原標(biāo)題：更高效的GMX分段模擬方法：修改tpr文件

■2020-11-01 22:42:18

在以前的一篇文章中, 我簡單說過基于GROMACS的分段模擬方法 [1] . 這種方法非常通用, 幾乎能完成任意的功能, 且無須修改源代碼, 但是運(yùn)行效率比較差, 因?yàn)槊看芜\(yùn)行 mdrun 都要重新生成tpr文件. 對(duì)大分子來說, 使用 grompp 生成tpr還是很耗時(shí)的, 可能會(huì)成為運(yùn)行的瓶頸部分.

最近重新思考了一下這個(gè)問題, 想到, 在拓?fù)浜湍M參數(shù)不變, 只有坐標(biāo)或速度改變的情況下, 我們沒有必要重新運(yùn)行 grompp 生成tpr, 可以直接修改tpr中的坐標(biāo)或速度, 然后使用修改過的tpr運(yùn)行模擬. 這應(yīng)該是不修改源代碼情況下能做到的最快方法了. 與此類似的另一種方法是直接修改cpt文件, 可以達(dá)到同樣的目的, 但適用情況有點(diǎn)不同.

tpr和cpt文件都是二進(jìn)制文件, 格式比較復(fù)雜, 完全弄明白且自如地修改它們并不容易, 但如果只是修改其中的一部分, 就要簡單些.

對(duì)tpr的最簡單修改應(yīng)該是修改原子坐標(biāo)了. 在體系拓?fù)洳蛔兊那闆r下, 利用外部程序修改體系中部分原子的坐標(biāo), 然后使用 mdrun 直接運(yùn)行修改后的tpr文件, 就可以將 mdrun 當(dāng)做一個(gè)引擎, 達(dá)到自己的目的.

這種方法的一個(gè)簡單應(yīng)用就是用GROMACS來做MC或?qū)? 剛性或柔性的都可以. 如果只是簡單地計(jì)算下單點(diǎn)的能量, 就是剛性的; 如果進(jìn)行能量最小化, 那就是柔性的. 更復(fù)雜的能量, 或許可以使用先進(jìn)行能量最小化再模擬一段時(shí)間的平均能量, 甚至可以使用基于MM-PBSA的自由能. 這些都是可行的, 理論上也沒有什么困難, 雖然效率可能不佳.

基于上面的想法, 我就嘗試寫了一個(gè)簡單的MC程序, 用來搜索能量最低的構(gòu)型. 拿一個(gè)小肽和石墨烯的體系做測試, 發(fā)現(xiàn)確實(shí)可以找到能量很低的構(gòu)型. 這說明拿 mdrun 作為模擬引擎來實(shí)現(xiàn)自己的MC程序確實(shí)可行, 而且也比較簡單, 只要關(guān)注MC移動(dòng)部分就可以了, 能量計(jì)算, 構(gòu)型優(yōu)化都可以交由 mdrun 處理. 當(dāng)然, 缺點(diǎn)在于效率可能不夠好. 但對(duì)于普通體系來說, 效率可能也就夠了, 沒有必要弄得最高.

待完善

1.直接讀取edr文件中的能量, 而不是log文件中的, 這樣可能速度更好 2.MC移動(dòng)中除平移, 旋轉(zhuǎn)外, 增加其他操作, 如二面角改變 3.MC移動(dòng)中監(jiān)測移動(dòng)的步長, 根據(jù)接受率調(diào)整步長, 使MC步驟更加高效 4.其他MC中常用的一些做法 5.試著修改tpr文件中的其他信息, 特別是拓?fù)湎嚓P(guān)的信息, 以期能夠在運(yùn)行中增刪分子.

外部鏈接

[1] 基于GROMACS的分段模擬方法: 返回搜狐，查看更多

責(zé)任編輯：

總結(jié)

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