# bio-esmd **Repository Path**: swmore/bio-esmd ## Basic Information - **Project Name**: bio-esmd - **Description**: Exa-scale molecular dynamics for biological systems simulation. - **Primary Language**: C - **License**: GPL-3.0 - **Default Branch**: master - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 17 - **Forks**: 6 - **Created**: 2020-12-17 - **Last Updated**: 2024-11-14 ## Categories & Tags **Categories**: mathlibs **Tags**: None ## README bio-ESMD分子动力学模拟软件 ================================ bio-ESMD（biological Exa-Scale Molecular Dynamics）是一款针对神威系列处理器开发的分子动力学模拟软件。其前身是基于神威·太湖之光的分子动力学性能测试实现ESMD。与常见的分子动力学模拟软件不同，ESMD和bio-ESMD都使用了完全的格点索引实现，也就是，纯正的无邻接表实现，以在SW26010的DMA+GLD/ST框架下将其访存性能发挥到极致，从而为后续的计算优化提供机会。 **注意事项** 1. ParmEd等软件会在水的两个氢原子之间加一个键， **请手动注掉** 。 2. 如果top文件有 ``#ifdef`` ， ``#include`` 等原语，请使用 ``cpp`` 或者 ``grompp`` 等工具把它们预处理一下 依赖 ---- 目前bio-ESMD使用了纯的Makefile进行编译，其通用处理器版本仅依赖MPI。 对于神威版本，其依赖包括： #. MPI+swgcc710-5A (sw5cc版本已经停止维护，请自行回滚到非键力从核刚实现的版本） #. 基于swgcc710-5A的快速线程库qthread #. Python3和sympy（用于生成SHAKE和RATTLE的矩阵求逆代码） 执行make时将自动依据mpicc的底层编译器选择编译通用版本还是神威版本。 编译 ---- 编译时需要加载swgcc710-5A:: module load sw/compiler/gcc710 cd qthread make target=5 cd ../src make 可执行文件将生成在 ``bin/esmd`` 运行 ---- bio-ESMD软件包内内置了UBQ和6W9C两个样例输入，其命令行格式为:: ./esmd 例如:: ./esmd ../ubq_wb/ubq_wb_eq.conf 推荐的 ``bsub`` 参数: bsub -I -q <队列名> -share_size 6144 -host_stack 16 -b -cgsp 64 -n 1 -p -sw3run swrun-5a ../bin/esmd <配置文件> 当内存不够时推荐改大 ``share_size`` ，16的栈够用了。 目前没有restart功能。 bio-ESMD的轨迹文件后缀为 ``.estraj`` ，可以使用 ``tools/trajconv.py`` 转换成DCD格式，例如:: python3 tools/trajconv.py ubq_wb/ubq_wb_eq.conf 轨迹转换工具会从配置文件读取元胞、输出文件路径、时间步等信息，故需要保持配置文件与运行时所使用的配置文件一致。此外，注意减少模拟所用进程数前请删除前一次模拟的轨迹，该脚本依赖NumPy。 参数 ---- 目前bio-ESMD的参数解析器比较简陋，conf文件中可以使用的字段包括: ============== ======================== ======================================================================= 参数 格式 用途 ============== ======================== ======================================================================= root 路径 指定程序读取文件的路径，指定为 ``$WORKDIR`` 为当前工作目录， ``$CONFDIR`` 为conf文件所在的目录 coordinate 一个pdb文件的路径 指定分子的坐标文件 structure 一个top文件的路径 指定分子拓扑文件（GROMACS格式） parameters 一个inp文件的路径 该选项暂时废弃 rcut 浮点数 截断半径 rswitch 浮点数 switch半径 coulscaling 浮点数 1-4scaling中库仑力的系数 cell 六个浮点数 指定unit cell的低点和高点，六个数分别代表 ``xlow ylow zlow xhigh yhigh zhigh`` msmlevels 三个整数 指定MSM方法在三个维度上的层数，最底层网格的数量为2的层数次方 msmorder 整数 指定MSM的阶数 coulconst 浮点数 指定库伦常数（主要是处理不同软件中库伦常数不同的情况） dt 浮点数 时间步，单位为飞秒 nsteps 整数 模拟的步数 trajfreq 整数 输出轨迹帧的频率 trajectory 路径 输出轨迹的前缀（会被添加 ``-进程号.estraj`` ） rigidtype shake/lincs/none 指定刚体约束的算法，none为不进行刚体约束，这里的shake和lincs不能进行两个重原子间的刚体约束， **注意，不支持SETTLE，SETTLE自动转换为氢氧键，且通过氢原子的约束规则执行（等价于GROMACS的h-bonds）** rigids 字符串 暂时废弃，默认为对所有氢（当前判断方式为H开头）原子进行刚体约束 coultype rf/shifted/msm 指定库仑力的算法，目前rf采用了默认的eps-rf=78.5，MSM暂时没有从核优化，shift采用与CHARMM相同的用法 temperature 浮点数 初始温度，单位为K tempcouple nh/none 控温算法，nh是Nose Hoover Chain算法 tempstart 浮点数 模拟初始时控温的温度 tempstop 浮点数 模拟结束时控温的温度，与以上参数进行线性插值获得单个时间步中控温的目标 tempchain 整数 控温时使用的Nose Hoover Chain的长度 tempnc 整数 每个时间步进行Nose Hoover Chain控温的次数 units real 目前只支持real，与LAMMPS中的units real单位对应（然而top文件仍然采用GROMACS的单位），后续可能开发metal等 minimize 整数 进行能量最小化的步数（目前能量最小化会导致温度重新初始化一次），算法为非线性CG，使用quadratic linesearch方法寻找alpha值（暂时不稳定） rigidscale 浮点数 为了使能量最小化后的体系满足刚体约束的条件，这里使用了stiff bond condition，也就是说为刚体约束的键和键角乘上这个系数，从而使得能量最小化的过程中键长和键角更容易被保证（主要是我试图在minimize的时候用mSHAKE结果崩了） ============== ======================== ======================================================================= Statement on Genocide Activities ================================ **Unless the developer proves that he/she has never participated in genocide activities, we will reject all commits from developers in regimes that have committed genocide (such as the genocide of Indians in the United States).**