自由エネルギー摂動法
上式において T は温度、kB はボルツマン定数、山形括弧は状態 A について行なったシミュレーション全体に渡る平均を示す。実際には、状態 A について通常のシミュレーションを行い、状態 B についてのエネルギーも計算する。状態 A と B の間の差は含まれる原子の種類によるものかもしれず、この場合得られたΔFはある分子をもう一方に「変異」させたことによる。また、構造の差の場合は、1つ以上の反応座標に沿った自由エネルギーマップが得られる。この自由エネルギーマップは平均力ポテンシャル(potential of mean force、PMF)としても知られている。自由エネルギー摂動計算は、2つの状態間の差が十分小さい時のみ適切に収束する。したがって、通常は摂動を一連のより小さな「窓」に分割する必要があり、これらは独立に計算される。1つの窓と隣の窓についてのシミュレーション間で常にコミュニケーションを取る必要はないため、この工程はそれぞれの窓を異なるCPU上で走らせることによって並列化することができ、「驚異的並列(英語版)」問題としても知られている。