New optimized algorithms for molecular dynamics simulations
The method of molecular dynamics (MD) is a powerful tool for the prediction
 and investigation of various phenomena in physics, chemistry and biology.
 The development of efficient MD algorithms for integration of the equations
 of motion in classical and quantum many-body sy...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Condensed Matter Physics |
|---|---|
| Дата: | 2002 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Інститут фізики конденсованих систем НАН України
2002
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120663 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | New optimized algorithms for molecular
 dynamics simulations / I.P. Omelyan, I.M. Mryglod, R. Folk // Condensed Matter Physics. — 2002. — Т. 5, № 3(31). — С. 369-390. — Бібліогр.: 37 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1862667376951033856 |
|---|---|
| author | Omelyan, I.P. Mryglod, I.M. Folk, R. |
| author_facet | Omelyan, I.P. Mryglod, I.M. Folk, R. |
| citation_txt | New optimized algorithms for molecular
 dynamics simulations / I.P. Omelyan, I.M. Mryglod, R. Folk // Condensed Matter Physics. — 2002. — Т. 5, № 3(31). — С. 369-390. — Бібліогр.: 37 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Condensed Matter Physics |
| description | The method of molecular dynamics (MD) is a powerful tool for the prediction
and investigation of various phenomena in physics, chemistry and biology.
The development of efficient MD algorithms for integration of the equations
of motion in classical and quantum many-body systems should therefore
impact a lot of fields of fundamental research. In the present study it is
shown that most of the existing MD integrators are far from being ideal and
further significant improvement in the efficiency of the calculations can be
reached. As a result, we propose new optimized algorithms which allow
to reduce the numerical uncertainties to a minimum with the same overall
computational costs. The optimization is performed within the well recognized
decomposition approach and concerns the widely used symplectic
Verlet-, Forest-Ruth-, Suzuki- as well as force-gradient-based schemes. It
is concluded that the efficiency of the new algorithms can be achieved
better with respect to the original integrators in factors from 3 to 1000 for
orders from 2 to 12. This conclusion is confirmed in our MD simulations
of a Lennard-Jones fluid for a particular case of second- and fourth-order
integration schemes.
Метод молекулярної динаміки (МД) є потужним знаряддям для передбачення і вивчення різноманітних явищ у фізиці, хімії та біології. Побудова ефективних МД алгоритмів для інтегрування рівнянь руху в класичних і квантових багаточастинкових системах повинна, отже, істотно вплинути на розвиток багатьох областей фундаментальних досліджень. У даному розгляді показано, що більшість існуючих МД інтеграторів далекі від ідеальних, і може бути досягнуто подальше значне покращення ефективності обчислень. Як результат, ми пропонуємо нові оптимізовані алгоритми, які дозволяють зменшити чисельні похибки до мінімуму при тих самих загальних обчислювальних затратах. Оптимізація здійснюється у рамках загально визнаного де- композиційного підходу і стосується широко застосовуваних симп- лектичнихсхем Верле, Фореста-Рутха, Сузукі, а також схем, які базуються на обчисленні градієнтів сил. Ми приходимо до висновку, що ефективність нових алгоритмів може бути кращою порівняно з оригінальними інтеграторами від 3 до 1000 разів для порядків від 2 до 12. Цей висновок підтверджується у наших МД симуляціях Леннард- Джонсівської рідини для випадку схем інтегрування другого і четвертого порядку точності.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:22:49Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-120663 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-324X |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-07T15:22:49Z |
| publishDate | 2002 |
| publisher | Інститут фізики конденсованих систем НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Omelyan, I.P. Mryglod, I.M. Folk, R. 2017-06-12T16:13:00Z 2017-06-12T16:13:00Z 2002 New optimized algorithms for molecular
 dynamics simulations / I.P. Omelyan, I.M. Mryglod, R. Folk // Condensed Matter Physics. — 2002. — Т. 5, № 3(31). — С. 369-390. — Бібліогр.: 37 назв. — англ. 1607-324X PACS: 02.60.Cb, 02.70. Ns, 05.10.-а, 95.10. Се, 95.75. Pq DOI:10.5488/CMP.5.3.369 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120663 The method of molecular dynamics (MD) is a powerful tool for the prediction
 and investigation of various phenomena in physics, chemistry and biology.
