摘要：【你认为计算化学领域中有哪些技术可以被称为是当前的黑科技？,】
说一下metadynamics吧。其实metadynamics算不上黑科技，但是符合题主说的“令人目瞪口呆的trick”。在分子模拟领域，目前最大的瓶颈或许就是sampling efficiency。由于人们感兴趣的化学/生物体系通常有成千上万个自由度，势能面更是复杂得无法形容，因此要达到ergodicity(只有这样，模拟得出的各种统计力学量才有意义)非常困难。解决办法呢？首先是要定义一个或几个自由度为反应坐标(化学家一般用reaction coordinate，物理学家貌似更喜欢说collective variable，一个意思)，然后主要关注体系在这一个或几个自由度下的行为，比如可以通过扫描得到势能面在这些自由度上的投影，也可以通过模拟得到系统在这些自由度上的potential of mean force。这看起来很不错，是吗？可是，这还远远不够...原因就是系综里各能态之间的配分要遵循玻尔兹曼分布。能量越高的状态，能被sample到的概率就以指数降低。你会说系统还有无规则热运动呢。没错，可是室温下一个kT才0.6 kcal/mol，一般的化学反应能垒都在几十kcal/mol量级，构象翻转也要好几个kcal/mol，只靠kT完全带不动啊，需要的时间太长了。为了让广大PhD毕业前能够顺利跑完simulation，很多的enhanced sampling technique于是被发明了出来。最常用的主要有umbrella sampling, replica exchange/parallel tempering, 以及我们的主角--metadynamics。其实另外几种方法也很好用，只不过个人觉得mtd看起来最fancy～关于mtd的原理，有一个很贴切的比喻：“往坑里填沙子”。设想一个简单的一维体系（手画，见谅...）：
在真实情况下（或者说小球开了上帝视角），小球会更倾向于呆在右边那个能量更低的local minimum，但是如果从图上所示的位置开始做一个un-biased MD/MC模拟，在势垒显著大于kT的情况下，小球很可能会一直呆在左边晃来晃去很长时间，于是这个模拟就无法正确地描述体系的特性，和实际不符。在mtd里，小球每在一个点出现，系统就会以那个点为中心加一个小的bias potential，比如一个开口向下的Gaussian。这样，在小球一直在左边晃荡的同时，左边的“坑”已经渐渐被“沙子”填满：在真实情况下（或者说小球开了上帝视角），小球会更倾向于呆在右边那个能量更低的local minimum，但是如果从图上所示的位置开始做一个un-biased MD/MC模拟，在势垒显著大于kT的情况下，小球很可能会一直呆在左边晃来晃去很长时间，于是这个模拟就无法正确地描述体系的特性，和实际不符。在mtd里，小球每在一个点出现，系统就会以那个点为中心加一个小的bias potential，比如一个开口向下的Gaussian。这样，在小球一直在左边晃荡的同时，左边的“坑”已经渐渐被“沙子”填满：
在这个状态下，小球就很容易跨过势垒跑到右边。随着模拟的继续进行，右边慢慢也被填满了（之前两张图里势能面的两边画得不够全，应该如下图所示）：在这个状态下，小球就很容易跨过势垒跑到右边。随着模拟的继续进行，右边慢慢也被填满了（之前两张图里势能面的两边画得不够全，应该如下图所示）：
现在小球已经是在一个近似flat的势能面上运动了，那么我们应当从小球的轨迹中观察到它在各个点出现的概率接近相等。这时，我们可以近似地认为模拟已经converge。下面，最fancy最“目瞪口呆”的一步到了：现在小球已经是在一个近似flat的势能面上运动了，那么我们应当从小球的轨迹中观察到它在各个点出现的概率接近相等。这时，我们可以近似地认为模拟已经converge。下面，最fancy最“目瞪口呆”的一步到了：
我们把之前所有的bias potential加起来，得到一个能量对坐标的函数E(q)，再用0减去E(q)（为了简便，这里假设最后坑被填得完全是平的）就是体系应有的自由能面（即上图蓝色部分的下边界）。我们把之前所有的bias potential加起来，得到一个能量对坐标的函数E(q)，再用0减去E(q)（为了简便，这里假设最后坑被填得完全是平的）就是体系应有的自由能面（即上图蓝色部分的下边界）。
当然，具体实现的时候有不少改进版本，比如well-tempered mtd等等，笔者不是做这个方向的所以并不清楚具体细节。 @肖石燕 是这方面专家，可以展开说一下～
最后顺便提一下，mtd最早是Parrinello等人提出的，这个Parrinello是个大神级人物，他的另一项贡献或许更为人熟知，那便是Car-Parrinello Molecular Dynamics (CPMD)...
