Geometric Dissipation Constraints in Stochastic Reaction Dynamics: A Variational Observable for Hidden Kinetic Structure in Energy Landscapes
提出一个几何框架，通过变分泛函推导出局部耗散-几何耦合可观测量，用于表征随机反应动力学中隐藏的动力学约束，并通过数值实验证明其能区分传统自由能分析无法区分的反应通道。
2026-06-08 cond-mat.stat-mech
Kinetic metric for basins of attraction of RNA secondary structures and analysis of the ultrametricity of the energy landscape
Volga State Transport University（伏尔加国立交通大学）；Samara University（萨马拉大学）
提出基于吸引域间转变动力学的动力学度量，通过对称化Kramers转移率矩阵的谱分解和马氏距离检验RNA二级结构能量景观的超度量性假设，并开发完整计算框架。
2026-07-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech cs.NA
Buffed energy landscapes: Another solution to the kinetic paradoxes of protein folding
蛋白质的能量景观已经进化到与大多数随机杂聚物不同。许多研究得出的结论是，进化选择快速和可靠的折叠到一个给定的结构，是稳定的生物温度导致能源景观有一个单一的主导盆地和整体漏斗地形。我们在这里表明，虽然这样的景观地形确实是折叠的充分条件，另一种可能性也存在，给出了一类新的可折叠序列。这些序列的景观，只有弱漏斗在传统的热力学意义上，但有异常低的动力学障碍的重构运动。陷阱已经通过选择被特别地移除。在这里，我们研究的可能性，折叠这些“抛光”景观，通过映射确定的统计数据的非均质成核过程中涉及逃离陷阱的解决方案的虚时间薛定谔方程的途径。这个方程求解解析绝热和“软壁”近似，数值结果显示为一般情况下。漏斗与缓冲蛋白质序列空间中的分数估计，表明统计优势的漏斗机制实现折叠。
2003-01-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech q-bio
Protein Folding Kinetics: Time Scales, Pathways, and Energy Landscapes in Terms of Sequence Dependent Properties
用Langevin方法研究了蛋白质非格点连续模型中两种摩擦系数下的折叠动力学。我们发现，有一个显着的折叠时间之间的相关性，$τ_{F}$，和$σ= (T_{θ} - T_{F})/T_{θ} $，其中$T_{θ}$和$T_{F}$是平衡崩溃和折叠转变温度，分别。微观动力学揭示了几个方案的重折叠动力学取决于$σ$的值。具有小$σ$的蛋白质通过成核塌缩机制达到天然构象，并且其能量景观的特征在于单一主导天然吸引池。具有大$σ$的蛋白质被困在竞争的吸引池中，在那里它们采用错误折叠的结构。在这种情况下，只有一小部分分子$Φ$迅速进入天然状态，它们中的大多数通过三阶段多途径机制接近天然状态。分配因子$Φ$由$σ$确定：$σ$的值越小，则$Φ$越大。我们的结果的定性方面被发现是独立的摩擦系数。估计折叠的小蛋白质通过成核崩溃机制的时间尺度。
1996-11-08 cond-mat.stat-mech q-bio
A Kinetically Constrained Model with a Thermodynamic Flavor
动力学约束模型（KCM）一般具有平凡的热力学，但表现出丰富的玻璃态动力学。为了解决KCM中热力学-动力学脱节的问题，我们通过粗粒化一个具有可解配分函数的非平凡热力学模型来得到KCM。将热力学与KCM相结合，使得景观特性对弛豫时间、脆弱性及其交叉的作用在分析上是透明的。使用Bethe anastomosis，我们计算的时间依赖的$N$点概率函数在不同的动态制度的景观，玻璃项的贡献被确定。
2019-09-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Global perspectives on the energy landscapes of liquids, supercooled liquids, and glassy systems: Geodesic pathways through the potential energy landscape
