念，大大提高了双温模型的能力。这里提出的空间相关性的具体形式产生了固体中电子-声子耦合产生的弛豫的物理波矢和偏振依赖性。我们表明，由此产生的模型可以用于描述的路径平衡的离子和电子，也作为一个恒温器采样的平衡正则系综。通过扩展，这里提出的模型族可以一般地应用于任何致密系统、固体、合金和致密等离子体。作为一个例子，我们应用该模型研究了电子-离子双温Ni晶体的非平衡动力学。
2018-06-04 cond-mat.stat-mech
Influence of Boundaries and Thermostatting on Nonequilibrium Molecular Dynamics Simulations of Heat Conduction in Solids
非平衡分子动力学（NEMD）已被广泛地用于研究许多材料在不同长度尺度下的热输运。在该方法中，两个不同温度的局部恒温器用于产生具有恒定热流的非平衡稳态。传统上，有限系统的热导率被计算为热通量与从远离局部恒温器的温度曲线的线性部分提取的温度梯度之间的比率。在这里，我们表明，与适当选择的恒温器，温度分布的非线性部分实际上不应该被排除在热传输计算。我们比较NEMD结果对那些从原子的格林函数方法在弹道制度，和那些从均匀非平衡分子动力学方法在弹道扩散制度。这些比较表明，在所有的运输制度，应该直接计算的热传导从热源和散热器之间的温度差，如果需要的话，将其转换为导热系数乘以系统长度。此外，我们发现，Langevin恒温器优于Nosé-Hoover（链）恒温器在NEMD模拟，因为它的随机性和局部性。我们表明，这是特别重要的研究不对称的碳基纳米结构，其中的诺斯-胡佛恒温器可以产生文物，导致非物理热整流。随着原子间相互作用势的准确性的迅速提高，我们的发现对于从纳米级热输运的分子动力学模拟中获得正确的结果是重要的。
2019-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Understanding Molecular Dynamics with Stochastic Processes via Real or Virtual Dynamics
结合随机过程的分子动力学为计算化学、生物和材料体系的结构和热力学性质提供了一种方便的方法。结果表明，我们为朗之万方程提出的虚动力学情况[J. Chem. Phys. 147，184104（2017）]原则上也存在于其他类型的随机恒温器中。作为示例，研究了Andersen恒温器的推荐中间方案[J. Chem. Phys. 147，034109（2017）]。分析和数值计算结果表明，在高碰撞频率极限下，真实动力学和虚拟动力学的特征相关时间接近同一平台，但在很宽的范围内，采样的精度和效率对碰撞频率的值相对不敏感。在我们比较了Andersen恒温器和Langevin动力学的行为之后，我们提出了一个启发式的示意图来理解具有分子动力学的有效的随机恒温过程。
2018-01-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Nuclear quantum effects in solids using a colored-noise thermostat
我们提出了一种方法，基于一个非马尔可夫朗之万方程，包括量子修正的经典动力学的离子在准谐波系统。通过适当地拟合噪声的关联函数，人们可以改变作为振动频率的函数的位置和动量的波动，并拟合它们，以便再现量子力学行为，而对系统的细节有最少的先验知识。我们讨论了恒温器对钻石和冰的应用。我们发现，与路径积分分子动力学的协议的结果，可以得到只使用一小部分的计算工作。
2009-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Simulation of quantum zero-point effects in water using a frequency-dependent thermostat
像水这样的分子，其振动模式的零点能量远高于室温。因此，经典的分子动力学模拟的液体在很大程度上低估了具有较高零点温度的模式的能量，这转化为低估共价原子间的距离，由于非谐效应。零点效应可以使用路径积分分子动力学模拟来恢复，但是这些在计算上是昂贵的，使得它们与从头算分子动力学模拟的组合成为挑战。作为路径积分方法的替代方案，从计算简单的角度来看，可以设想设计一种恒温器，该恒温器能够在其相应的零点温度下平衡和保持不同的振动模式。最近，Ceriotti等人（Phys.Rev.Lett. 102 020601（2009））引入了一种框架，以使用具有相关噪声的定制朗之万方程，其可以用于包括经典分子动力学模拟中的量子波动。在这里，我们表明，它是可以使用的广义朗之万方程与抑制噪声结合鼻子胡佛恒温器有效地施加零点温度独立模式在液态水。使用我们的简单和廉价的方法，我们实现了良好的协议相比，路径积分分子动力学模拟的所有原子对关联函数。
