La simulación de Monte Carlo afecta la convergencia de la evolución diferencial: un caso de modelado de respuesta óptica
Autores: Chesalin, Denis D.; Razjivin, Andrei P.; Dorokhov, Alexey S.; Pishchalnikov, Roman Y.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
La simulación de Monte Carlo afecta la convergencia de la evolución diferencial: un caso de modelado de respuesta óptica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Proteínas
Moléculas solventes
Espectros ópticos
Pigmentos orgánicos
Estados electrónicos
Complejos pigmento-proteína fotosintéticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Se sabe que la proteína circundante, así como las moléculas del solvente, tienen una influencia significativa en los espectros ópticos de los pigmentos orgánicos al modular las energías de transición de sus estados electrónicos. Estos efectos se manifiestan mediante un ensanchamiento de las líneas espectrales. La mayoría de las teorías semiclásicas asumen que la forma de las líneas resultante de una transición electrónica es una combinación de contribuciones de ensanchamiento homogéneo e inhomogéneo. En el caso de los sistemas de pigmentos interactivos como los complejos proteína-pigmento fotosintéticos, el ensanchamiento inhomogéneo puede ser incorporado además de la parte homogénea aplicando el método de Monte Carlo (MCM), que implementa el promedio sobre el desorden estático de las energías de transición. En este estudio, tomando el centro de reacción del fotosistema II (PSIIRC) como ejemplo de un sistema óptico cuántico, mostramos que la evolución diferencial (DE), un algoritmo de optimización heurística, utilizado para ajustar los datos medidos experimentalmente, produce resultados que son sensibles a la configuración de MCM. Aplicando la teoría del excitón para simular la respuesta óptica lineal de PSIIRC, se estimó el número mínimo de realizaciones de MCM requeridas para el rendimiento eficiente de DE. Finalmente, los datos reales de espectroscopia lineal de PSIIRC fueron ajustados usando DE considerando las modificaciones necesarias a la implementación de los procedimientos de modelado de la respuesta óptica.
Descripción
Se sabe que la proteína circundante, así como las moléculas del solvente, tienen una influencia significativa en los espectros ópticos de los pigmentos orgánicos al modular las energías de transición de sus estados electrónicos. Estos efectos se manifiestan mediante un ensanchamiento de las líneas espectrales. La mayoría de las teorías semiclásicas asumen que la forma de las líneas resultante de una transición electrónica es una combinación de contribuciones de ensanchamiento homogéneo e inhomogéneo. En el caso de los sistemas de pigmentos interactivos como los complejos proteína-pigmento fotosintéticos, el ensanchamiento inhomogéneo puede ser incorporado además de la parte homogénea aplicando el método de Monte Carlo (MCM), que implementa el promedio sobre el desorden estático de las energías de transición. En este estudio, tomando el centro de reacción del fotosistema II (PSIIRC) como ejemplo de un sistema óptico cuántico, mostramos que la evolución diferencial (DE), un algoritmo de optimización heurística, utilizado para ajustar los datos medidos experimentalmente, produce resultados que son sensibles a la configuración de MCM. Aplicando la teoría del excitón para simular la respuesta óptica lineal de PSIIRC, se estimó el número mínimo de realizaciones de MCM requeridas para el rendimiento eficiente de DE. Finalmente, los datos reales de espectroscopia lineal de PSIIRC fueron ajustados usando DE considerando las modificaciones necesarias a la implementación de los procedimientos de modelado de la respuesta óptica.