用粗粒化分子动力学方法研究蜂毒素与磷脂双分子层的相互作用

为了了解蜂毒素的生物活性机理,采用粗粒化分子动力学模拟方法研究了蜂毒素在水环境中的性质以及与多种磷脂双分子层膜的相互作用.结果表明:无论是在水环境还是在磷脂双分子层中,蜂毒素都能形成聚集体.在每个聚集体中,蜂毒素分子之间的相对位置不断变化,会在蜂毒素分子之间形成无特定形状的空隙,从而在膜内产生暂时的孔洞或者跨膜通道.蜂毒素分子的N端和C端带正电荷的残基与磷脂膜带负电荷的磷脂头之间的静电相互作用是蜂毒素发挥功能的关键因素.     

金属Ag冷却过程中结构转变的分子动力学模拟

采用反映原子多体相互作用的FS势模型,通过分子动力学方法模拟了贵金属Ag在温度2000～300K之间的冷却过程,考察了不同温度下Ag结构变化特点.给出了金属Ag冷却过程微观结构转变的重要信息.     

液态合金Ni3Al冷却过程中微观结构的转变

采用反映原子多体相互作用的FS势模型，通过分子动力学方法对液态Ni3Al的冷却过程进行了研究，考察了不同温度下Ni3Al结构变化特点.并给出了合金Ni3Al冷却过程微观结构转变的重要信息.对模拟的结果用热运动理论、从能量转换的角度给出了一些解释.     

单壁碳纳米管静、动态屈曲问题的分子结构力学模型

采用分子结构力学方法研究单壁碳纳米管的静、动态屈曲问题.用分子框架结构模型模拟碳纳米管的原子结构,碳原子之间的共价键被模拟为框架梁单元,碳原子被模拟为单元节点.通过能量等价原理建立基于分子结构力学的局部原子势和计算结构力学单元应变能之间的关系,得到梁的截面参数.建立了单壁碳纳米管等效梁单元空间框架的静、动力屈曲有限元模型,研究了单壁碳纳米管在轴向载荷作用下的屈曲变形和临界屈曲应变,并与连续介质力学模型及分子动力学的结果进行了比较.     

金属Ag冷却过程中结构转变的分子动力学模拟

采用反映原子多体相互作用的FS热模型，通过分子动力学方法模拟了贵金属Ag在温度2000－300K之间的冷却过程，考察了不同温度下Ag结构变化特点，给出了金属Ag冷却过程微观结构转变的重要信息。     

HIV-1 gp41蛋白与其抑制剂NB-2的结合模式

为了设计以HIV-1跨膜蛋白gp41为靶点的抑制剂,采用分子对接、分子动力学模拟及自由能计算方法研究了gp41与其抑制剂NB-2的结合模式,利用从头药物设计方法,通过改造NB-2的结构,设计了有效的gp41选择性抑制剂,并用分子对接方法评价了这些新化合物的结合模式和能力.从分子对接结果得到2种主要的NB-2与gp41的结合模式.分子动力学模拟和自由能计算结果表明,结合模式1优于模式2,所以模式1是比较合理的结合模式.从结合模式1出发设计了103个新的化合物,这些化合物具有已知gp41抑制剂所没有的结构特征且大部分化合物比NB-2与gp41的结合自由能低.得到的结合模式合理解释了NB-2与gp41的相互作用.     

蛋白质折叠的计算机模拟研究进展

蛋白质折叠是结构生物学领域有待解决的重要科学问题,计算机模拟方法是研究蛋白质折叠的主要手段之一.对蛋白质折叠的计算机模拟研究进展进行了简要介绍,主要内容包括:全原子分子动力学模拟、Gō模型以及弹性网络模型的主要思路及其在蛋白质折叠研究中的应用.     

海水浓度的变化对其微观结构和动力学性质的影响

为了提高新型旋转耦合电磁海水淡化技术的效率,优化旋转电磁发生装置的工作参数和选择合适的电子膜与反渗透膜,采用分子动力学模拟方法详细地研究了海水浓度的变化对其微观结构和动力学性质的影响．结果表明：随着离子浓度的增加,离子间相互作用增强,而离子-水分子、水分子-水分子的相互作用强度均减弱,海水的短程有序性降低;接触离子对和...     

