好像大家一直都在墨守成规地选择步长为ps，但是有没有考虑过为什么是ps，而不能是ns甚至是ms呢？

[ 本帖最后由 redream 于 2008-6-22 21:21 编辑 ]

忘了在哪里看过的了，可能是陈正隆的书上说，MD的时间步长是跟模拟对象的分子的化学键的振动频率有关，也就是说，MD的时间步长要小于键振动的周期

哦，原来是这个原因啊！学习了，呵呵
那么步长的选择对模拟结果的影响还是很大的吧？

你模拟一般都是ps量级的步长？文献都是这样？ 我看到的还是以fs的居多

应该是飞秒吧？fs?
因为电子振动的周期就是这个量级，如果太大的就相当于忽略了这个振动，有很多现象可能就观察不出来了

我觉得应该是根据你系统 出现的现象在什么时间尺度，然后决定相应的时间不长，

我的步长选择也是在飞秒量级。
刚才在maillist上有人给我发来这样一个解释：
Limitation in the time step
The limitation of the time step to a femtosecond can be understood as follows: Numerical schemes to solve Eqn.2.1 use a Taylor expansion.
Different schemes truncate at different orders of the time step  which determines the accuracy of the position calculation and also the time step to be used. In brief, for numerical stability it is required that the change in potential with a change in position of the coordinate of a particle in time  must not be large (note that the second term of the Taylor expansion in Eqn.2.2 is equal to ). A simple rule of thumb frequently used is that the particle can move at most  the distance between two neighboring atoms [1] (lecture 2). Typical interatomic distances in a graphene plane is  Å and the typical velocity of an interstitial hydrogen atom which has equilibrated with the graphene plane at say 900 K is  Å/femtosecond. Therefore the time step has to be  femtoseconds in this case and one would have to loop over  iterations to simulate one second!!
http://www.ipr.res.in/~manoj/CompPhysII/node5.html
就是说每一步长的移动的距离在原子间距的1/20为宜。一般情况下，原子间距为1.4埃，在温度为900K时原子速度为0.047A/fs，这么一算得到步长为1.5fs。

引用:

原帖由 fatcharm 于 2008-6-20 17:12 发表
忘了在哪里看过的了，可能是陈正隆的书上说，MD的时间步长是跟模拟对象的分子的化学键的振动频率有关，也就是说，MD的时间步长要小于键振动的周期

I think it is also based on the reduced units and the system to simulate.

为了让数值计算的轨迹尽量接近动力学轨迹的精确解，时间步太小了舍入误差影响增加，太大了一步的误差将超过最小周期运动的振幅，即在误差范围内已经无法准确描述所要的的轨迹。一般书上建议都是比最小运动周期小一个量级左右。
在分子动力学领域，一般化学键作用最强，所以周期最短，正如前面几位介绍的应该取它的1／10左右作为时间步长。
如果引入shake等算法约束了键长，就可以适当增加时间步，一般可以增加3～4倍。

[ 本帖最后由 gromacs 于 2008-6-20 22:48 编辑 ]

和步长的数量级关系最直接的是体系的尺度。
假设自己就是模拟的分子，在一栋大楼里以一定速度行走，0.1s一帧，那么在撞到墙之前能来及反应，马上拐弯。若是5s一步，往往会发现下一帧时自己已经穿墙而过，这很荒唐，首先是很不精确。更严重的是，有时可能经过一帧5s之后，发现自己的位置正好卡在墙里动弹不得。如果墙壁是一个对称的很高的势垒，自己将会受到巨大的斥力，马上就会被弹飞，如果一只胳膊此时刚好在墙的另一侧，那么身体（分子）就分家了。

而对于大气、星体的模拟这就不是问题，步长一般都是以分钟为数量级，乃至小时或者更长

3点：模拟体系，模拟的技术，计算误差。

比如我把水分子在模拟的时候粗粒化一个点，那么他的质量就是18*10^-3kg/mol 一般的水溶液Bjerrum length是0.7nm,粗粒化点半径大概再3.78*10^-10m,体系温度300K,那么估算的时间单位大概在 1ps，我们选择的步长一般是0.0025左右【如果做NVT的话】，也就是2.5fs，呵呵
但是如果我们为了使系统尽快达到平衡态或者稳态，我们可以先选择Langevin热浴，一般体系【DNA试验体系】扩散系数D=1.33*10^-9m^2/s ，这样时间步长可以取到0.01-0.1左右计算误差也不大,也就是10-100fs之间了。

这张图能够说明问题

模拟的步长应该是fs数量级
主要因为C-H键的震动周期为fs数量级，如果采用2fs的步长也要采用SHAKE技术，防止C-H键在模拟过程中断裂。

nod nod nod nod.