План Лекций по теме “Компьютерное моделирование макромолекулярных систем и нанообъектов”. 1. Элементы Статистической механики. Энтропия и температура. Классическая статистическая механика. Эргодичность. Компьютерное вычисление термодинамических параметров. Фазовое пространство. Взаимодействия на границах. Достижение равновесия. 2. Молекулярная механика: Имперические силовые поля. Энергии на углы, связи и двугранные углы. Электростатика и взаимодействия Ван-дерВаальса. Водородные связи. Объединенные атомы. Моделирование в декартовых и внутренних координатах. Минимизация энергии, методы первого и второго порядка. Симметрия. Списки взаимодействий. 3. Метод Молекулярной Динамики. Идея метода. Вычисление сил. Интегрирование уравнений движения. Динамика со связями. Эффекты сольватации. Молекулярная Динамика в различных ансамблях. Компьютерные эксперименты. 4. Метод Монте-Карло. Схема Метрополиса. «Смещенные» Монте-Карло схемы. Метод Монте-Карло в различных статистических ансамблях. Вычисление химического потенциала. Сравнение с методом Молекулярной Динамики. 5. Анализ конформаций в белках и наноструктурах. Систематические методы поиска. Использование фрагментов, случайный поиск, метрическая геометрия и поиск при помощи моделирования. Эволюционные алгоритмы и метод моделированного отжига. Метод переменных копий. Оптимизация структур при помощи ЯМР и рентгеновских экспериментальных данных. 6. Вычисление дальних взаимодействий в нанообъектах. Суммы Эвальда. Метод Барнса-Хата. Быстрый метод мультиполей. Методы частица-ячейка. Суммирование Эвальда и быстрый метод мультиполей с различными периодичными условиями. 7. Метод граничных элементов для вычисления энергии сольватации в нанообъектах. Уравнение Пуассона. Уравнение Пуассона-Больцмана. Постоянные элементы. Линейные элементы. Квадратичные элементы. Молекулярная, Ван-дер-Ваальсова и гауссова поверхности. Итеративные методы решения систем уравнений. 8. Быстрые приближенные методы для вычисления энергии сольватации в нанообъектах. EEF1 модель. Метод обобщенной энергии Борна. Сеточные методы для вычисления энергии сольватации. Метод конечных элементов. Гибридные методы.