2013-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Generating Generalized Distributions from Dynamical Simulation
我们提出了一个通用的分子动力学模拟方案，根据任意相空间分布采样的Nose'恒温器的基础上。我们制定数值方法的基础上，鼻子'胡佛和鼻子'庞加莱'恒温器的两个特定类别的分布，即那些是系统的哈密顿函数和那些位置和动量是统计独立的。作为一个例子，我们提出了一个广义的可变温度分布，旨在加快分子系统中的采样。
2002-04-30 cond-mat.stat-mech
Temperature fluctuations in canonical systems: Insights from molecular dynamics simulations
准谐固体的分子动力学模拟进行阐明的意义，温度波动的正则系统和验证一个众所周知的，但经常有争议的方程预测的均方的这种波动。模拟实现两个虚拟和一个物理（自然）恒温器，并检查在时域和频域中的动能，势能和总能量关联函数。结果清楚地表明存在准平衡态，其中系统可以通过遵循上述波动方程的明确定义的温度来表征。这种状态的出现是由于声子散射的热弛豫和与恒温器的缓慢能量交换之间的时间尺度的广泛分离。当系统表现为虚孤立态和平衡态时，在这两个时间尺度之间存在准平衡态。
2016-11-17 cond-mat.stat-mech
The Generalized Langevin Equation: An efficient approach to non-equilibrium molecular dynamics of open systems
广义朗之万方程（GLE）是近年来提出的一种模拟经典固体和分子体系在考虑一般非平衡过程时的时间演化的方法。在这种方法中，整个系统的一部分（一个开放的系统），它与耗散环境的相互作用和交换能量，进行了研究。由于GLE是通过精确地投影出谐波环境而导出的，因此与谐波环境的耦合是现实的，而运动方程是非马尔可夫的。虽然GLE形式主义已经找到了有前途的应用，例如，在纳米摩擦学中，并且作为用于经典分子动力学模拟中的平衡的强大恒温器，求解用于实际存储器内核的GLE的有效算法是非常重要的，特别是如果存储器内核非指数地衰减的话。这是因为我们必须产生有色噪声，并以一致的方式考虑记忆效应。在这方面的贡献，我们提出了一个简单的，但有效的，算法解决GLE的实际内存内核，我们证明了它的能力，完全可解的情况下耦合到德拜浴的谐振子。
2014-03-18 cond-mat.stat-mech
The computation of averages from equilibrium and nonequilibrium Langevin molecular dynamics
我们考虑热力学采样的数值方法，即计算根据吉布斯-玻尔兹曼分布分布的点序列，使用朗之万动力学和过阻尼朗之万动力学（布朗动力学）。朗之万动力学的各种数值方法可以基于将随机微分方程分裂成各个组成部分来构建，每个组成部分可以在分布的意义上精确地传播。每个这样的方法可以被视为根据相关联的不变测度生成样本，该相关联的不变测度通过步长依赖的扰动而不同于精确的正则不变测度。我们提供了误差估计一个la Talay-Tubaro不变分布的小步长，并比较不同的选择分裂方法的抽样偏差。我们进一步研究过阻尼限制和应用的驱动系统的背景下，目标是采样相对于一个非平衡稳态的方法。我们的分析说明了数值实验。
2015-01-12 cond-mat.stat-mech
Molecular theory of Langevin dynamics for active self-diffusiophoretic colloids
由自扩散电泳机制推动的活性胶体颗粒通常由朗之万方程描述，该方程要么是基于物理基础假设的，要么是使用波动流体力学的方法导出的。虽然这些描述适用于微米和更大尺寸的胶体，但它们将分解为非常小的活性颗粒。本文给出了胶体非对称催化化学反应驱动的自扩散电泳粒子的朗之万方程的全微观推导。推导提供了平移和旋转摩擦张量的微观表达式，以及反应速率系数中出现的Langevin方程。扩散泳力和扭矩表示在满足广义传输方程的流体场的非平衡平均。结果提供了一个小尺度上的主动运动的描述，在粗粒度的连续流体方程结合边界条件，占胶体的存在下的描述可能是不合适的。
