รายการเซลล์ (บางครั้งเรียกว่ารายการเชื่อมโยงเซลล์ ) เป็นโครงสร้างข้อมูลใน การจำลอง พลศาสตร์โมเลกุลเพื่อค้นหาคู่ของอะตอมทั้งหมดที่อยู่ภายในระยะตัดที่กำหนดจากกันและกัน คู่เหล่านี้จำเป็นสำหรับการคำนวณปฏิสัมพันธ์ระยะสั้นที่ไม่ใช่พันธะในระบบ เช่นแรงแวนเดอร์วาลส์หรือส่วนระยะสั้นของปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าสถิตเมื่อใช้การรวมแบบอีวาลด์

วิธีการสร้างรายการเซลล์ (Cell lists) คือการแบ่งโดเมนการจำลองออกเป็นเซลล์ โดยแต่ละเซลล์มีความยาวด้านมากกว่าหรือเท่ากับรัศมีตัด (cut-off radius) ของปฏิสัมพันธ์ที่จะคำนวณ อนุภาคจะถูกจัดเรียงลงในเซลล์เหล่านี้ และจะคำนวณปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคในเซลล์เดียวกันหรือเซลล์ข้างเคียง

ในรูปแบบพื้นฐานที่สุด ปฏิสัมพันธ์ที่ไม่เกิดพันธะสำหรับระยะตัดขอบจะคำนวณได้ดังนี้: ${\displaystyle r_{c}}$

สำหรับเซลล์คู่ข้างเคียง ทั้งหมด ให้ ทำ${\displaystyle (C_{\alpha },C_{\beta })}$

สำหรับทุกคน${\displaystyle p_{\alpha }\in C_{\alpha }}$

สำหรับทุกคน${\displaystyle p_{\beta }\in C_{\beta }}$

${\displaystyle r^{2}=\|\mathbf {x} [p_{\alpha }]-\mathbf {x} [p_{\beta }]\|_{2}^{2}}$

ถ้าเช่นนั้น${\displaystyle r^{2}\leq r_{c}^{2}}$

คำนวณปฏิสัมพันธ์ระหว่างและ${\displaystyle p_{\alpha }}$${\displaystyle p_{\beta }}$

จบถ้า

สิ้นสุดสำหรับ

สิ้นสุดสำหรับ

สิ้นสุดสำหรับ

เนื่องจากความยาวของเซลล์มีอย่างน้อยในทุกมิติ จึงไม่มีอนุภาคใดที่มองข้ามไปได้ ${\displaystyle r_{c}}$${\displaystyle r_{c}}$

ในการจำลองที่มีอนุภาคที่มีความหนาแน่นสม่ำเสมอ จำนวนเซลล์จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับรัศมีตัด และแปรผกผันกับรัศมีตัด (กล่าวคือ ถ้ารัศมีตัดเพิ่มขึ้น จำนวนเซลล์ก็จะเพิ่มขึ้นด้วย) ดังนั้น จำนวนอนุภาคเฉลี่ยต่อเซลล์จึงไม่ขึ้นอยู่กับจำนวนอนุภาคทั้งหมด ต้นทุนในการปฏิสัมพันธ์ระหว่างสองเซลล์มีค่าเท่ากับ จำนวนคู่เซลล์เป็นสัดส่วนกับจำนวนเซลล์ ซึ่งเป็นสัดส่วนกับจำนวนอนุภาคอีกทีต้นทุนรวมในการค้นหาระยะห่างระหว่างคู่เซลล์ทั้งหมดภายในรัศมีตัดที่กำหนดมีค่าเท่ากับซึ่งดีกว่าการคำนวณระยะห่างระหว่างคู่เซลล์แบบง่ายๆ อย่างมาก${\displaystyle N}$${\displaystyle m}$${\displaystyle N}$${\displaystyle N}$${\displaystyle {\overline {c}}=N/m}$${\displaystyle {\mathcal {O}}({\overline {c}}^{2})}$${\displaystyle N}$${\displaystyle {\mathcal {O}}(Nc)\in {\mathcal {O}}(N)}$${\displaystyle {\คณิตศาสตร์ {O}}(N^{2})}$

ในการจำลองส่วนใหญ่ จะใช้ เงื่อนไขขอบเขตแบบคาบเพื่อหลีกเลี่ยงการกำหนดเงื่อนไขขอบเขตเทียม การใช้รายการเซลล์ช่วยให้สามารถกำหนดขอบเขตเหล่านี้ได้สองวิธี

ในวิธีการใช้เซลล์เสมือน (ghost cells) กล่องจำลองจะถูกห่อหุ้มด้วยเซลล์อีกชั้นหนึ่ง เซลล์เหล่านี้จะบรรจุสำเนาของเซลล์จำลองที่สอดคล้องกันภายในโดเมน โดยจัดเรียงเป็นระยะๆ

แม้ว่าข้อมูล—และโดยปกติแล้วต้นทุนการคำนวณ—จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าสำหรับการปฏิสัมพันธ์ข้ามขอบเขตแบบเป็นคาบ แต่แนวทางนี้มีข้อดีคือใช้งานได้ง่ายและสามารถประมวลผลแบบขนานได้ง่ายมาก เนื่องจากเซลล์จะปฏิสัมพันธ์กับเซลล์ข้างเคียงทางภูมิศาสตร์เท่านั้น

