刘建川・GROMACS 实战课（专题十）| 增强采样模拟

本课适合哪些人学习：

这套课程适合已经具备一定 GROMACS 基础，希望进一步学习增强采样、集体变量设计、元动力学和自由能分析的硕士、博士及科研人员，尤其适合：

已经会常规 MD，但轨迹长期停留在某一构象、难以观察状态转换的用户；

希望研究构象变化、能垒和自由能变化，却不知道应该选哪些 CV 的用户；

想学习 Well-Tempered Metadynamics，不清楚高斯山及偏置参数如何设置的人；

想实际使用 Colvars / PLUMED，但不会写输入文件或与 GROMACS 衔接的人；

已得到模拟数据，却不会重建自由能形貌图（FES）、寻找自由能最低点和 MFEP 的用户；

研究蛋白构象、分子相互作用或其他具有多稳态行为的体系，希望拓展采样方法的人。

你会得到什么：

1｜建立正确的增强采样思路。 理解稀有事件、自由能势垒、亚稳态与 CV 的关系，知道为什么普通 MD 有时难以访问重要构象，并区分偏置类与温度类增强采样的基本原理。

2｜理解 CV 与关键参数。 学会从距离、角度、二面角、配位数等思考合适的 CV，理解 Well-Tempered Metadynamics 中 biasTemperature、hillWeight、hillWidth 的作用，而不是机械照抄配置。

3｜打通 Colvars 的操作流程。 以二面角为 CV，准备 config.colvars，在 MDP 中启用 Colvars，运行 GROMACS，处理自由能数据，并分析自由能最低点和 MFEP。

4｜掌握 PLUMED 的实际操作。 了解与 GROMACS 的安装和调用关系，编写 plumed.dat，通过 gmx mdrun -plumed 启动计算，再用 plumed sum_hills 等工具重建 FES。

5｜更有依据地解读结果。 不再只以“模拟运行成功”为终点，进一步关注 CV 是否能描述目标过程、自由能形貌图包含什么信息，以及如何识别可能的状态转换路径。

课程介绍：

• 《增强采样模拟》是一套基于 GROMACS 2026.3 以上版本的专题实战课程，共分为三个主要模块。 第一讲｜增强采样原理： 介绍稀有事件、自由能面与集体变量，解释偏置采样与基于温度的采样思想，并对伞形采样、Metadynamics、ABF、REMD 的原理及 CV 选择进行讲解。 第二讲｜Colvars 增强采样： 以二面角为 CV，演示 config.colvars 文件、Well-Tempered Metadynamics 关键参数、GROMACS 运行设置，以及自由能形貌图、自由能最低点和 MFEP 的分析。 第三讲｜PLUMED 增强采样： 讲解 PLUMED 支持的方法与 CV，准备 plumed.dat，通过 GROMACS 执行模拟，使用 plumed sum_hills 进行自由能分析，并完成自由能最低点及 MFEP 的提取。

课程重点：从 CV 选择与偏置设置出发，真正打通 Colvars / PLUMED 增强采样模拟与自由能分析流程。

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