План Лекций по теме “Компьютерное моделирование

План Лекций по теме “Компьютерное моделирование макромолекулярных систем
и нанообъектов”.
1. Элементы
Статистической механики.
Энтропия
и температура.
Классическая статистическая механика. Эргодичность. Компьютерное
вычисление термодинамических параметров. Фазовое пространство.
Взаимодействия на границах. Достижение равновесия.
2. Молекулярная механика: Имперические силовые поля. Энергии на углы,
связи и двугранные углы. Электростатика и взаимодействия Ван-дерВаальса. Водородные связи. Объединенные атомы. Моделирование в
декартовых и внутренних координатах. Минимизация энергии, методы
первого и второго порядка. Симметрия. Списки взаимодействий.
3. Метод Молекулярной Динамики. Идея метода. Вычисление сил.
Интегрирование уравнений движения. Динамика со связями. Эффекты
сольватации. Молекулярная Динамика в различных ансамблях.
Компьютерные эксперименты.
4. Метод Монте-Карло. Схема Метрополиса. «Смещенные» Монте-Карло
схемы. Метод Монте-Карло в различных статистических ансамблях.
Вычисление химического потенциала. Сравнение с методом Молекулярной
Динамики.
5. Анализ конформаций в белках и наноструктурах. Систематические методы
поиска. Использование фрагментов, случайный поиск, метрическая
геометрия и поиск при помощи моделирования. Эволюционные алгоритмы
и метод моделированного отжига. Метод переменных копий. Оптимизация
структур при помощи ЯМР и рентгеновских экспериментальных данных.
6. Вычисление дальних взаимодействий в нанообъектах. Суммы Эвальда.
Метод Барнса-Хата. Быстрый метод мультиполей. Методы частица-ячейка.
Суммирование Эвальда и быстрый метод мультиполей с различными
периодичными условиями.
7. Метод граничных элементов для вычисления энергии сольватации в
нанообъектах. Уравнение Пуассона. Уравнение Пуассона-Больцмана.
Постоянные элементы. Линейные элементы. Квадратичные элементы.
Молекулярная, Ван-дер-Ваальсова и гауссова поверхности. Итеративные
методы решения систем уравнений.
8. Быстрые приближенные методы для вычисления энергии сольватации в
нанообъектах. EEF1 модель. Метод обобщенной энергии Борна. Сеточные
методы для вычисления энергии сольватации. Метод конечных элементов.
Гибридные методы.