[發明專利]一種基于非馮諾依曼架構的分子動力學計算方法

有效

• 申請號: 202010375103.1
• 申請日: 2020-05-05
• 公開（公告）號: CN111554355B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 劉杰;周騫;周曉凡;莫平輝;葉雅琴;史余輝
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00;G16C20/70
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 王文惠

1.一種基于非馮諾依曼架構的分子動力學計算方法，其特征在于，包含以下步驟：

步驟1，對于一多原子的體系，選定一個原子作為參考原子，并根據其初始位置構建參考原子的局部坐標環境；

步驟2，將參考原子截斷半徑內每個原子的全局坐標轉換為參考原子局部坐標環境下的局部坐標；

步驟3，根據參考原子截斷半徑內每個原子的局部坐標求得各個原子的輸入特征，作為參考原子的所有特征參數；將參考原子截斷半徑內某個原子R_i的輸入特征表示為其中x_i，y_i和z_i分別代表原子R_i局部坐標三個方向上的值，代表該原子所在向量的平方和；參考原子所有特征參數的確定方法是將參考原子截斷半徑內所有原子按照與參考原子的相對距離排序，并按照步驟1-3所述求得參考原子截斷半徑內所有原子的輸入特征，作為該參考原子的所有特征參數；

步驟4，將參考原子的所有特征參數輸入到一個全連接多層感知機神經網絡框架中，擬合得到參考原子的受力；

步驟5，按照步驟1-4得到體系中所有原子的受力，并根據每個原子的初始位置，速度以及受力，求得體系中所有原子新的位置；

步驟6，重復執行步驟1-5，并記錄每一次的位置結果，最終整合得到分子動力學計算的結果。

2.如權利要求1所述的一種基于非馮諾依曼架構的分子動力學計算方法，其特征在于，所述步驟1中，對于一多原子的體系，選定參考原子的局部坐標環境表示為A＝[e_x?e_y?e_z]，其中e_z＝e_x×e_y，dr₁₂＝r₂-(r₂·e_x)·e_x是由施密特正交計算得來，r₁和r₂分別代表在參考原子截斷半徑內由參考原子指向第一和第二相鄰的兩個原子的向量，|r₁|和|dr₁₂|分別表示向量r₁和向量dr₁₂的模長。

3.如權利要求1所述的一種基于非馮諾依曼架構的分子動力學計算方法，其特征在于，所述步驟2中，將參考原子截斷半徑內每個原子在參考原子局部坐標環境A下的局部坐標表示為其中是參考原子截斷半徑內某個原子R_i的全局坐標，(x_i,y_i,z_i)是該原子R_i轉換過后的局部坐標。

4.如權利要求1所述的一種基于非馮諾依曼架構的分子動力學計算方法，其特征在于，所述步驟4中，全連接多層感知機神經網絡是包括多輸入層節點、多輸出層節點的全連接網絡，并且該網絡的輸入層節點值為參考原子的所有特征參數，輸出層節點值為該參考原子所受三個方向的力。

5.如權利要求1所述的一種基于非馮諾依曼架構的分子動力學計算方法，其特征在于，所述步驟4中，全連接多層感知機神經網絡的隱藏層使用雙曲正切函數作為激活函數，該函數的處理方式是利用坐標旋轉計算的方式進行，輸出層使用線性函數作為激活函數。

6.如權利要求1所述的一種基于非馮諾依曼架構的分子動力學計算方法，其特征在于，所述步驟5中，體系中所有原子受力的確定方法是將每個原子都并行作為參考原子設計并行單元，每個并行單元都按照步驟1-4所述求得對應的原子受力，作為所有原子的受力。