介观系统指系统尺度处于介观的系统,其单元一般是原子、分子,有时也涉及电子、声子、位错等。
基于微观方法或宏观方法发展介观方法的主要途径包括对微观方法进行粗粒化发展,或对宏观方法进行局域化改造。
粗粒化的严格准则是保证粗粒化前后系统中各参量的系综均值不变。为便于处理,也要求粗粒化前后系统的配分函数不变。由于会涉及高达多个单元数量的多体相互作用,一般作截断近似,如忽略三体以上的相互作用。其他近似方案还有结构匹配(要求粗粒化前后的结构特征一致)、力匹配(要求粗粒化前后的力场一致)等,可移植性较低。除合并单元以减少单元数量的粗粒化外,也有简化单元的运动轨迹以加速演化的粗粒化。分子动力学(MD)的联合原子模型是粗粒化方法的雏形。流行的粗粒化方法包括耗散粒子动力学法(DPD)、动力学蒙特卡罗法(KMC)、离散位错动力学法(DDD)等。
局域化改造主要是引入局域平衡假设,或基于宏观连续体方法、概念,如密度、场、概率分布等,进行离散化处理,提升描述的细致程度以适应介观系统。这类方法包括动态密度泛函理论(DDFT)、相场方法、格子玻尔兹曼方法(LBM)、光滑粒子流体动力学(SPH)等。粗粒化单元运动轨迹的动力学蒙特卡罗法也应用了概率分布的概念。
由于非平衡理论尚未成熟,现有介观动力学方法主要基于平衡或近平衡理论。也有应用尚未得到公认的非平衡理论的尝试,如离散位错动力学法中采用能量耗散率最大化准则判定位错节点的分解。基于新兴的介科学框架,揭示介观系统复杂性的控制机制,可能也是发展有效的介观动力学方法的途径之一。