Molecular dynamics is the primary computational method by which modern structural biology explores macromolecule structure and function. Boltzmann generators have been proposed as an alternative to molecular dynamics, by replacing the integration of molecular systems over time with the training of generative neural networks. This neural network approach to MD samples rare events at a higher rate than traditional MD, however critical gaps in the theory and computational feasibility of Boltzmann generators significantly reduce their usability. Here, we develop a mathematical foundation to overcome these barriers; we demonstrate that the Boltzmann generator approach is sufficiently rapid to replace traditional MD for complex macromolecules, such as proteins in specific applications, and we provide a comprehensive toolkit for the exploration of molecular energy landscapes with neural networks.


翻译:分子动力学是现代结构生物学探索大分子结构与功能的主要计算方法。玻尔兹曼生成器被提出作为分子动力学的替代方案,通过将分子系统随时间积分替换为生成式神经网络的训练来实现。这种基于神经网络的分子动力学方法在稀有事件采样速率上优于传统分子动力学,然而玻尔兹曼生成器在理论完备性与计算可行性方面的关键缺陷显著降低了其实用性。本文建立了一种数学基础以突破这些障碍;我们证明玻尔兹曼生成器方法足以在特定应用中替代传统分子动力学处理复杂大分子(如蛋白质),并为利用神经网络探索分子能量景观提供了综合工具包。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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