四 分子结构的优化

当着手用分子力学进行计算时，首先要给出欲计算的分子的结构。这种结构只是试探性的，不一定是分子的稳定构象，而且往往不是稳定构象。显然，这里的稳定构象是指按（1）式表达的分子体系的空间能取极小值的状态。为此，须将（1）式的总空间能 Es 对所有描述分子构象的变量即分子各原子的三维坐标在一定的范围内求极小值。由于构成（1） 式的各能量项（式 2—9）都是原子坐标的非线性函数，所以，确定分子的稳定构象，就是一个以 Es 为目标函数的非线性最优化问题。对于像（1） 式这样的一般函数，目前数学上只能保证求得局部极小值，即实现局部优化，而不一定能求得全局极小值，即最小值。在分子力学中，当在给定的初始构象下优化时只能得到在这一构象附近的一相对稳定的构象。目前，分子力学常用的优化方法有使用一阶导数的最速下降法和使用二阶导数的 Newton-Raphson 法。