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标题: CP2K中QM/MM使用GFN1-xTB报错：EWALD模块缺少GMAX [打印本页]
作者
Author: ZetaFunction    时间: 2023-10-29 18:11
标题: CP2K中QM/MM使用GFN1-xTB报错：EWALD模块缺少GMAX
最近在尝试使用Gromacs+CP2K做酶体系的QM/MM模拟，QM区域187个原子，打算使用GFN1-xTB描述。根据网上的教程，首先用Gromacs内置的PBE方法生成CP2K输入文件_cp2k.inp，然后再编辑修改这个文件以使用自定义的方法。GFN1-xTB部分的输入参数我使用了从Multiwfn生成的参数，复制替换了原输入文件的&DFT部分，同时删去了原文件用来设定基组和XC的部分，SCF迭代精度也参照Multiwfn生成的文件做了修改。

运行模拟后CP2K报错：Value requested, but no value set getting value from keyword GMAX of section EWALD，关闭&xTB中DO_EWALD F后依然得到相同的报错。在网上查阅了一些信息后，对照CP2K手册发现ECOUPL GAUSS只有GPW/GAPW可以试用，DFTB需要用ECOUPL COULOMB，和DFTB原理类似的GFN1-xTB应该也差不多，但是我在修改了耦合方式为ECOUPL COULOMB后还是得到一样的报错。我又发现网上改用ECOUPL COULOMB的输入文件对比ECOUPL GAUSS删去了&QMMM中&PERIODIC的部分，我也删去这一部分后报错变成了：Cholesky decompose failed: the matrix is not positive definite or  ill-conditioned.

我对CP2K并不熟悉，请教各位大佬，若要在QM区域使用GFN1-xTB还需要做哪些修改？感谢各位大佬！

以下是使用PBE方法时Gromacs产生的输入文件，无论是直接模拟还是复制后用-qmi指定为自定义文件都可以正常运行没有问题：
  1. &GLOBAL
  2.   PRINT_LEVEL LOW
  3.   PROJECT GROMACS
  4.   RUN_TYPE ENERGY_FORCE
  5. &END GLOBAL
  6. &FORCE_EVAL
  7.   METHOD QMMM
  8.   &DFT
  9.     CHARGE 0
  10.     MULTIPLICITY 1
  11.     BASIS_SET_FILE_NAME BASIS_MOLOPT
  12.     POTENTIAL_FILE_NAME POTENTIAL
  13.     &MGRID
  14.       NGRIDS 5
  15.       CUTOFF 450
  16.       REL_CUTOFF 50
  17.       COMMENSURATE
  18.     &END MGRID
  19.     &SCF
  20.       SCF_GUESS RESTART
  21.       EPS_SCF 5.0E-8
  22.       MAX_SCF 20
  23.       &OT T
  24.         MINIMIZER DIIS
  25.         STEPSIZE 0.15
  26.         PRECONDITIONER FULL_ALL
  27.       &END OT
  28.       &OUTER_SCF T
  29.         MAX_SCF 20
  30.         EPS_SCF 5.0E-8
  31.       &END OUTER_SCF
  32.     &END SCF
  33.     &XC
  34.       DENSITY_CUTOFF 1.0E-12
  35.       GRADIENT_CUTOFF 1.0E-12
  36.       TAU_CUTOFF 1.0E-12
  37.       &XC_FUNCTIONAL PBE
  38.       &END XC_FUNCTIONAL
  39.     &END XC
  40.     &QS
  41.       METHOD GPW
  42.       EPS_DEFAULT 1.0E-10
  43.       EXTRAPOLATION ASPC
  44.       EXTRAPOLATION_ORDER 4
  45.     &END QS
  46.   &END DFT
  47.   &QMMM
  48.   &CELL
  49.     A 34.417 0.000 0.000
  50.     B 0.000 34.417 0.000
  51.     C 0.000 0.000 34.417
  52.     PERIODIC XYZ
  53.   &END CELL
  54.   CENTER EVERY_STEP
  55.   CENTER_GRID TRUE
  56.   &WALLS
  57.     TYPE REFLECTIVE
  58.   &END WALLS
  59.   ECOUPL GAUSS
  60.   USE_GEEP_LIB 12
  61.   &PERIODIC
  62.     GMAX 1.0E+00
  63.     &MULTIPOLE ON
  64.       RCUT 1.0E+01
  65.       EWALD_PRECISION 1.0E-06
  66.     &END
