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机器学习力场运用到DNA体系的分子动力学

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发布时间: 2024-3-11 09:48

正文摘要:

大家好,我们想用DeePMD-kit进行机器学习力场的训练,运用到Gromacs中,计算DNA体系的分子动力学。但是机器学习力场需要数据集以及大量的训练时间现在有两种办法,一种是使用深势科技的DPA大模型进行少量数据微调(h ...

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zhouchen 发表于 Post on 2024-3-12 20:24:18
sobereva 发表于 2024-3-12 10:04
DNA体系的分子动力学根本轮不到用机器学习势,也派不上用场

验证一种势函数模拟生物分子的准确性,首先 ...

明白了,谢谢sob老师
chenzhe 发表于 Post on 2024-3-12 16:09:46
水和复杂有机体系的目前都不怎么样,甚至都比不过经典力场(无论速度和精度,经典力场虽然看似粗糙,但是实际只要参数调整足够好,因为拟合实验数据,往往还是非常不错的)。目前机器学习,大部分还是在固体领域效果不错。
sobereva 发表于 Post on 2024-3-12 10:04:09
DNA体系的分子动力学根本轮不到用机器学习势,也派不上用场

验证一种势函数模拟生物分子的准确性,首先就得对往往原子数非常多的生物分子跑很长时间的(几百ns甚至>=微妙尺度)的动力学,根本不是相对于经典力场昂贵太多的机器学习势能跑得了的。而且主流的经典力场模拟DNA本来就已经很好了,也根本不需要用机器学习势。而且也绝对不代表机器学习势能把DFT或更高级别的势能面重现好,就能代表这样的机器学习势实际跑生物分子能够有多准确、比现有的专一性且久经考验的经典的分子力场更强(还牵扯到与溶剂的误差抵消。而且生物大分子构象对势能面精度极其敏感,对DFT程度的势能面重现好也只能算是个起点,还需要实际动力学跑的结果与NMR实验得到的构象数据作为参照反反复复优化)。

机器学习要用在该用的地方,即真正能发挥机器学习的价值、解决以往解决不了的问题的地方,不可盲目为了机器学习而机器学习,不是什么地方都有空间能让机器学习势插一脚。
Aletyx 发表于 Post on 2024-3-11 21:22:45
zhouchen 发表于 2024-3-11 16:50
谢谢您的指导,我想请问您的第三个观点有具体论文支持吗?

开会的时候听别人说的(也有可能是我听错了)。
此外,我个人感觉生物体系准备训练数据是非常麻烦的,因为体系大、原子数多、分子量大,用DFT去直接算好像不太现实。
k64_cc 发表于 Post on 2024-3-11 18:12:57
本帖最后由 k64_cc 于 2024-3-11 18:14 编辑
Aletyx 发表于 2024-3-11 14:41
我日常会用DeepMD-kit来训练固体的机器学习势,前两天还去绅士科技开会讨论了下,我的看法如下:
1. 如果 ...

固体确实不需要,有机体系就难说了。核酸的结构还是颇有些复杂的。
zhouchen 发表于 Post on 2024-3-11 16:50:28
Aletyx 发表于 2024-3-11 14:41
我日常会用DeepMD-kit来训练固体的机器学习势,前两天还去绅士科技开会讨论了下,我的看法如下:
1. 如果 ...

谢谢您的指导,我想请问您的第三个观点有具体论文支持吗?
Aletyx 发表于 Post on 2024-3-11 14:41:28
我日常会用DeepMD-kit来训练固体的机器学习势,前两天还去绅士科技开会讨论了下,我的看法如下:
1. 如果要微调finetuning,那么建议用最近发布的DPA-2,不要用DPA-1。优点:DPA2预训练模型的数据集很大,且DPA-2的可表示能力很强。起码在我关注的体系上,DPA-2表现还可以。缺点:DPA-2非常耗时,而且DPA-2不能跑MD,必需先做蒸馏(详情可以阅读DPA-2的paper)
2. 机器学习势的预训练大模型虽然号称“大模型”,实则和大语言模型的参数了差了几个数量级,去做微调完全不需要上万的DFT数据。DPA-2的paper里面强调:用他们的模型做finetuning可以节约好几个数量级的数据,可能上千个数据就行了。
3. DP的深度学习势函数好像在生物体系上表现并不理想。我本人不太懂生物体系,但是确实有不少人在关注NNP/MM的方法。
Huschein 发表于 Post on 2024-3-11 14:17:18
确实没必要用ML,除非你是做力场开发的,但是现在做transferable力场的ANI MACE其实已经做的蛮不错的了
zhouchen 发表于 Post on 2024-3-11 14:14:43
k64_cc 发表于 2024-3-11 12:43
针对预训练大模型进行fine-tune,至少也需要万级别的能量和力。如果真的不想训,ANI、MACE之类的可以直接拿 ...

感谢您的指导,我再进行思考和调研
k64_cc 发表于 Post on 2024-3-11 12:43:25
本帖最后由 k64_cc 于 2024-3-11 12:45 编辑

针对预训练大模型进行fine-tune,至少也需要万级别的能量和力。如果真的不想训,ANI、MACE之类的可以直接拿来用。

但是你这个选题最大的问题其实是,你确定你要研究的问题真的需要NNP来描述吗?为什么你们觉得现在的分子力场无法解决你们的问题呢?已有的开源力场模型解决了你们需要的问题吗?生物大分子的构象问题,就算全原子经典力场MD跑长时间的轨迹,都没法很好解决,以至于学界还在研究CG一类更大尺度的方法。用NNP跑生物大分子,真的能在理想的尺度内看到你们感兴趣的变化吗?我不太确定,或许可以先调研一下。

另外,溶液下的问题,因为水的直接参与,单纯提高势能面精度用处不大。NNP/MM一类的方法会比纯NNP跑溶液体系好很多。

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