Memahami Dinamika Molekuler: Matematika di Balik Simulasi Molecular Dynamics

Isi buku

Bagian I menyiapkan bekal: perkakas matematika, NumPy, dan satuan. Bagian II menurunkan persamaan gerak dari energi dan memandangnya dengan mekanika Hamilton. Bagian III, jantung buku, membahas integrator: mengapa Euler dan Runge–Kutta orde empat gagal untuk simulasi panjang, mengapa Verlet berhasil, Hamiltonian bayangan, batas langkah waktu, serta kendala SHAKE dan RATTLE. Bagian IV membangun medan gaya AMBER suku demi suku, termasuk elektrostatik Ewald dan PME, lalu merakit simulator argon dari nol yang dicocokkan dengan data acuan NIST. Bagian V membahas ansambel, termostat Berendsen, Nosé–Hoover, dan Langevin, serta cara mengukur besaran beserta galat statistiknya. Bagian VI membawa semuanya ke protein: minimisasi energi, persiapan sistem dengan OpenMM, algoritma Kabsch untuk RMSD, studi kasus neuraminidase virus flu burung H5N1 bersama oseltamivir dan quercetin, serta energi bebas.

Ciri buku

Setiap algoritma ditulis dari nol dengan NumPy lebih dahulu, lalu dicocokkan dengan OpenMM, sering sampai dua belas digit. Setiap angka dan gambar di buku berasal dari menjalankan kode pendamping yang tersedia bebas di GitHub, dan kecocokannya diperiksa secara mekanis. Hasilnya dilaporkan apa adanya, termasuk yang tidak nyaman: skor docking yang mengurutkan ligan berlawanan dengan kenyataan, pose docking yang tidak bertahan dalam simulasi, dan galat statistik yang belum dapat ditaksir dari lintasan yang pendek.

Untuk siapa

Mahasiswa dan dosen matematika dan bioinformatika, juga kimia dan farmasi komputasi, yang ingin memahami apa yang sebenarnya dihitung sebuah simulasi. Prasyaratnya kalkulus peubah banyak, aljabar linear dasar, persamaan diferensial biasa, peluang dasar, dan kemampuan membaca Python. Tebalnya 319 halaman A5, dengan 64 gambar dan 20 bab yang masing-masing ditutup latihan.