 The development of efficient MD algorithms for integration of the equations
 of motion in classical and quantum many-body systems should therefore
 impact a lot of fields of fundamental research. In the present study it is
 shown that most of the existing MD integrators are far from being ideal and
 further significant improvement in the efficiency of the calculations can be
 reached. As a result, we propose new optimized algorithms which allow
 to reduce the numerical uncertainties to a minimum with the same overall
 computational costs. The optimization is performed within the well recognized
 decomposition approach and concerns the widely used symplectic
 Verlet-, Forest-Ruth-, Suzuki- as well as force-gradient-based schemes. It
 is concluded that the efficiency of the new algorithms can be achieved
 better with respect to the original integrators in factors from 3 to 1000 for
 orders from 2 to 12. This conclusion is confirmed in our MD simulations
 of a Lennard-Jones fluid for a particular case of second- and fourth-order
 integration schemes. Метод молекулярної динаміки (МД) є потужним знаряддям для передбачення і вивчення різноманітних явищ у фізиці, хімії та біології. Побудова ефективних МД алгоритмів для інтегрування рівнянь руху в класичних і квантових багаточастинкових системах повинна, отже, істотно вплинути на розвиток багатьох областей фундаментальних досліджень. У даному розгляді показано, що більшість існуючих МД інтеграторів далекі від ідеальних, і може бути досягнуто подальше значне покращення ефективності обчислень. Як результат, ми пропонуємо нові оптимізовані алгоритми, які дозволяють зменшити чисельні похибки до мінімуму при тих самих загальних обчислювальних затратах. Оптимізація здійснюється у рамках загально визнаного де- композиційного підходу і стосується широко застосовуваних симп- лектичнихсхем Верле, Фореста-Рутха, Сузукі, а також схем, які базуються на обчисленні градієнтів сил. Ми приходимо до висновку, що ефективність нових алгоритмів може бути кращою порівняно з оригінальними інтеграторами від 3 до 1000 разів для порядків від 2 до 12. Цей висновок підтверджується у наших МД симуляціях Леннард- Джонсівської рідини для випадку схем інтегрування другого і четвертого порядку точності. en Інститут фізики конденсованих систем НАН України Condensed Matter Physics New optimized algorithms for molecular dynamics simulations Нові оптимізовані алгоритми для моделювання методом молекулярної динаміки Article published earlier |
| spellingShingle | New optimized algorithms for molecular dynamics simulations Omelyan, I.P. Mryglod, I.M. Folk, R. |
| title | New optimized algorithms for molecular dynamics simulations |
| title_alt | Нові оптимізовані алгоритми для моделювання методом молекулярної динаміки |
| title_full | New optimized algorithms for molecular dynamics simulations |
| title_fullStr | New optimized algorithms for molecular dynamics simulations |
| title_full_unstemmed | New optimized algorithms for molecular dynamics simulations |
| title_short | New optimized algorithms for molecular dynamics simulations |
| title_sort | new optimized algorithms for molecular dynamics simulations |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/120663 |
| work_keys_str_mv | AT omelyanip newoptimizedalgorithmsformoleculardynamicssimulations AT mryglodim newoptimizedalgorithmsformoleculardynamicssimulations AT folkr newoptimizedalgorithmsformoleculardynamicssimulations AT omelyanip novíoptimízovaníalgoritmidlâmodelûvannâmetodommolekulârnoídinamíki AT mryglodim novíoptimízovaníalgoritmidlâmodelûvannâmetodommolekulârnoídinamíki AT folkr novíoptimízovaníalgoritmidlâmodelûvannâmetodommolekulârnoídinamíki |