考虑一个复杂多体系统的势能景观有多有用，在很大程度上取决于这种联系与系统动力学的直接程度。在本文中，我们表明，在我们所谓的势能景观合奏，它是可能的景观的几何形状和系统，如过冷液体的长时间动力学行为之间的直接联系。我们表明，特别是，在这样的系统中的慢动力学的发病直接由他们的测地线的长度-通过他们的景观内的特殊合奏的最短路径。这些测地线越复杂、越复杂，动力学就越慢。在景观合奏测地线有足够的定义明确的特点，是直接搜索它们的数值，一个点，我们说明了计算的测地线长度为普通的原子液体和二元玻璃形成的原子混合物。我们发现，这些系统的扩散常数的温度依赖性，包括急剧下降的玻璃形成系统接近其模式耦合过渡，定量预测的测地线路径长度的增长。
2007-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamics and kinetics of state switching for the asymptotically flat black hole in a cavity
本文利用自由能景观形式研究腔体内渐近平坦黑洞的状态切换，推导广义自由能并获得相图，揭示无电荷黑洞的霍金-佩奇型相变和带电黑洞的范德瓦尔斯型相变，并分析切换动力学由温度和势垒高度决定。
2024-09-20 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-th
Kinetic Pathways of Phase Decomposition Using Steepest-Entropy-Ascent Quantum Thermodynamics Modeling. Part I: Continuous and Discontinuous Transformations
一个固体溶液分解成单独的相的动力学分析与运动方程最初开发的量子系统中的耗散过程。这个方程和最陡熵升量子热力学框架，它是其中的一部分，使得有可能跟踪非平衡系统中的动力学过程，同时保留经典平衡热力学的框架。一般的运动方程的情况下，一个特殊的二元合金的分解，和一个解决方案模型是用来建立一个近似的能量本征结构，或伪本征结构，合金系统。然后用伪本征结构求解该方程，得到唯一的反应路径和合金的分解动力学。对于一个假设的固溶体在低温下的溶解间隙，在此框架下预测一个连续的转变路径（spinodal分解）或不连续的（成核和生长）的条件下，证明。
2018-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Approximating Free Energy and Committor Landscapes in Standard Transition Path Sampling using Virtual Interface Exchange
跃迁路径取样（TPS）是研究稀有跃迁的一种有效技术，特别是当机制未知且无法获得反应坐标时。TPS的直接应用并不直接提供自由能景观，也不提供动力学，这促使了路径采样扩展的发展，例如过渡界面采样（TIS）和重新加权路径集合（RPE），它们能够同时访问动力学和热力学。然而，执行TIS比TPS更复杂，并且仍然需要（一些）对定义接口的反应的洞察力。虽然现在可以有效地计算TIS的路径集合的软件包，但直接从单个TPS模拟计算自由能将是有用的。为了实现这一点，我们开发了一种近似的方法，表示虚拟接口交换，利用废弃物回收的形式拒绝的途径。该方法产生一个近似的重新加权的路径集合，允许从一个单一的TPS的自由能景观的即时视图，以及使一个完整的提交者分析。
2019-07-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Deterministic Path Search Algorithm on Free-Energy Landscape using Random Grids
针对复杂自由能/势能面非线性优化易获次优解的问题，提出将坐标系随机网格映射为图节点、结合Dijkstra算法的确定性寻路方法，在三孔势能模型中成功找到最小阻力路径。
2024-12-11 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Potential Energy Landscapes for the 2D XY Model: Minima, Transition States and Pathways
我们描述了二维XY模型（无无序）的势能景观的数值研究，考虑了多达100个自旋和CPU和GPU实现的局部优化，重点是指数1（过渡态）的最小值和鞍。我们检查周期和反周期的边界条件，并表明，固定点的数量随着晶格尺寸的增加而呈指数增长。相应的不连通图表现出漏斗状的景观;全局最小值很容易定位，因为随着晶格尺寸的增加，与较高能量的最小值相比，它们表现出相对较大的吸引盆地。
2013-11-22 cond-mat.stat-mech hep-lat hep-th
Phase ordering kinetics in Light-Heavy-Vacancy model: unusual coarsening dynamics
Department of Physics of Complex Systems, S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S. N. 玻色基础科学国家中心复杂物理系）
