基于gromacs的副本交换动力学(REMD)

副本交换分子动力学 (REMD) 是一种可用于加快任何类型模拟采样的方法，尤其是在构象被相对高能垒分隔的情况下。它涉及在不同温度下模拟同一系统的多个副本，并以以下概率随机交换两个副本的完整状态：

其中T1和T2是参考温度和 U1和U2分别是1和2的瞬时势能。这将最高温度的快速采样和频繁的障碍交叉与在所有不同温度下的正确玻尔兹曼采样相结合。模拟中只尝试交换相邻温度，因为概率随着温度差异而迅速降低。不应尝试一步交换所有可能的副本。例如，如果副本 1 和 2 进行交换，则副本 2 和 3 的交换机会不仅取决于副本 2 和 3 的能量，还取决于副本 1 的能量。

在具体操作时，需要设置多个副本（温度T），并给出对应序号（I）。

根据经过处理后的数据可以看出来，体系每隔一段时候后会变换不同温度下的副本，以达到有助于体系突破能垒，增强采样的作用。这种采样需要格外注意体系的稳定性以及采样的丰富度。一个良好的采样过程是可以便利整个副本以及温度空间（如下图）。

最后经过程序处理，将运动轨迹按照温度归类整合，就可以得到同一温度下的连续运动轨迹。此时可以计算体系的结构性质以及动力学参数，如图所示可得出不同温度下聚合物的回转半径以及相关构象。

来源：320科技工作室