热浴既拖慢运动,也不断推它
在强摩擦环境中,小珠的动量衰减得很快,可以只跟踪位置 。势能梯度指向上坡,负梯度力把小珠拉下坡;热浴又给它随机的推力。各向同性摩擦记作 ,扩散系数为 。两者必须一起改变,才能保持同一个温度。
下面的 是两个独立 Wiener 增量,每个分量的均值为零、方差为 。数值计算以小步长 加上确定性下坡位移与高斯随机位移;越界后反射。这个有限步长模拟需要做步长收敛检查。
详细平衡限制概率怎样流动
把连续空间暂时分成小格子。 表示一步从格子 到 的概率, 是平衡占据。详细平衡要求每一对格子间的平均正向流与反向流相等。它比“总概率不再变化”更强,排除了持续循环的稳态概率流。
势能相同、温度相同,并不要求每一帧移动得一样快。只要相应噪声也随摩擦改变,摩擦较大的系统可以走同样的统计路线,只是花更长时间。第七章会把这个区别变成自由能完全相同、速率却不同的例子。
用相邻帧的相似程度修正误差
先指定要估计的量 ,例如每帧的横坐标,或“是否在右谷”的零一指示量。相隔 帧的归一化协方差记作 。如果长时间相关之和收敛,样本均值的方差等于独立样本公式乘统计低效因子 。
完整例题:一个平稳序列满足 。等比数列相加得到 。保存一万帧,只相当于约 个独立观察。独立样本公式会把均值标准误低估约 倍。
有效样本数依赖观测量。横坐标可能已经多次往返,隐藏方向却没有换谷。只报告一个最快变量的相关时间,会让整个计算显得过于可靠。
来源:PLUMED Masterclass 21.2 · Michael R. Shirts and John D. Chodera
困在一个谷时,误差条可能很小
一颗小珠在左谷内晃动很快。你拍得再久,谷内均值都会很稳定,误差条看上去越来越漂亮。可是,如果从未离开左谷,右谷有多大权重仍然未知。相关时间的估计也看不到一个从未发生的跃迁。
把轨迹分成连续长块,比较前半段与后半段,并从两个不同山谷分别启动。若不同起点给出不同长期分布,增加采样或改变方法比继续细化误差条更有用。分块长度逐步增大后误差趋于平台,是有价值的检查;没有平台时,应保存这个失败结果。