本研究通过一维晶格模型揭示轻-重-空位系统中不寻常的粗化动力学：早期畴解体而非合并，粒子粗化呈双幂律，景观粗化长度尺度短暂减小，并利用线性流体动力学解释行波机制。
2026-09-15 cond-mat.stat-mech
Unfolding kinetics of periodic DNA hairpins
具有周期性碱基序列的DNA发夹分子可以预期表现出规则的粗粒度自由能景观（FEL）作为开放碱基对的数量和施加的机械力的函数。使用一个常用的模型，我们首先分析的序列类型的一个特别简单的景观结构预测，其中部分未折叠状态之间的向前和向后的能量障碍线性下降的力量。随后用动力学蒙特卡罗模拟生成了这种分子与简单自由电子激光的随机展开轨迹。引入可以从这些轨迹采样的概率，它示出了如何表征自由电子激光的参数可以估计。已经有300个轨迹，通常在实验中产生的，提供忠实的结果的自由电子激光参数。
2013-12-15 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
AtomREM: Non-empirical seeker of the minimum energy escape paths on many-dimensional potential landscapes without coarse graining
最近，一种非经验的随机步行算法已经被开发用于从势面的最小值搜索最小能量逃逸路径（MEP）[J. Phys. Soc. Jpn. 87，063801（2018）; Physica A，528，121481（2019）]。该方法基于原子组态分布函数的Master方程，该方程具有沿势面谷向上寻找MEP的性质。本文介绍了AtomREM（原子稀有事件管理器），这是一个MPI并行求解程序包执行该方法，它产生最小能量的反应路径的原子位置的微观演化。它是开源的，并在GNU通用公共许可证（GPL）下发布。AtomREM与LAMMPS分子动力学模拟器接口，作为应用于各种系统的通用势函数库。给出了分子和固体体系的应用实例。
2019-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Methods to locate Saddle Points in Complex Landscapes
我们提出了一类简单的算法，可以找到一个复杂的势能景观系统中的反应路径。该方法不需要任何关于产品状态的知识，也不需要计算任何二阶导数。其基本思想是使用配置空间中的两个邻近点来定位最慢上升的路径。通过引入弱噪声项，该算法能够找到最慢上升路径所不能到达的低位鞍点，并且由于该算法只利用了势的值及其梯度，因此，如果势是短程的，则寻找鞍点的计算量与自由度成线性关系。我们测试了两个势能景观的算法的性能。对于Müller-Brown曲面，我们发现该算法总能找到正确的鞍点。对于修正的Müller-Brown曲面，它有一个鞍点，是不能通过最慢的上升路径到达，该算法仍然能够找到这个鞍点的概率很高。
2017-01-05 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Exploring Percolative Landscapes: Infinite Cascades of Geometric Phase Transitions
许多动力学过程在1+1（时空）维中的演化导致了2d定向分解景观。这些模型的活动相具有许多隐藏的几何顺序，其特征在于我们定义的各种类型的大规模和/或粗粒度渗透主干。对于起源于经典的定向渗流（DP）和接触过程（CP）的图案，我们从蒙特卡罗模拟数据表明，这些分解骨干出现在特定的临界点作为连续相变的结果。这些几何跃迁属于DP普适类，它们的非局部序参量是相应骨架的容量。众多的可想象的分解骨干意味着存在无限级联的这种几何过渡的动力学过程中考虑。我们提出了简单的参数来支持这样的级联过渡的猜想是一个通用的功能，渗流以及许多其他过渡与非本地序参量。
2015-12-14 cond-mat.stat-mech nlin.CG
Thermodynamic constraints on kinetic perturbations of homogeneous driven diffusions
该研究分析扩散型非平衡稳态的动力学扰动静态响应，证实其为非平衡效应且可衡量涨落耗散定理的违背程度，还给出平坦势场驱动扩散下响应受驱动强度约束的定量不等式。
2024-04-15 cond-mat.stat-mech
Visualizing kinetic pathways of homogeneous nucleation in colloidal crystallization