2020-07-02 cond-mat.stat-mech
Defining velocities for accurate kinetic statistics in the GJF thermostat
我们扩大了两个以前的发展离散时间Langevin系统的建模。一个是有据可查的Grønbech-Jensen Farago（GJF）恒温器，它已被证明可以提供相空间的鲁棒和准确的配置采样。另一个是最近的发现，动力学也可以准确采样的GJF方法。通过对所有可能的有限差分近似速度的全面调查，我们得出两个主要结论：~1）不可能定义一个所谓的现场速度，使得动力学温度将是正确的和独立的时间步长，和~2）存在一组无限多的可能性，定义一个两点（蛙跳）的速度，除了从GJF算法获得的正确的构型统计正确的措施动能的线性系统。我们给出明确的表达式可能的定义，我们将这些到方便和实用的算法形式的正常Verlet型算法，以及一组建议的标准，选择一个有用的定义速度。
2020-01-18 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Fourier Acceleration of Langevin Molecular Dynamics
傅立叶加速已经成功地应用于格点场论的模拟超过十年。在本文中，我们将该方法推广到离散粒子在连续介质中运动的动力学。虽然我们的方法是基于粒子的动态映射到一个规则的网格，使离散傅立叶变换可以采取，它应该强调的是，网格的引入是一个纯粹的算法设备，没有平滑，粗粒化或平均场近似。因此，该方法可以应用于分子动力学（MD）的运动方程，或其朗之万或布朗变种。例如，在Langevin MD模拟中，我们的加速技术允许直接的力的谱分解，使得长波长模式与较长的时间步长集成，从而减少达到平衡或去相关平衡系统所需的时间。相对于纯（未加速）Langevin MD，观察到高达30的加速因子。与临界晶格模型的加速一样，对于更大的系统，预计相对于未加速的方法会有更大的收益。傅立叶加速分子动力学的初步结果，以说明的基本概念。可能的扩展的方法和进一步的研究进行了讨论。
2000-01-28 cond-mat.stat-mech
Comparative Molecular Dynamics and Monte Carlo Study of Statistical Properties for Coarse-Grained Heteropolymers
采用一个简单的疏水极性杂聚物模型，我们比较从安德森和鼻子胡佛分子动力学以及复制交换蒙特卡罗方法获得的热力学量。我们发现定性对应的结果，但严重的定量差异使用鼻子胡佛链恒温器。为了分析偏差，我们研究了不同的参数化的鼻子胡佛链恒温器。从分子动力学和大都会蒙特卡罗运行的自相关也进行了研究。
2009-02-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Constant pressure and temperature discrete-time Langevin molecular dynamics
提出了一种新的改进方法，用于周期性边界条件下的分子动力学模拟中温度和压力的同时控制。恒温恒压方程是建立在我们以前开发的随机恒温器，这已被证明是提供正确的统计配置采样的任何时间步，产生稳定的轨迹。在这里，我们扩展的方法，并开发了一组离散时间运动方程的粒子动力学和系统体积，以寻求压力控制，是不敏感的数值时间步长的选择。该方法简单、实用、高效。该方法是通过直接数值模拟的两个特征模型系统-一个一维的颗粒链，可以得到精确的统计结果，并用作基准，和三维系统的Lennard-Jones相互作用的粒子模拟在固相和液相。与Kolb和Dunweg方法进行比较的结果表明，新方法的行为符合目标，即所获得的结构测量的统计平均值和波动对应用于模拟的所选时间步长是准确和鲁棒的。
2014-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Linking Microscopic Reversibility to Macroscopic Irreversibility, Emphasizing the Role of Deterministic Thermostats and Simple Examples, At and Away From Equilibrium
分子动力学和统计力学使基于粒子的热力学和流体力学的理解成为可能，包括时间可逆的原子力学和纳入宏观流体和固体力学的时间不可逆的热力学耗散之间的迷人的洛夏矛盾。
