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大分子晶体学精修是结构生物学的基础，但现有软件包通常缺乏易于访问且模块化的代码库，难以支持快速的方法开发。在此，我们介绍 TorchRef——一个基于 PyTorch 的晶体学精修框架，可通过自动微分将所有可精修参数、原子坐标、位移参数、占有率和尺度因子纳入计算。该框架实现了基于 FFT 的结构因子计算、强度的 French–Wilson 处理、采用成熟掩膜参数的体溶剂建模，以及来自 CCP4 Monomer Library 的立体化学约束。模块化的目标函数架构允许在不依赖核心精修机制的情况下，对损失函数进行组合、加权和独立扩展。针对 1,000 个 PDB 结构的验证表明，基于 TorchRef 的精修所得 R-free 中位数与 Phenix 的结果相差不超过 1%，同时保持了可比的模型质量。TorchRef 中的结构因子计算能够在多个 CPU 核心之间实现良好扩展，并且在现代 GPU 上的速度比 CCTBX 快 100 倍以上。为展示时间分辨晶体学等现代方法如何受益于 TorchRef 所提供的灵活性，我们实现了针对振幅差直接精修典型时间分辨模型的功能；这一应用场景目前尚未被经典精修程序探索。TorchRef 以 MIT 许可证发布，并提供完整的 API 文档和教程，为开发和测试新的晶体学精修方案提供了一个易于使用的平台。
作者声明不存在利益冲突。
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关键词：大分子晶体学 · 晶体学精修 · PyTorch框架 · 自动微分 · 结构因子计算 · 时间分辨晶体学
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.13.724821v1?rss=1