当系统经历从液相到固相的转变时，它在达到最终状态之前通过多个中间结构。然而，我们对这一过程的确切途径的了解是有限的，主要是由于难以实现直接观察。在这里，我们实验研究的对称性和密度的各种胶体系统在液体到固体的相变的演变，并可视化动力学途径与单粒子分辨率。我们观察到形成的相对有序的前体结构具有不同的对称性，然后转换成亚稳固体。在这个转换过程中，两个主要的交叉对称路径总是发生，无论最终状态和相互作用势。此外，我们发现了一个广泛的解耦的密度变化和对称性的发展，并发现，成核很少从致密区域开始。这些发现适用于我们所有的样品，表明有可能找到一个统一的图片在胶体系统中的复杂的结晶动力学。
2014-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Path Integral Approach Unveils the Role of Complex Energy Landscape for Activated Dynamics of Glassy Systems
越来越多的系统的复杂动态归因于具有指数级数量的亚稳态的崎岖能源格局的出现。为了将这幅图发展成一个预测的动力学理论，我讨论了如何计算从一个亚稳态跳到另一个亚稳态的指数小概率。这被表示为一个路径积分，可以通过平均场模型中的鞍点方法进行评估，从而导致边值问题。由此产生的动力学方程数值求解的牛顿-克雷洛夫算法的典范球形$p$自旋玻璃模型，调用在不同的背景下，从过冷液体机器学习算法。我讨论的解决方案，在渐近制度的大的时间和物理意义上的遍历性恢复过程的性质。
2021-09-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic-Theoretic Description based on Closed-Time-Path Formalism
利用广义Kadanoff-Baym方法等非平衡格林函数，在Wigner分布函数固定的条件下，给出了计算任意物理量期望值的系统微扰方法.结果表明，在该量的图解表示中，由于该限制，可以消除一部分贡献。与量子动力学方程一起，该方法提供了动力学理论描述的基础。
2001-04-12 cond-mat.stat-mech
Path-averaged Kinetic Equation for Stochastic Systems
对于一个随机系统，它从一个状态到另一个状态的演化可能有大量的可能路径。系统变量场的非均匀性导致状态转移中的局部动力学在路径之间变化很大，因此路径的分布影响系统的统计特性。这样的特性可以被称为系统的路径依赖性，并且长时间相关性是路径依赖系统的内在特征。采用局域路径密度算符描述状态转移路径的分布，并在此基础上导出了一个新的路径依赖系统的动力学方程。动力学方程在形式上类似于Kramers-Moyal展开式，但其展开系数由状态跃迁路径的累积量而不是跃迁矩决定。这一特性使得它能够解释系统的非局部性，这在研究路径依赖性突出的大系统时是必不可少的。本文还讨论了短时相关近似。结果表明，当关联时间尺度为无穷小时，状态转移路径的累积量等价于跳变矩，从而使本文导出的动力学方程具有与马尔可夫过程的Fokker-Planck方程相同的物理考虑.
2019-03-25 cond-mat.stat-mech
Global perspectives on the energy landscapes of liquids, supercooled liquids, and glassy systems: The potential energy landscape ensemble
原则上，多体系统的所有动力学复杂性都被封装在原子运动的势能景观中--这一观察表明，动力学的本质应该由这些景观的几何形状决定。但是，控制长期动力学的主要几何特征是什么呢？我们认为，关键不在于当地的最小值和鞍的景观，但在一个更全球性的表面属性：其可访问的途径。为了使这个概念更精确，我们引入了两个想法：（1）切换到一个新的合奏，从问题中删除了潜在的障碍的概念，（2）在这个新的合奏找到最佳途径的方式。势能景观合奏，我们在目前的文件中描述的，认为最大的可访问的势能，而不是温度，作为一个控制变量。我们在这里表明，虽然这种方法在热力学上等效于正则系综，但它不仅回避了障碍的想法，而且使我们能够定量地了解景观的连通性。我们说明了这些想法与计算上一个简单的原子液体和Kob-Andersen模型的玻璃形成液体，显示，在这个过程中，景观的Kob-Anderson模型似乎有一个连接过渡的景观能量与其模式耦合过渡。在我们的配套论文中，我们转向通过势能景观找到最有效途径的问题。
2007-06-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optimal Path in Two and Three Dimensions
我们应用Dijkstra算法来生成两个给定的站点之间的最佳路径上的晶格表示一个无序的能源景观。我们研究的几何和能量标度性能的最佳路径的能量是从一个均匀的分布。我们的数值计算结果表明，二维和三维的随机均匀分布的能量的最佳路径是在相同的普适性类定向聚合物。我们提出了无序能量景观中聚合物的物理实现，这一结果与此相关。
1999-04-13 cond-mat.stat-mech
Computing Transition Rates for Rare Event: When Kramers Theory meets Free Energy Landscape
