We present Free energy Estimators with Adaptive Transport (FEAT), a novel framework for free energy estimation -- a critical challenge across scientific domains. FEAT leverages learned transports implemented via stochastic interpolants and provides consistent, minimum-variance estimators based on escorted Jarzynski equality and controlled Crooks theorem, alongside variational upper and lower bounds on free energy differences. Unifying equilibrium and non-equilibrium methods under a single theoretical framework, FEAT establishes a principled foundation for neural free energy calculations. Experimental validation on toy examples, molecular simulations, and quantum field theory demonstrates improvements over existing learning-based methods. Our PyTorch implementation is available at https://github.com/jiajunhe98/FEAT.


翻译:我们提出了一种基于自适应传输的自由能估计器(FEAT)框架,这是一种用于自由能估计的新颖框架——自由能估计是跨科学领域的关键挑战。FEAT利用通过随机插值实现的学习传输,基于伴随Jarzynski等式和受控Crooks定理提供一致且最小方差的估计器,同时给出自由能差异的变分上界和下界。FEAT将平衡态和非平衡态方法统一在单一理论框架下,为神经自由能计算建立了原则性基础。在玩具示例、分子模拟和量子场论上的实验验证表明,该方法优于现有的基于学习的方法。我们的PyTorch实现可在https://github.com/jiajunhe98/FEAT获取。

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