แทนที่จะสร้างเซลล์เสมือน เซลล์คู่ที่โต้ตอบกันผ่านขอบเขตแบบคาบสามารถใช้เวกเตอร์แก้ไขแบบคาบได้เช่นกันเวกเตอร์นี้ ซึ่งสามารถจัดเก็บหรือคำนวณได้สำหรับทุกคู่เซลล์จะมีค่าแก้ไขที่จำเป็นต้องนำไปใช้เพื่อ "ห่อ" เซลล์หนึ่งรอบโดเมนเพื่อไปอยู่ติดกับอีกเซลล์หนึ่ง จากนั้นระยะห่างระหว่างอนุภาคสองตัวจะถูกคำนวณดังนี้ ${\displaystyle \mathbf {q} _{\alpha \beta }}$${\displaystyle (C_{\alpha },C_{\beta })}$${\displaystyle p_{\alpha }\in C_{\alpha }}$${\displaystyle p_{\beta }\in C_{\beta }}$

${\displaystyle r^{2}=\|\mathbf {x} [p_{\alpha }]-\mathbf {x} [p_{\beta }]-\mathbf {q} _{\alpha \beta }\|_{2}^{2}}$.

แม้ว่าวิธีการนี้จะมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้เซลล์เสมือน แต่ก็มีความซับซ้อนในการนำไปใช้มากกว่า (จำเป็นต้องระบุคู่เซลล์เหนือขอบเขตแบบวนซ้ำ และต้องคำนวณ/จัดเก็บเวกเตอร์) ${\displaystyle \mathbf {q} _{\alpha \beta }}$

แม้ว่า อัลกอริทึมรายการเซลล์ที่กล่าวถึงข้างต้น จะช่วยลดต้นทุนการคำนวณในการค้นหาคู่ทั้งหมดภายในระยะตัดที่กำหนดจากเป็น แต่ก็ยังคงมีข้อบกพร่องอยู่บ้าง${\displaystyle {\คณิตศาสตร์ {O}}(N^{2})}$${\displaystyle {\คณิตศาสตร์ {O}}(N)}$

พิจารณาเซลล์คำนวณในสามมิติที่มีความยาวด้านเท่ากับรัศมีตัดขอบคำนวณระยะห่างระหว่างอนุภาคทั้งหมดในเซลล์และในเซลล์ข้างเคียงเซลล์ใดเซลล์หนึ่ง เซลล์นี้มีเซลล์ข้างเคียง 26 เซลล์: 6 เซลล์มีหน้าร่วมกัน 12 เซลล์มีขอบร่วมกัน และ 8 เซลล์มีมุมร่วมกัน จากระยะห่างระหว่างคู่ทั้งหมดที่คำนวณได้ มีเพียงประมาณ 16% เท่านั้นที่จะน้อยกว่าหรือเท่ากับ กล่าวอีกนัยหนึ่ง 84% ของการคำนวณระยะห่างระหว่างคู่ทั้งหมดเป็นการคำนวณที่ผิดพลาด ${\displaystyle r_{c}}$${\displaystyle r_{c}}$

วิธีหนึ่งในการเอาชนะความไม่มีประสิทธิภาพนี้คือการแบ่งโดเมนออกเป็นเซลล์ที่มีความยาวขอบน้อยกว่าปฏิสัมพันธ์แบบคู่จะไม่ถูกคำนวณเฉพาะระหว่างเซลล์ที่อยู่ติดกันเท่านั้น แต่จะคำนวณระหว่างเซลล์ทั้งหมดที่อยู่ภายในของกันและกัน (เสนอครั้งแรกใน^{[ 1 ]}และนำไปใช้และวิเคราะห์ใน^{[ 2 ] [ 3 ]}และ^{[ 4 ]} ) แนวทางนี้สามารถนำไปใช้ได้จนถึงขีดจำกัดที่แต่ละเซลล์มีอนุภาคได้มากที่สุดเพียงหนึ่งอนุภาคเท่านั้น ดังนั้นจึงลดจำนวนการประเมินระยะทางแบบคู่ที่ไม่ถูกต้องลงเหลือศูนย์ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้จะถูกหักล้างอย่างรวดเร็วด้วยจำนวนเซลล์ที่ต้องตรวจสอบสำหรับทุกปฏิสัมพันธ์กับเซลล์ซึ่งตัวอย่างเช่น ในสามมิติ จะเพิ่มขึ้นเป็นกำลังสามตามส่วนกลับของความยาวขอบของเซลล์ อย่างไรก็ตาม การตั้งความยาวขอบเป็นจะช่วยลดจำนวนการประเมินระยะทางที่ไม่ถูกต้องลงเหลือ 63% ${\displaystyle r_{c}}$${\displaystyle r_{c}}$${\displaystyle C_{\beta }}$${\displaystyle C_{\alpha }}$${\displaystyle r_{c}/2}$

แนวทางอื่นได้รับการอธิบายและทดสอบใน Gonnet ^{[ 5 ]}ซึ่งอนุภาคจะถูกจัดเรียงตามแกนที่เชื่อมต่อศูนย์กลางเซลล์ก่อน แนวทางนี้สร้างการคำนวณระยะทางระหว่างคู่ที่ไม่ถูกต้องเพียงประมาณ 40% เท่านั้น แต่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมเนื่องจากการจัดเรียงอนุภาค

• รายชื่อเวอร์เลต์