计算与稀有事件动力学相关的反应轨迹和自由能（FE）景观是理解复杂系统动力学的关键。分析FE表面上发生的基本动力学已成为中央计算过渡率。在生物物理学和软凝聚态物质中最常遇到的过阻尼极限中，Kramers理论（KT）已被证明在恢复正确的动力学方面相当成功。然而，在构型熵与能量竞争的复杂系统中获得速率常数的额外计算在概念上和计算上仍然具有挑战性。建立在KT和metadadenics框架，速率表示在沿最小FE路径测量的FE障碍的高度和配置熵的辅助措施。我们适用于两个不同的问题，我们的方法与模拟和实验表现出良好的一致性，并可以提出显着的改进标准KT。
2018-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Statistical Physics of Evolutionary Trajectories on Fitness Landscapes
多维非线性景观上的随机游动在科学和工程的许多领域都很有意义。特别是，自适应轨迹的适应度景观的属性决定人口的命运，从而发挥了核心作用，在进化理论。适应度景观的拓扑结构及其对演化动力学的影响已经在文献中得到了广泛的研究。我们将调查目前在这一领域的研究知识，集中在最近开发的系统的方法来表征路径长度，平均首次通过时间，和其他统计的路径合奏。这种方法基于统计物理学的一般技术，适用于任意复杂性和结构的景观。它特别适合于量化随机轨迹的多样性和进化事件的可重复性。我们使用蛋白质进化的生物物理模型来证明这种方法，该模型描述了蛋白质如何在进化新功能的同时保持稳定性。
2013-05-06 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Force-Dependent Folding Kinetics of Single Molecules with Multiple Intermediates and Pathways
大多数单分子研究从平衡跳跃实验中推导出天然态、中间态和未折叠态的动力学速率。本文应用Kramers动力学扩散模型，从非平衡拉伸实验中导出了中间态的动力学速率.从动力学速率中，我们还提取了依赖于力的动力学势垒和平衡折叠能。我们将我们的方法应用于具有多个折叠途径和中间体的DNA发夹。实验结果与理论预言相符合。此外，所提出的非平衡单分子方法允许我们表征无法从平衡跳跃实验中推导出的天然、未折叠和中间态的动力学和热力学性质。
2022-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic Theory of Random Graphs: from Paths to Cycles
研究了演化随机图的结构性质。把链接作为一个动态的聚合过程，速率方程的节点到节点的距离（路径）和周期的分布制定和解析求解。在凝胶点，路径和循环的典型长度l与组分尺寸k成比例，为l ~ k^{1/2}。动态和有限尺寸标度的法律行为和附近的凝胶点。利用数值模拟验证了有限尺寸标度定律。
2004-08-27 cond-mat.stat-mech
Quantitative Connection Between Ensemble Thermodynamics and Single-Molecule Kinetics: A Case Study Using Cryogenic Electron Microscopy and Single-Molecule Fluorescence Resonance Energy Transfer Investigations of the Ribosome
在平衡状态下，可以通过许多技术从生物分子能量景观中提取热力学和动力学信息。然而，虽然静态，合奏技术产生热力学数据，往往只有动态，单分子技术可以产生动力学数据，描述过渡态的能量障碍。在这里，我们提出了一个广义框架的基础上停留时间分布，可用于连接这样的静态，合奏技术与动态，单分子技术，从而表征能量景观更高的分辨率。我们证明了这个框架的实用性，通过将其应用于低温电子显微镜（cryo-EM）和单分子荧光共振能量转移（smFRET）的研究细菌核糖体前易位复合物。在其他好处中，这个框架的应用这些数据解释了为什么两个短暂的，中间构象的前易位复合物，这是在冷冻EM研究中观察到的，可能不会在几个smFRET研究中观察到。
2017-05-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.chem-ph
Landscapes and Fragilities
脆性的概念提供了一种可能性，排名不同的过冷液体的基础上的温度依赖性的动态和/或热力学量。我们在这里回顾的动力学和热力学脆弱性的定义，在过去几年中提出的，并讨论它们之间的相互关系。同时，我们分析了一些最近推出的模型的统计特性的势能景观。建立在亚当-吉布斯关系，连接结构弛豫时间的构型熵，我们分析了景观的统计特性和脆弱性之间的关系。我们提请注意这样一个事实，即知识的数量，能源深度和形状的盆地的潜在能源景观可能不足以预测脆弱性。最后，我们讨论了产生强行为的两种不同的可能性。