2012-06-24 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Transport properties controlled by a thermostat: An extended dissipative particle dynamics thermostat
我们介绍了一种变化的耗散粒子动力学（DPD）恒温器，允许控制分子流体的传输特性。标准的DPD恒温器仅作用于沿原子间轴的相对速度。我们的扩展包括阻尼的相对速度的垂直分量，但保持保存伽利略不变性的优势，并在我们的误差酒吧也流体力学。这导致了第二个摩擦参数，用于调整系统的传输特性。简单的Lennard-Jones流体和液态水的数值模拟证明了输运性质的非常敏感的行为，例如，粘度，对新的摩擦参数的强度。我们设想，新的恒温器将是非常有用的粗粒度和自适应分辨率模拟的软物质，其中的扩散常数和粘度的粗粒度模型通常是太高/低，分别相比，全原子模拟。
2007-09-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Langevin equation with colored noise for constant-temperature molecular dynamics simulations
我们讨论了使用一个朗之万方程与有色（相关）噪声进行恒温分子动力学模拟。由于运动方程本质上是线性的，因此很容易预测哈密顿系统对这种恒温器的响应，并随意调整不同频率模式的弛豫时间。这允许优化系统热化和生成独立配置所需的时间。我们展示了如何利用这种依赖于频率的响应来控制温度的汽车Parrinello样的动力学，保持在低温下的电子自由度，而不影响绝热分离的离子的振动。
2010-01-04 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph
Molecular dynamics study on a nonequilibrium motion of a colloidal particle driven by an external torque
本文研究了在外力作用下胶体粒子脱离平衡的运动。我们使用的分子动力学模拟，是替代的数值积分方法的基础上的朗之万方程，并有望更逼真地模拟实验。我们选择了一个由成千上万的粒子通过Lennard-Jones势相互作用组成的热浴，并施加朗之万恒温器来保持平衡。我们制备了一个单一的胶体粒子与热浴中的粒子也通过Lennard-Jones势相互作用，而没有使用任何耗散力和噪声。通过增加胶体粒子的尺寸和质量，我们编制了适合于实际实验中过阻尼极限的仿真协议。研究了在时间上连续产生的功和热的非平衡涨落的随机性质。我们精确地证明了工作产生式的涨落定理。我们的结果与朗之万方程的数值积分结果一致。
2016-08-31 cond-mat.stat-mech
Diffusion of a tracer in a dense mixture of soft particles connected to different thermostats
我们研究的动态示踪剂在一个稠密的混合物中的粒子连接到不同的恒温器。从描述系统演化的过阻尼Langevin方程出发，在粒子间软相互作用的限制下，推导出了悬浮液中标记粒子的自扩散系数的表达式。我们的推导，这依赖于线性化的迪恩-川崎方程服从的密度场和路径积分表示的动态的示踪剂，延伸了以前的推导，保持示踪剂接触一个单一的浴。我们的分析结果是面对布朗动力学模拟的结果。与数值模拟的协议是非常好的，即使是高密度。我们展示了示踪剂的扩散率如何受到可能代表聚合物线圈的软颗粒的密集环境的活动的影响-这一结果可能与生物介质中扩散率测量的解释有关。最后，我们的分析结果是一般性的，可以应用到示踪剂的扩散耦合到不同类型的波动环境，只要它们的演化方程是线性的，示踪剂和浴之间的耦合是弱的。
2022-12-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Refinement of Thermostated Molecular Dynamics Using Backward Error Analysis
动能均分是许多确定性和随机性分子动力学方法的前提，目的是采样的正则系综。虽然这对于真实系统是预期的，但是由数值积分引入的离散化误差可能会扭曲这种假设。幸运的是，向后误差分析使我们能够确定实际上服从均分的数量。这与阴影哈密顿量有关，只有当时间步长接近零时，阴影哈密顿量才与指定的哈密顿量一致。本文以一种简单的方式处理离散化效应。与一个小的计算开销，我们得到的动能和势能，其总和是一个合适的估计的阴影哈密顿量的改进版本。然后，我们调整的恒温程序，采用精细的动能，而不是传统的。这个过程被证明是重现一个典型的合奏兼容的精制系统，而不是原来的，但规范的平均值关于后者可以很容易地恢复通过重新加权。水，建模为一个刚体，是一个很好的测试案例，我们的建议，因为它的数值稳定性扩展到足够大的时间步长，以产生显着的离散化误差在Verlet型积分。通过应用我们的新方法，我们能够减轻离散化的影响，在液态水的平衡性质的时间步长高达5 fs。
