Moleküler dinamik simülasyonları, atomların ve moleküllerin zaman içindeki hareketini modellemenin güçlü bir yolu. Ancak bir proteinin katlanması gibi olaylar, simülasyonların kolayca kapsayamadığı kadar uzun süreler gerektiriyor. İşte bu boşluğu doldurmak için geliştirilen yeni bir tensör tabanlı yöntem, uzun zaman ölçekli kinetik davranışları çok daha verimli biçimde analiz edebiliyor.
Yöntemin merkezinde 'sonsuz küçük üreteci' (infinitesimal generator) adı verilen matematiksel bir operatör yer alıyor. Bu operatör, bir sistemin olası durumları arasındaki geçiş hızlarını ve kinetik yapısını özetliyor. Araştırmacılar, bu operatörün düşük frekanslı özdeğerlerini varyasyonel bir yaklaşımla tahmin ediyor; bu özdeğerler de sistemin meta-kararlı durumlarına ve geçiş sürelerine doğrudan karşılık geliyor.
Hesaplama verimliliğinin anahtarı ise tensör tren (TT) formatı. Yüksek boyutlu problemlerde klasik matris yöntemleri hızla kullanılamaz hale gelirken, TT formatı verileri çok daha kompakt bir yapıda temsil ederek bu boyutsallık lanetini kısmen aşıyor. Araştırmacılar, ilgili tensör operatörleri için analitik ifadeler türetmiş ve ortaya çıkan doğrusal sistemleri verimli biçimde çözen algoritmalar geliştirmiş.
Yöntemin öne çıkan bir diğer özelliği, reaksiyon koordinatlarının artımlı olarak genişletilebilmesi. Yani sisteme yeni bir koordinat eklendiğinde, tüm varyasyonel problem baştan çözülmek zorunda kalmıyor; bu da hesaplama süresini ciddi biçimde kısaltıyor. Ayrıca konuma bağlı difüzyon alanı da yöntem çerçevesine dahil edilmiş; bu özellik, reaksiyon koordinatlarında çalışırken özellikle önem kazanıyor.
Yöntem, hızlı katlanan proteinlerin MD simülasyonları ve TICA (Transfer Operator Component Analysis) koordinatları üzerinde test edildi. Sonuçlar, meta-kararlı konformasyonların ve bunlar arasındaki geçiş zaman ölçeklerinin güvenilir biçimde belirlendiğini gösteriyor. Bu gelişme, ilaç etkileşimlerinin modellenmesinden protein mühendisliğine uzanan geniş bir alanda hesaplamalı araçların etkinliğini artırabilir.