2004-05-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
Experimental observation of the intricate free-energy landscape for a soft glassy system
在玻璃体系的自由能景观图中，这些系统的缓慢动力学特性被认为是由于存在具有许多局部极小值的复杂自由能景观。我们在这里表明，对于一个胶体玻璃质材料的多个路径可以通过自由能景观，甚至可以导致不同的“最终”非遍历状态的后期阶段的老化。我们提供了明确的实验证据的凝胶和玻璃态的区别在系统中，并表明，对于一系列的胶体浓度，过渡到非遍历性可以发生在任何一个方向（凝胶或玻璃），并可能伴随着“犹豫”之间的两个方向。这表明，胶体凝胶和玻璃只是在相同的自由能景观中的全局自由能最小值，并且导致这些最小值的路径确实可以是复杂的。
2006-12-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Shape-Determined Kinetic Pathways in 2D Solid-Solid Phase Transitions
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）
研究揭示了二维固-固相变中不同形状系统动力学路径的差异，通过分子动力学模拟发现各向异性分子的耦合模式影响相变速率。
2025-11-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Minimal cooling speed for glass transition in a simple solvable energy landscape model
最小的冷却速度所需的形成玻璃得到一个简单的可解能量景观模型。该模型，从一个两级系统修改，包括拓扑结构的能源景观，是能够捕捉到玻璃化转变或结晶取决于冷却速率。在此设置中，然后发现实现玻璃形成的最小冷却速度与弛豫时间和热历史有关。特别是，我们得到的热历史编码小波动的平衡人口附近的玻璃化转变，这在数学上对应于主方程的边界层的指数放大。最后，为了验证我们的分析结果，动力学蒙特卡罗模拟实施。
2015-10-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Time-fractional kinetic equation for the non-Markovian kinetic processes
在这项研究中，我们解析地制定了路径积分表示的条件概率的非马尔可夫动力学过程中的自由能的热力学系统。我们对这些过程的时间分数动力学方程进行了解析。因此，我们以一种简单的方式，推广的路径积分解决方案的马尔可夫到非马尔可夫情况。这些教学结果可应用于变形离子通道、互联网络和非平衡相变等物理问题。
2021-02-13 cond-mat.stat-mech
Scaling properties of evolutionary paths in a biophysical model of protein adaptation
基因型序列空间的巨大规模和复杂性经常需要在经验模型中考虑粗粒度序列。我们开发的缩放关系，量化这种粗粒度的适应度景观和进化路径的属性的影响。我们首先考虑一个简单的富士山适应度景观上的进化，重点是如何的长度和可预测性的进化路径的规模与粗粒度的序列长度和字母表。我们得到简单的缩放关系的弱和强的选择限制，在中间选择强度的非平凡的交叉制度。我们将这些结果应用于生物物理适应度景观的进化，该景观描述了蛋白质如何进化新的结合相互作用，同时保持其折叠稳定性。我们结合的尺度关系与粗粒度的蛋白质序列的数值计算，以获得现实的结合界面和完整的氨基酸字母表的模型的定量属性。
2015-03-13 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Reconstructing the free energy landscape of a polyprotein by single-molecule experiments
利用原子力显微镜研究了由Ig27的8个结构域组成的工程蛋白的机械去折叠。利用涨落关系，作为分子伸长的函数的平衡自由能估计从拉伸实验。这样的自由能表现出规则的形状，其在零力下设定20 nm量级的典型展开长度。这个长度尺度原来是远大于动力学展开长度，也是通过分析动态载荷下的分子的典型断裂力估计。
2008-05-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Clustering Molecular Energy Landscapes by Adaptive Network Embedding
本文提出利用网络嵌入和熵敏感自适应采样对分子能量景观进行聚类，以在降维空间中揭示动力学关系，并通过LJ团簇和人类DNA序列验证框架有效性。