(本文来源：知乎每日精选
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计算，根据已知量算出未知量；运算。应用与各个领域。由于现代人类各个课题学科繁多，涉及面广，而分类又细。而当今的每个学科都需要进行大量的计算。而（Distributed Computing），以其独特的优点——便宜、高效而越来越受到社会的关注。简单的计算器在生活的很多方面都很带来快捷，节约时间。
并列式：计＋算
　　计算与人类 由于现代人类各个课题学科繁多，涉及面广，而分类又细。而当今的每个学科都需要进行大量的计算。 　　研究组织需要计算机来分析太空（pulse），星位移动；需要计算机来模拟蛋白质的折叠（protein folding）过程，发现基因组的奥秘；家想要研制治愈癌症或各类细菌与病毒的药物，医学家正在研制防止衰老的新办法；想计算最大的质数和的更精确值；经济学家要用计算机分析计算在几万种因素考虑下某个企业/城市/国家的发展方向从而宏观调控；工业界需要准确计算生产过程中的材料，能源，加工与时间配置的最佳方案。由此可见，人类未来的科学，时时刻刻离不开计算。而分布式计算（Distributed Computing），以其独特的优点——便宜、高效而越来越受到社会的关注。
(1) （动）基本义：根据已知数目通过求得未知数。 (2) （动）考虑；筹划。 (3) （动）暗中谋划损害别人。
亦作“ 计筭 ”。1.谋划；考虑。《韩非子·六反》：“故父母之於子也，犹用计算之心以相待也，而况无父子之泽乎！”《三国志·吴志·滕胤传》：“ 恪 曰：‘诸云不可者，皆不见计算，者也。’” 明
《答督抚刘百川书》：“今计筭久远，果便于人，则 曹子 之言，固可从也。”《明史·萧授传》：“ 授 沉毅多计算，裨校皆尽其材，而驭军严整。”
《母亲》一：“大奶奶年轻的时候也不算不精明，可是做丈夫的更有计算，左劝右劝又买些顶精致的，甜言蜜语，就把大奶奶也拖进去了。”(2).核算数目。《史记·平準书》：“於是以
、 孔仅 为丞，领盐铁事；
以计算用事，侍中。”《水浒传》第三九回：“便唤酒保计筭，取些银子筭还，多的都赏了酒保。”
《铜墙铁壁》第十四章：“群众比头一天慌张，要求不要过秤，袋计算，只记下名字就行了。”(3).算计。谓暗中打损害别人的坏主意。《廿载繁华梦》第二回：“且説 祐 自从计算 傅成 之后，好一个关里库书，就自己做起来。”
《北京人》第一幕：“任何一句话，在她听来都藏着阴谋，计算。”
《秀露集·第一个洞》：“就是敌人不出动，我躺在被窝里，想到围在身边有那么些碉堡，有那么多敌人在计算我们，我就焦躁起来了。”
郭印：计敏夫送酒四壶有诗和之二首程公许：计辉父访予上持山中归龙溪款话一夕前韵相赠陆游：计子布归程已过新安入畿县界魏了翁：计处士挽诗方回：计桐江续稿九卷卷百首书其末郭印：计敏夫送酒四壶有诗和之二首程公许：计友载酒沧江海棠下公许以上寿亲庭不克与胜
计版、计办、、、计不反顾、计不返顾、计不旋跬、、、计簿、计参、
近义词谋略、谋划、打算、计划、筹划反义词阴谋、算计
　　。在对局的具体接触战中，棋手所作出的演算（有时亦指棋手的演算能力）。经计算，具有思虑的特点。与一瞬间作出判断的着手（感觉）往往不同。计算越深远越精确，棋力也越强。
计算符号　　计算是一种将单一或之输入值转换为单一或复数之结果的一种思考过程。 　　计算的定义有许多种使用方式，有相当精确的定义，例如使用各种进行的“”，也有较为抽象的定义，例如在一场竞争中“策略的计算”或是“计算”两人之间关系的成功。 　　将7乘以8（7x8）就是一种简单的算术。中的计算有加，减，乘，除，，开方等。其中被称为。 　　利用-斯定价模型（Black-Scholes Model）来算出评估中的公平价格（fair ）就是一种复杂的算术。 　　从投票意向计算评估出的选举结果（）也包含了某种算术，但是提供的结果是“各种可能性的范围”而不是单一的正确答案。 　　决定如何在建立关系的方式也是一种计算的结果，但是这种计算难以精确、不可预测，甚至无法清楚定义。这种可能性无限的计算定义，和以上提到的数学算术大不相同。 　　英文中的计算为“Calculation”，来自拉丁文中的“Calculus”，指的是上用来计算的小石头。 计算中的关系　　计算不仅是数学的基础技能，而且是整个自然科学的工具。在学校学习时必须掌握计算这一个基本生存技能；在科研中，必须运用计算攻关完成课题研究；在国民经济，计算机及电子等行业取得突破发展都必须在数学计算的基础上。