沥青材料分子动力学模拟研究进展

沥青材料作为沥青路面的主要组成部分,对道路的使用性能和使用寿命至关重要。随着计算技术的迅速发展,分子动力学模拟技术已广泛应用于沥青材料研究领域,其相对于传统实验法,具有适用体系广、工作量小的特点,成为沥青材料微观机理研究的有效手段。文章概述了分子动力学模拟中沥青分子模型的发展,包括沥青平均分子模型和沥青多分子模型,并分析了各种模型的特点和局限性;阐述了分子动力学在模拟沥青的力学性能、老化性能、再生性能、自愈合性能、与改性剂的相容性及与集料之间的粘附性等方面的研究进展,展望了沥青分子模拟未来的发展方向。     

抑制剂PMI与MDM2结合模式的分子动力学研究

p53-MDM2相互作用已经成为治疗癌症药物设计的重要靶标.采用分子动力学模拟和MM-PBSA方法计算了肽类抑制剂PMI与MDM2的绝对结合自由能,通过基于残基的自由能分解方法计算了MDM2的各残基与PMI的相互作用.结果表明:CH-π、CH-CH和π-π相互作用驱动了PMI在MDM2疏水性裂缝中的结合;相关矩阵的计算表明PMI在一定程度上诱导了MDM2内部的相关运动.     

Preliminary studies on the basic factors of bionics

The bionic consciousness,idea,and practice opened a unique path for the progress of mankind,the development of the society,and the innovation of science and technology from the subconscious bionic activities of the ancient humans to the significant bionic designs in modern engineering.Nowadays,driven by the practical demand of human beings,bionics becomes an important factor for the sustainable development of technology.A lot of new and outstanding innovations have been produced through the effective interactions between bionics,technology,and demand.The stronger the interactions,the greater the innovation success would be.In this article,the basic factors such as the connotation,characteristics,and interactions of bionic demands,bionic models,bionic simulations,and bionic products were explained,which are the indispensable basic knowledge for improving the ability of innovation especially for the original one,realizing the design and innovation of new technology and manufacturing for better bionic products.     

基于两态稳定性原子级存储方式的分子动力学模拟

采用Morse型势函数对体心立方晶体表面层及近表面层原子的行为进行了分子动力学模拟．模拟结果表明，在体心（次表层）原子操纵前后，体心立方晶体的顶角原子位置只有微小变化，其晶格结构基本保持不变且处于稳定平衡状态，即体心立方晶体具有两态稳定性，该特性为实现原子级的数据存储提供了可行性．同时，对数据存储时可能出现的多原子双稳态组合问题进行了分子动力学模拟，发现在多原子双稳态组合情况下，晶体的结构在操纵其相邻晶格的体心原子时仍保持稳定．提出了一种实现原子级存储的新方式，只需在两个稳定平衡态间激发用于存储数据的体心原子，可以提高数据存储的成功率，保证可重复性和稳定性．     

Analysis on nonlinear wind-induced dynamic response of membrane roofs with aerodynamic effects

Based on the characteristics of membrane structures and the air influence factors, this paper presented a method to simulate the air aerodynamic force effects including the added air mass, the acoustic radiation damping and the pneumatic stiffness. The infinite air was modeled using the acoustic fluid element of commercial FE software and the finite element membrane roof models were coupled with fluid models. A comparison between the results obtained by FE computation and those obtained by the vibration experiment for a cable-membrane verified the validity of the method. Furthermore, applying the method to a flat membrane roof structure and using its wind tunnel test results, the analysis of nonlinear wind-induced dynamic responses for such geometrically nonlinear roofs, including the roof-air coupled model was performed. The result shows that the air has large influence on vibrating membrane roofs according to results of comparing the nodal time-history displacements, accelerations and stress of the two different cases. Meantime, numerical studies show that the method developed can successfully solve the nonlinear wind-induced dynamic response of the membrane roof with aerodynamic effects.     