2024-01-19 cond-mat.stat-mech cs.LG q-bio.BM
A microscopically-based, global landscape perspective on slow dynamics in condensed matter
要完全理解诸如过冷液体等系统中缓慢动力学的突然发生，需要在动力学和潜在的势能景观之间建立直接联系。借助于合奏开关，我们表明，它是可以制定一个基于快速延长的测地线路径，遍历景观的基础上的缓慢动态的发病机制。我们证实了这种纯粹的几何分析的有用性，它成功地预测了一个标准模型的过冷液体的扩散常数。
2007-02-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Unwinding and rewinding the nucleosome inner turn: Force dependence of the kinetic rate constants
构建了一个简单的核小体内转角的力依赖性解旋和重旋速率模型，并与最近的测量结果进行了定量比较[A. H. Mack等人，J. Mol. 423，687（2012）]。首先，一个粗粒度模型的组蛋白-DNA的自由能景观，结合了弹性自由能垒和特定的组蛋白-DNA键的开发。接下来，提出了具有多个最小值和最大值的分段线性自由能景观的跃迁速率的理论表达式。然后，模型自由能景观，近似为一个分段线性函数，和理论表达的过渡率相结合，构建一个模型的力依赖性的解旋和重绕率的核小体内转弯。模型速率与最近实验中观察到的速率的最小二乘拟合表明，该模型能够很好地描述最近实验中观察到的核小体内转的力依赖性解旋和重绕速率，除了在研究的最高力下，其中需要额外的特设项来描述数据，这可以被解释为绕过简单解旋的替代的强力核小体解体途径的指示。在较低的力的测量和模型之间的良好的协议表明，特定的组蛋白-DNA接触和弹性自由能垒起着至关重要的作用，核小体的缠绕和解旋，并量化其相对贡献。
2013-01-04 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
A Kinetic Equation for Particle Transport in Turbulent Flows
在离散两相湍流的概率密度函数（PDF）方法中，一个关键问题是封闭相空间中的扩散项。通过对相空间中状态转移路径的所有可能实现进行系综平均，推导出湍流中颗粒弥散的动力学方程。通过引入局部路径密度算子来识别粒子路径的分布，将粒子路径的概率密度函数展开为相空间中粒子路径累积量的级数。该展开式使我们能够直接得到一个具有封闭形式的扩散项的动力学方程。本文推导的动力学方程具有以下特点：（1）方程系数表示为相空间中粒子路径累积量的函数;（2）方程适用于非高斯随机强迫下的长相关时间尺度的粒子扩散;（3）方程提出了新的粒子扩散机制。本文还介绍了动力学方程的一个应用。
2019-11-03 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Optimal reaction coordinates and kinetic rates from the projected dynamics of transition paths
本文提出一种基于蒙特卡洛和变分原理的算法，从少量过渡路径中自动寻找最优反应坐标，并同时准确预测活化过程的动力学速率，成功应用于水中碳纳米颗粒相互作用体系。
2023-02-24 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Adiabatic landscape and optimal paths in ergodic systems
无论是对量子态制备还是对高效热机的设计感兴趣，绝热（可逆）变换在最小化计算复杂性和能量损失方面都起着关键作用。因此，理解这些转换的结构并确定可以有效和快速地执行这些转换的系统是至关重要的。在本文中，我们专注于寻找最佳路径控制系统的哈密顿空间中的耦合。更具体地说，从一个本地的哈密顿量，我们分析的方向在空间中的耦合沿绝热变换可以准确地产生的本地运营商，这是在实验中实现，易于数值模拟。我们考虑一个不可积的一维伊辛模型参数化的两个独立的耦合，对应于纵向和横向磁场。我们发现在空间中的耦合区域的特点是一个非常强的各向异性的变分绝热规范位（AGP），产生的绝热变换，这使我们能够定义最佳的绝热路径。我们发现，这些路径一般终止于奇异点，其特征在于广泛的退化的能量谱，分裂的参数空间成不连续的区域。的各向异性遵循从奇异的AGP，我们确定了特殊的强大的弱热化和非吸收多体“暗”的状态被湮灭的奇异部分的AGP，并表明它们的存在延伸到深入遍历制度。
2020-04-28 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Towards a microscopic description of the free-energy landscape of water