因此计算在基础教育，各学科的广泛应用，等先进技术方面都是主要方法。 　　广义的计算包括数学计算，，文法的产生式，的，的置换，，图形图像的变换，等；人工智能的遍历，，的路径问题，网络安全，理论，上下文表示感知与，等；甚至包括（例如），程序设计（文法），机器人设计，建筑设计等设计问题。 　　一．数学计算中的关系 　　在数学计算中，一个计算式包括数据，计算符或以及计算结果。因此数学计算中的关系是计算原理中必须阐明的理论基础。 　　计算关系包括：数据与数据的关系，数据与计算符的关系，计算符与计算符的关系。 　　1．数据与数据的关系 　　若数据出现在一个计算式中，则称数据存在计算关系。有些计算关系由数据的内在性质（例如系数，级数中的具体项，中的项），物理位置（一幅图像中数据的显示或表示，直角坐标系中的关系，cpu阵列，数据的存储）决定。 　　2．数据与运算符的关系 　　1）自然数据的表示。例如求一个曲面梯形的面积. 　　2）人工数据的处理（例如 程序中的数据）. 　　3）自然数据的人工处理。例如：放大一幅图像的一部分。 　　在数学计算式中，数据与运算符有数据个数，左右作用，算式形式等具体细致的关系。 　　3）运算符与运算符的关系 　　（1）整体与元素的关系.集合数据例如矩阵，从矩阵加到元素加，实现对集合元素的处理. 相同运算符对不同数据产生的计算效果可不同（例如的重载，等）。 　　（2）高阶的运算符，常常是低阶运算符的组合，再使用一个新出现的计算符，构成一个序列.例如：级数的极限计算.使复杂的数据元计算能够实现. 　　在计算中，使难的计算到简单的计算，可通过使用两个可逆的计算过程，高阶计算.例如：对复杂的多计算式，可用对数变成加法计算，再用指数恢复. 这是一个从高到低的过程. 　　（3）低阶运算与新运算的发现 　　对新形式数据的新计算，常常用到如何组合低级运算符，构建一个新的高阶运算符.因此计算并不是化简这一个过程.有些同学认为计算就是越来越简单，因此对数学失去了兴趣.实际上，还存在一个可逆的过程，即如何用低阶的，离散的运算符，处理复杂的以及庞大的计算量，也是一个很有趣的问题. 　　在计算机器件的设计中也存在这个问题.好像计算机只有一个，太简单了.实际上如何在计算机软硬件中使用这个加法器实现更高阶计算是一个很需要动脑筋的过程（不仅是也是系统结构，组成原理的问题）.此外，软硬件的平衡，调度，是否使用专用的乘法计算器都需要考虑. 　　（4）相同的计算，常常有不同的性质. 　　例如.中，同样是三，在中只要求，而在二此型的标准型变换中，则要求. 　　计算是对特定数据元的计算,因此数据元的性质对运算符的选择，计算的实现有决定性作用. 　　计算表达式常常有不同的形式.，方程，函数，，或者数理统计计算式等等，实现对不同数据的具体计算. 　　参考资料 　　1金翊等，进位直达并行三值加法器原理，E辑，）:930-938。
　　又名：Incite Mill: 7 Days Death Game （2010） 　　导演：
　　编剧：
　　主演： / / / / / / / 片平渚 　　类型：恐怖 / 惊悚 　　制片国家/地区： 日本 　　语言： 日语 　　上映日期： 　　又名： インシテミル / 被煽动的斗殴 / 算计：7天的
　　为纪念大手艺能事务所“HORIPRO”创办50周年的纪念大片《Incite Mill》（导演中田秀夫）即将开拍，豪华演员阵容于1月17日曝光。据了解，全片共有10名主演，包括、藤原龙也等，均为大手旗下艺人。此次曝光的演员名单共有8人，剩下两名人选于近日发表。一部电影全部选用大手事务所的旗下艺人，在日本电影界还尚属首次。此次曝光的8名演员分别为，女主角由被誉为“2小时日剧女王”的片平渚担当，除此之外，平山绫、武田真治、北大路欣也、阿部力、藤原龙也、绫濑遥以及石原里美都将在片中分饰要角。该片根据07年日本派小说家米泽穗信的同名小说改编，讲述了通过一则每小时薪金高达11万2000日元的，将招募的10个人集结在一间密室中，展开一场血腥的剧情。该片导演由曾执导过系列的日本著名恐怖片导演中田秀夫担当。据片方透露，剩下两名未发表的演员，一名是大手旗下的男艺人，另一位是该事务所将在1月31日主办的新人选秀节目中的优胜者。该片将于3月开机，预计2010年秋在日本上映。
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