2019-04-25 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph
Discrete Newtonian dynamics with Nosé-Hoover thermostats
本文针对 NVT 分子动力学中瞬时温度一阶估计的不准确问题，推导具有正确温度约束的 Nosé-Hoover 离散牛顿算法，并确定短响应时间可抑制温度振荡。
2024-03-03 cond-mat.stat-mech
Girsanov reweighting for simulations of underdamped Langevin dynamics. Theory
分子过程中的关键步骤通常是罕见事件，必须通过增强的采样协议进行模拟。从这种有偏的模拟中恢复准确的动态估计是具有挑战性的。Girsanov重新加权是一种将动态特性重新加权为路径期望值的方法。在分子动力学积分器的时间步长分辨率下计算路径概率。但该理论在很大程度上限于过阻尼朗之万动力学。对于欠阻尼朗之万动力学，不保证有偏势和无偏势的路径概率比的绝对连续性，但它依赖于朗之万积分。我们开发了一个通用的方法来获得的路径概率比朗之万积分，并分析是否满足绝对连续性。我们证明了我们的方法对称分裂方法欠阻尼Langevin动力学。对于服从绝对连续性的方法，因此可以用于Girsanov重新加权，我们提供了一个相对路径概率的表达式。%
2023-03-26 cond-mat.stat-mech
From Hard Spheres and Cubes to Nonequilibrium Maps with Thirty-Some Years of Thermostatted Molecular Dynamics
这是我们目前对模型的研究观点，为统计力学提供了深入的了解。它必然是个人的，强调我们自己对模拟的兴趣，因为它从国家实验室的工作发展到今天世界范围内的计算爆炸。我们对比过去和现在的原子模拟，强调那些简单的模型，最好地实现再现性和促进理解。具有对力的少体模型导致了今天具有数十亿原子和分子的“现实”模拟。计算机技术的迅速发展导致了变化。理论形式主义已在很大程度上取代了模拟纳入巧妙的算法开发。我们选择研究特别简单，但相关的，旨在理解一般原则的模型。简单性和相关性仍然是一个有价值的目标。我们讨论硬粒子维里系列，熔化，恒温振荡器与热传导，混沌动力学，分形，连接的李雅普诺夫谱热力学，最后简单的线性映射。在此过程中，我们提到了额外的建模可以在未来提供更清晰和更有趣的发展的方向。
2020-08-17 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.chem-ph
On the Scaling of Langevin and Molecular Dynamics Persistence Times of Non-Homogeneous Fluids
各向异性流体的朗之万方程的解[Colmenares P. J; López F.和Olivares-Rivas W.，物理修订版E。2009，80061123]允许使用分子动力学数据评估位置相关的垂直和平行扩散系数。然而，朗之万动力学和分子动力学的时间尺度是不同的，需要一个持久概率弛豫时间的分析。在这里，我们展示了如何从Smoluchowski-Fokker-Planck方程（SE），与朗之万动力学，尺度与相应的分子动力学量的平均持久概率的解决方案。我们的SE垂直持续时间的评价在平衡的局部密度的简单积分。当适当地按垂直扩散系数标度时，它给出了与从分子动力学获得的很好的匹配。
2011-07-26 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Supersymmetric Langevin equation to explore free energy landscapes
最近发现的超对称推广的Langevin动力学和Kramers方程可以用来探索系统的自由能景观的大时间尺度分离阻碍了标准的分子动力学技术的有用性。第一个现实的应用程序在这里介绍。选择的系统是一个最低限度的模型，一个短的丙氨酸肽展示螺旋-卷曲转变。
2007-02-16 cond-mat.stat-mech
