Mots clés : simulation moléculaire,
simulation de Monte Carlo, évolution artificielle .
Participants : Benoît Leblanc,
Evelyne Lutton.
En collaboration avec l'IFP, Groupe IA/Statistique
(Bertrand Braunschweig) et Groupe Modélisation Moléculaire
(Hervé Toulhoat), dans le cadre d'une convention CIFRE.
- Simulation moléculaire
- simulation du comportement d'un ensemble de
particules en interaction représentant un système
physico-chimique.
- Simulation de Monte Carlo
- Echantillonnage aléatoire de l'espace des
configurations d'un système thermodynamique fondé sur la
contruction d'une chaine de Markov ayant pour
distribution limite la distribution appropriée pour le
système considéré.
Résumé :
Nous avons développé une approche de la simulation
moléculaire fondée sur un algorithme évolutionnaire.
L'application visée est la simulation de polymères amorphes
et le but recherché est d'améliorer le temps de mélange du
système simulé, c'est-à-dire d'obtenir plus rapidement des
résultats valides de l'espace d'état.
Notre approche est de considérer des simulations
parallèles, c'est-à-dire plusieurs simulations du même
système. En conséquence, si l'on cherche à obtenir un
échantillon de l'espace des phases associé, tous les états
parcourus par les différentes simulations contribuent à
l'élaboration de l'échantillon. Ceci permet, outre de pouvoir
utiliser des architectures parallèles, de comparer différents
modèles distribués. Plus spécifiquement notre but est
d'évaluer l'efficacité des algorithmes d'EA pour le réglage
des paramètres de Monte Carlo, habituellement réglés
empiriquement. Par exemple, dans le cas où plusieurs
mouvements de Monte Carlo sont possibles, leurs proportions
relatives sont des paramètres de la simulation (et non du
système lui-même, car ils n'affectent pas la distribution
limite), et ont un effet sur l'efficacité de la simulation.
Il est alors nécessaire de définir un critère effectif, qui
ne pourra être tenu pour universel, d'autres pouvant lui être
préférés. Dans notre cas nous utilisons des critères
d'autocorrélation et de déplacement moyen des molécules.
Afin de pouvoir effectuer une comparaison de performances,
nous avons besoin d'un algorithme de référence. Nous
considérons comme référence n instances d'une simulation classique
partant de n états initiaux
différents et utilisant les mêmes paramètres de Monte Carlo
réglés a priori comme on le ferait pour une simulation
unique, c'est-à-dire sans donner de préférence arbitraire à
tel ou tel mouvement. Les résultats obtenus montrent une
amélioration significative dans nombre de configurations,
l'algorithme d'EA permettant de trouver rapidement des
paramètres efficaces pour la simulation.