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gromacs教程-2-了解 分子动力学模拟什么是分子动力学模拟？ 专业解释：从统计力学角度来看，体系的宏观性质是由大量粒子的综合行为所决定。分子动力学模拟解决的根本问题是描述相互作用的粒子在一定时间与空间中的演化规律。其本质是通过求解多体系统内所有粒子所遵循的经典动力学运动方程，得出这些粒子在每个时刻的坐标和动能(即由坐标和动量组成的相空间中的轨迹，然后利用统计方法获取能够直接反映多体系统宏观性质的静态和动态特性。实现上述目标的关键在于建立多体系统的数值模型 (即多粒子运动方程组) 并对其进行数值求解。上述数值模型中的每个粒子都服从经典牛顿力学，其内禀动力学可用拉格朗日量或哈密顿量描述，也可直接用牛顿运动方程来描述。 胡说八道： 分子动力学指的是经典的分子动力学，分子动力学字面翻译为分子如何运动和怎样运动的一种学术，目的呢就是为了通过分析微观分子运动的轨迹，这个得到的轨迹是一种概率行为哦，不是说你每次跑，他都是一样的哦，分析这些概率性轨迹，然后去得到分子间相互作用引发的物质热力学性质和动力学性质的探究，从而延展出分析我们实验中宏观的现象。
分子会因为受到分子间相互作用力，进行移动，因为一开始设置的速度，让其可以实现正常的移动，由于设置的速度是采用玻尔兹曼分布进行随机分配速度，所以分子运动的速度都是一个概率，所以后续的运动也会是一个概率行为，它们每次的运动都会是一个概率，所以后续才可以通过统计学的方法进行统计，其次就是分子动力学模拟会随着模拟的时间把可能出现的概率全部进行遍历，所以大家一定要记住分子动力学模拟是遍历性的概率行为。 所以这个时候一定要考虑你的分子数目是否足够，少了可能很多的你想要的概率行为就肯定不可能出现。
它的基本原理是啥？ 总体而言，分子动力学模拟方法是基于求解牛顿运动方程来确定粒子运动状态。若已知系统中每个粒子的初始位置、速度及其质量和受力，就可以通过分子动力学模拟获得整个运行过程中粒子的坐标和速度 (即运动轨迹)，并得到任意时刻该系统的状态。 分子动力学模拟存在两个基本限制条件: 1.有限观测时间 2.有限系统大小 观测时间有限是因为不可能进行无限长时间的计算机模拟。由统计力学可知，计算物理系统中的宏难物理量是系统状态的函数，是系综的平均，而计算机模拟得到的量不是系综平均。 这类模拟中的物理量是沿着相空间的轨迹来计算，而轨迹只限于有限长度，因此计算所得的是时间的平均。为了使有限用空间轨迹长度下的时闻平均近假于系综平均，或者说允许把系综平均换成时间平均。 分子动力学模拟基本原理：给分子一个速度一个力，让分子受到分子间相互作用力动起来，跑起来，然后再给他一个环境，包含温度和压力，最后告诉分子应该根据哪个方程进行跑动，当分子跑到一个稳定的状态后，我们把记录下来的轨迹进行统计分析。
计算流程是怎么样的？ 尽管分子动力学的基本思想较为简单，但在实际模拟过程中却会遇到如初始条件设定、边界条件处理、模拟方案选择、势函数以及数值积分方法选择等各方面的挑战。首先需建立计算模型并设定初始坐标和初始速度，选定合适的时间步长、边界条件、物理环境条件、原子间相互作用势函数以及算法等参数，然后进行模拟计算，并最终对所得数据进行统计处理。 在此条件下，可求解多粒子体系的运动方程，并开始进行分子动力学模拟。为了使系统达到平衡，模拟中需要一个趋衡过程，使得系统近似达到平衡。经过较长时间演化后，认为系统实现了接近于热平衡状态下的分布。此时若对各时刻粒子位置坐标和速度进行续则可得到相关的热力学性质 (如热力学内能等) 以及动力学性质 (如扩散系数等)。
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