MD tips

amber,gromacs,charmm互转
  • import parmed as pmd
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  • amber = pmd.load_file('prmtop', 'inpcrd')
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  • # Save a GROMACS topology and GRO file
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  • amber.save('gromacs.top')
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  • amber.save('gromacs.gro')
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  • # Save a CHARMM PSF and crd file
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  • amber.save('charmm.psf')
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  • amber.save('charmm.crd')
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能量最小化不收敛的话，就不断增加步数
单核运行sander有时候可以解决MPI运行的错误(具体原因未知）
amber 自带的脚本可以将out文件中的能量, 温度, 压力, 密度和体积, 并将其保存到单独的数据文件中
process_mdout.perl ../02_Heat.out ../03_Prod.out              
能量最小化时的输出文件
    
  • 关注能量是否收敛，RMS不能太大，Gmax表示the element of the gradient vector with the largest magnitude Gmax较大的话，意味着第number位的name原子不太合理，可手动调整后，再进行能量最小化。Gmax小于10 是比较理想的
  • 如果要保持水盒子的一致性，可以将水的坐标combine进另外一个pdb, tleap的时候用setbox UNIT vdw添加盒子以及PBC信息
  • 速度是在heat那一步随机产生的
  • 某些情况下，周期性边界会出现问题（全部的原子并不在盒子里面，这个可以通过VMD的周期性显示看出）
  • 初始结构不太合理的，可以通过模拟退火，选取低能构象进行后续MD
  • MMPBSA支持pdb格式
  • 是否封端的问题，一般的原则是如果是截断体，N端用ACE, C端用NME是相对合理的，封端可以用pymol的build-residue，或者将N端的N原子上面的H去掉，加上一个ACE的C，C端的OXT去掉，换成NME的N，tleap会直接补齐残缺的原子
https://zhuanlan.zhihu.com/p/345627471
温度耦合方式
  • Berendsen热浴和Bussi热浴
弱耦合热浴。基本思想是将系统和一个恒温的外部热浴耦合，通过热浴吸收或释放能量来调节系统的温度。
在系统远离平衡态时，对温度的调节效率较高，但动能不严格遵循波尔兹曼分布，可能产生“飞冰块现象”（Flying Ice Cube Effect）。因此，它适用于加热阶段，不适用于预平衡阶段。但当体系已经充分平衡，需要校正的程度很小，同时使用较弱的耦合常数（比如，10 ps），使总能量震荡较小，可用于生产（采样）阶段。
Bussi热浴是Berendsen热浴的随机版，它根据正则分布随机调整温度。
另外，Berendsen热浴不适合用于隐式溶剂模拟，因为无法通过与溶剂的碰撞来帮助维持恒温。
                
Flying Ice Cube Effect：当分子振动越来越弱，而平动或转动越来越强的时候，分子像冻僵的方块飞来飞去的现象。造成这一现象的原因是这类热浴算法使分子的振动能被“砍掉”（标度）得多、补充得少，逐渐“冻僵”，而平动能和转动能受影响较小。
            
  • Langevin热浴和Andersen热浴
这两种方法的速度和精确度中等。两者采用虚拟随机碰撞的方式来调节速度，干扰了系统的正常演化，削弱了粒子间的速度相关性。但严格遵循正则系综，不影响各态遍历性（ergodicity）。因此，不适合计算动力学性质，可计算热力学性质（如，结合自由能）。
在隐式溶剂环境下，Langevin热浴正好通过虚拟碰撞补回粘性效应，因此适合使用。
扩展拉格朗日方法
这类方法克服了上述方法的缺点，可时间反演。代表方法是Nosé-Hoover热浴。
  • Nosé-Hoover热浴
该算法较为复杂，计算速度较慢。在系统远离平衡态时，温度振荡较大，不易收敛，不宜用于加热阶段。但它严格产生正则系综热力学，并近似获得真实的动力学，最适合用于平衡采样。
值得一提的是，Nosé-Hoover热浴在特定体系中会表现出病态行为，近年来发展了一些改进方法，例如：Optimized Isokinetic Nose-Hoover chain（OIN）和Stochastic Isokinetic Nose-Hoover RESPA integrator
恒压器
  • Berendsen方法
在系统远离平衡态时，该方法对压力的调节效率较高，适用于最初的压力弛豫，但它不按照正则分布来采样，一般不适用于平衡采样。
  • Nosé-Hoover方法和Parrinello-Rahman方法
与Berendsen方法相反，适用于平衡态控压。
  • 蒙特卡洛（Monte Carlo，MC）方法
方法简单，但效率相对较低。该方法适用于采样阶段。
相互作用分为键作用和非键作用，非键又分为范德华和静电作用，这两种作用又有长程和短程之分，根据设置的cutoff来分类，长短程采取不同的方法去计算，gromacs输出的energy中不包括PME计算的长程作用这部分，氢键属于静电作用，