  67.   &END PERIODIC
  68.   &QM_KIND H
  69.     MM_INDEX 1416 1417 1419 1420 1582 1583 1585 1588 1589 1591 1592 2784 2785 2787 2788 2790 2791 2998 2999 3001 3002 3004 3005 3006 3028 3029 3032 3034 3037 3039 3041 3934 3935 3937 3940 3941 3943 3944 4171 4172 4174 4175 4177 4178 4179 4206 4207 4210 4212 4215 4217 4219 5548 5549 5552 5554 5557 5559 5561 6397 6398 6401 6403 6406 6408 6410 6655 6656 6659 6661 6664 6666 6668 6831 6832 6834 6837 6838 6839 6841 6842 6843 6849 6850 6851 6852 6854 6855 6858 6860 6864 6866 6868 6870
  70.   &END QM_KIND
  71.   &QM_KIND C
  72.     MM_INDEX 1415 1418 1421 1581 1586 2783 2786 2997 3000 3027 3030 3031 3033 3035 3038 3040 3933 3938 4170 4173 4205 4208 4209 4211 4213 4216 4218 5547 5550 5551 5553 5555 5558 5560 6396 6399 6400 6402 6404 6407 6409 6654 6657 6658 6660 6662 6665 6667 6830 6833 6835 6836 6840 6845 6847 6853 6856 6857 6861 6862 6863 6865 6867 6869
  73.   &END QM_KIND
  74.   &QM_KIND N
  75.     MM_INDEX 1584 1587 1590 2789 3003 3936 3939 3942 4176 6848 6859
  76.   &END QM_KIND
  77.   &QM_KIND O
  78.     MM_INDEX 1422 1423 3036 4214 5556 6405 6663 6821 6823 6824 6825 6827 6828 6829 6844 6846
  79.   &END QM_KIND
  80.   &QM_KIND P
  81.     MM_INDEX 6822 6826
  82.   &END QM_KIND
  83.   &LINK
  84.     QM_INDEX 1415
  85.     MM_INDEX 1413
  86.   &END LINK
  87.   &LINK
  88.     QM_INDEX 1581
  89.     MM_INDEX 1578
  90.   &END LINK
  91.   &LINK
  92.     QM_INDEX 2783
  93.     MM_INDEX 2780
  94.   &END LINK
  95.   &LINK
  96.     QM_INDEX 2997
  97.     MM_INDEX 2994
  98.   &END LINK
  99.   &LINK
  100.     QM_INDEX 3027
  101.     MM_INDEX 3025
  102.   &END LINK
  103.   &LINK
  104.     QM_INDEX 3933
  105.     MM_INDEX 3930
  106.   &END LINK
  107.   &LINK
  108.     QM_INDEX 4170
  109.     MM_INDEX 4167
  110.   &END LINK
  111.   &LINK
  112.     QM_INDEX 4205
  113.     MM_INDEX 4203
  114.   &END LINK
  115.   &LINK
  116.     QM_INDEX 5547
  117.     MM_INDEX 5545
  118.   &END LINK
  119.   &LINK
  120.     QM_INDEX 6396
  121.     MM_INDEX 6394
  122.   &END LINK
  123.   &LINK
  124.     QM_INDEX 6654
  125.     MM_INDEX 6652
  126.   &END LINK
  127.   &END QMMM
  128.   &MM
  129.     &FORCEFIELD
  130.       DO_NONBONDED FALSE
  131.     &END FORCEFIELD
  132.     &POISSON
  133.       &EWALD
  134.         EWALD_TYPE NONE
  135.       &END EWALD
  136.     &END POISSON
  137.   &END MM
  138.   &SUBSYS
  139.     &CELL
  140.       A 82.706 0.000 0.000
  141.       B 0.000 82.706 0.000
  142.       C 0.000 0.000 82.706
  143.       PERIODIC XYZ