基于回路神经网络的特征子空间估值算法

基于运用回复式离散神经网络进行特征子空间估值的理论,提出了解决正定对称矩阵的特征子空间估值问题的算法。其神经网络被描述为离散时间系统,它们在整个连续时间神经网络模型的数字化处理即计算机仿真方面具有优势,可以很容易地应用于数字化硬件。仿真结果的给出进一步阐明了网络良好的性能。     

MD与KMC的耦合模拟研究与实现

材料辐照损伤是当前材料领域和计算机领域研究的热点之一。分子动力学（MD）和动力学蒙特卡罗（KMC）耦合模拟是材料辐照损伤模拟中常用的方法。MD和KMC模拟体系中的原子类型、变量种类以及数据表示形式都不同，如何实现两个体系间数据的传输，是耦合模拟中的一个重要问题。为了解决这一问题，该文设计并开发了一个中间程序，提出了识别系统中原子类型的最短距离（SD）算法，通过计算原子位置与标准网格点之间的距离，来判断系统中的间隙原子、空位和正常原子。最后通过实验验证了该方法，MD及KMC耦合模拟的正确性和有效性。     

死端微滤通量预测模型的研究进展

为了对死端微滤通量进行准确预测,介绍了死端微滤通量预测过程中通量下降的主要原因:溶质和膜的相互作用,简要总结了死端微滤分离机理的研究现状,系统介绍了死端微滤过程中通量的预测模型--堵塞模型和阻力叠加模型等,并简要评述了各类模型的优缺点及其发展.     

Water models for interfacial water simulations

Interfacial water is of fundamental importance in many technological fields, such as biological processes, chemical reactions and lubrications. A prevalent way to study the structure and dynamics of interfacial water is carrying out molecular dynamics simulations with empirical potential water models. However, discrepant results have been reported due to their different charge geometries and target properties. Here we investigated the interfacial water structures on smooth surfaces of varying hydrophobicity at low temperatures by comprehensive molecular dynamics simulations with the prevailing water models. It is shown that the choice of the water model can significantly change the water structure on the hydrophilic surface, while has a minor effect on the contact angle on a hydrophobic surface. Furthermore, zero-dimensional ice pyramids and one-dimensional icicles were formed under the regulation of external charges injected to the substrate or imposed electric field, respectively. These results offer new insights into the water structures on different surfaces and reasonable choice of parameters in molecular simulations, and the development of water models.     

Key problems in validation of intelligent models

To provide a realistic simulation environment for users,intelligent models have become key components in military simulations. After the analysis of modeling nature of intelligent models,the validation criteria for defining the validation points and validation metrics for measuring the agreements between human experts and intelligent models were presented. Further,such methods as graphical comparison,feature analysis and face validation were discussed according to the characteristics of intelligent models. Based on the validation criteria,validation metrics and validation methods,the intelligent models can be effectively validated,which has been proved in current developed intelligent models.     

空间耦合模式下混沌吸引子的动力学性质

以具有混沌和超混沌特性的离散电路作为元胞，采用不同的空间耦合模式建立了一个时空耦合系统。数值计算结果表明，对于这种单元胞具有有限吸引域的混沌及超混沌吸引子，不同的空间耦合方式或不同的耦合强度都会对元胞的吸引子有不同程度的破坏作用，明显改变系统在其相空间中的特征。     

两轮自平衡机器人运动控制研究

轮式移动机器人是典型的不完整控制系统,其自身的不确定性影响控制的性能.以两轮自平衡机器人为研究对象,建立了机器人的运动学与动力学模型.利用多惯性传感器信息融合建立的基于T-S模糊模型的模糊控制器有效地解决了两轮自平衡机器人平衡控制的问题,并同时对轨迹跟踪的问题进行了探讨.仿真结果表明,通过多惯性传感器的信息融合建立的控制器对于机器人的平衡和跟踪问题是有效的,并在实际的实验中得到了验证.