自由能景观理论常被用来描述复杂的分子系统。在此，基于TIP4P/2005模式的构型空间网络和分子动力学模拟，对水的结构和动力学进行了微观描述，研究了水的自由能景观.后者是建立在一个大的水微观状态描述的动力学稳定性的本地氢键安排到第二溶剂化壳的顶部。在温度空间中，景观表现为三个区域，具有整体上不同的组织。在环境条件下，自由能表面的特点是结构的不均匀性与多个，结构明确，短命的吸引盆地。低于环境温度时，液体迅速变得均匀。在这种情况下，景观是漏斗状的，在漏斗底部有完全协调的水安排。最后，第三个区域的发展低于最大压缩性（Widom线）的温度下，漏斗变得陡峭，除了完全协调的微观状态之间的相互转换很少。我们的研究结果提出了一种可行的方法来管理水的结构和动力学的复杂性，连接微观特性，其合奏行为。
2012-07-14 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Iterative improvement of free energy landscape reconstructions with optimal protocols derived from differentiable simulations
Harvard University（哈佛大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Calgary（卡尔加里大学）
本文提出一种迭代算法，通过不同可微模拟导出的最优协议改进自由能景观重建，减少方差和偏差。
2025-11-21 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.comp-ph
Optimal control of interacting active particles on complex landscapes
本文利用随机最优控制理论和APIC算法，研究复杂景观中相互作用活性粒子的最优导航控制，发现最优路径沿山脊沟壑边缘涌现，并揭示控制功与时间范围的反比关系。
2023-11-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.other cond-mat.soft
Phase space path integral approach to the kinetics of black hole phase transition
本文利用相空间路径积分方法研究黑洞相变的状态切换动力学，通过推导 MSRJD 泛函和有效哈密顿量求解动力学路径，并分析了 RNAdS、Hawking-Page 及三重点处 Gauss-Bonnet 黑洞相变的具体动力学行为。
2024-05-07 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-th
Path sampling challenges in large biomolecular systems: RETIS and REPPTIS for ABL-imatinib kinetics
本研究应用RETIS和REPPTIS路径采样方法研究伊马替尼与ABL及其突变体的解离动力学，揭示复杂自由能景观导致的收敛挑战，并提出改进策略以提升药物解离动力学预测。
2025-04-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Learning to Fold Proteins Using Energy Landscape Theory
这篇评论是一个教程的科学家感兴趣的问题，蛋白质结构预测，特别是那些有兴趣使用粗粒度的分子动力学模型，优化使用的经验教训，从能量景观理论的蛋白质折叠。我们还提出了一个评论的AMH/AMC/AMW/AWSEM家庭的粗粒度分子动力学蛋白质折叠模型的结果，以说明在文章的第一部分所涵盖的点。准确的粗粒度结构预测模型可用于研究蛋白质结构预测之外的广泛概念和机制问题;具体来说，本文最后回顾了AWSEM近年来如何能够阐明与异常相关的问题。人工设计蛋白质的动力学行为、多结构域蛋白质错误折叠和蛋白质聚集的初始阶段。
2013-12-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Kinetic Pathways of the DNA Melting Transition
我们调查的DNA熔化过渡的动力学途径，使用可变范围版本的波兰-Scheraga（PS）和Peyrard-Dauxois-Bishop（PDB）模型的DNA。在PS模型中，我们构造了φ ^4-场论来计算临界液滴轮廓、初始生长模式和表征旋节线附近磁化率发散的指数。在PDB模型中，我们使用平均场分析来计算磁化率指数。我们比较这些理论结果与Monte Carlo和布朗动力学模拟PS和PDB模型，分别。我们发现，通过增加相互作用的范围，系统可以被带到接近pseudosinodal，并且在这个区域中的成核液滴是扩散的，与经典成核理论预测的紧凑液滴相反。
2013-03-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