  144.     &END CELL
  145.     &TOPOLOGY
  146.       COORD_FILE_NAME qmmm_xTB/_cp2k.pdb
  147.       COORD_FILE_FORMAT PDB
  148.       CHARGE_EXTENDED TRUE
  149.       CONNECTIVITY OFF
  150.       &GENERATE
  151.         &ISOLATED_ATOMS
  152.           LIST 1..56453
  153.         &END
  154.       &END GENERATE
  155.     &END TOPOLOGY
  156.     &KIND H
  157.       ELEMENT H
  158.       BASIS_SET DZVP-MOLOPT-GTH
  159.       POTENTIAL GTH-PBE
  160.     &END KIND
  161.     &KIND C
  162.        ELEMENT C
  163.        BASIS_SET DZVP-MOLOPT-GTH
  164.        POTENTIAL GTH-PBE
  165.     &END KIND
  166.     &KIND N
  167.       ELEMENT N
  168.      BASIS_SET DZVP-MOLOPT-GTH
  169.      POTENTIAL GTH-PBE
  170.    &END KIND
  171.    &KIND O
  172.      ELEMENT O
  173.      BASIS_SET DZVP-MOLOPT-GTH
  174.      POTENTIAL GTH-PBE
  175.    &END KIND
  176.    &KIND P
  177.      ELEMENT P
  178.      BASIS_SET DZVP-MOLOPT-GTH
  179.      POTENTIAL GTH-PBE
  180.    &END KIND
  181.    &KIND X
  182.      ELEMENT H
  183.    &END KIND
  184. &END SUBSYS
  185. &END FORCE_EVAL
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以下是修改后的xTB_cp2k.inp，修改部分有注释：
  1. <blockquote>&GLOBAL
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作者
Author: ZetaFunction    时间: 2023-10-29 18:13
好像是帖子太长了。。。
以下是修改后的xTB_cp2k.inp，修改部分有注释：
&GLOBAL
  PRINT_LEVEL LOW
  PROJECT GROMACS
  RUN_TYPE ENERGY_FORCE
&END GLOBAL
&FORCE_EVAL
  METHOD QMMM
  &DFT    #删去了定义基组和XC的部分
    CHARGE 0
    MULTIPLICITY 1
    &MGRID
      NGRIDS 5
      CUTOFF 450
      REL_CUTOFF 50
      COMMENSURATE
    &END MGRID
    &SCF    #根据Multiwfn的输入文件修改了迭代精度
      SCF_GUESS RESTART
      EPS_SCF 1.0E-5
      MAX_SCF 25
      &OT T    #根据Multiwfn的输入文件修改了方法
        MINIMIZER  DIIS
        LINESEARCH 2PNT
        ALGORITHM STRICT
        PRECONDITIONER FULL_SINGLE_INVERSE
      &END OT
      &OUTER_SCF T
        MAX_SCF 25
        EPS_SCF 1.0E-05
      &END OUTER_SCF
      &PRINT    #根据Multiwfn的输入文件关闭无意义的输出节约I/O时间
        &RESTART OFF
        &END RESTART
      &END PRINT
    &END SCF
    &QS    #主要修改部分
      EPS_DEFAULT 1.0E-10
      EXTRAPOLATION ASPC
      EXTRAPOLATION_ORDER 3
      METHOD XTB
      &xTB    #使用GFN1-xTB
        DO_EWALD T    #尝试过设为F，但还是报错
        CHECK_ATOMIC_CHARGES F
        &PARAMETER
          DISPERSION_PARAMETER_FILE dftd3.dat
          PARAM_FILE_NAME xTB_parameters
        &END PARAMETER
      &END xTB
      #&SE    #参照网上找到的一些输入文件添加的部分，添加了还是报错
      #  &COULOMB
      #    CUTOFF [angstrom] 10.0
      #  &END
      #  &EXCHANGE
      #    CUTOFF [angstrom] 10.0
      #  &END
      #&END
    &END QS
  &END DFT
  &QMMM
    &CELL
      A 34.417 0.000 0.000
      B 0.000 34.417 0.000
      C 0.000 0.000 34.417
      PERIODIC XYZ
    &END CELL
    CENTER EVERY_STEP
    CENTER_GRID TRUE
    &WALLS
      TYPE REFLECTIVE
    &END WALLS
    ECOUPL COULOMB
    #USE_GEEP_LIB 12    #注释掉还是报错
    &PERIODIC    #尝试过删去，然后报错：Cholesky decompose failed
      GMAX     1.0E+00
      &MULTIPOLE ON
        RCUT     1.0E+01
        EWALD_PRECISION     1.0E-06
      &END
    &END PERIODIC
    &QM_KIND H
      MM_INDEX 1416 1417 1419 1420 1582 1583 1585 1588 1589 1591 1592 2784 2785 2787 2788 2790 2791 2998 2999 3001 3002 3004 3005 3006 3028 3029 3032 3034 3037 3039 3041 3934 3935 3937 3940 3941 3943 3944 4171 4172 4174 4175 4177 4178 4179 4206 4207 4210 4212 4215 4217 4219 5548 5549 5552 5554 5557 5559 5561 6397 6398 6401 6403 6406 6408 6410 6655 6656 6659 6661 6664 6666 6668 6831 6832 6834 6837 6838 6839 6841 6842 6843 6849 6850 6851 6852 6854 6855 6858 6860 6864 6866 6868 6870
    &END QM_KIND
    &QM_KIND C
      MM_INDEX 1415 1418 1421 1581 1586 2783 2786 2997 3000 3027 3030 3031 3033 3035 3038 3040 3933 3938 4170 4173 4205 4208 4209 4211 4213 4216 4218 5547 5550 5551 5553 5555 5558 5560 6396 6399 6400 6402 6404 6407 6409 6654 6657 6658 6660 6662 6665 6667 6830 6833 6835 6836 6840 6845 6847 6853 6856 6857 6861 6862 6863 6865 6867 6869
    &END QM_KIND
    &QM_KIND N
      MM_INDEX 1584 1587 1590 2789 3003 3936 3939 3942 4176 6848 6859
    &END QM_KIND
    &QM_KIND O
      MM_INDEX 1422 1423 3036 4214 5556 6405 6663 6821 6823 6824 6825 6827 6828 6829 6844 6846
    &END QM_KIND
    &QM_KIND P
      MM_INDEX 6822 6826
    &END QM_KIND
    &LINK
      QM_INDEX 1415
      MM_INDEX 1413
    &END LINK
    &LINK
      QM_INDEX 1581
      MM_INDEX 1578
    &END LINK
    &LINK
      QM_INDEX 2783
      MM_INDEX 2780
    &END LINK
    &LINK
      QM_INDEX 2997
      MM_INDEX 2994
    &END LINK
    &LINK
      QM_INDEX 3027
      MM_INDEX 3025
    &END LINK
    &LINK
      QM_INDEX 3933
      MM_INDEX 3930
    &END LINK
    &LINK
      QM_INDEX 4170
      MM_INDEX 4167
    &END LINK
    &LINK
      QM_INDEX 4205
      MM_INDEX 4203
    &END LINK
    &LINK
      QM_INDEX 5547
      MM_INDEX 5545
    &END LINK
    &LINK
      QM_INDEX 6396
      MM_INDEX 6394
    &END LINK
    &LINK
      QM_INDEX 6654
      MM_INDEX 6652
    &END LINK
  &END QMMM
  &MM
    &FORCEFIELD
      DO_NONBONDED FALSE
    &END FORCEFIELD
    &POISSON
      &EWALD
        EWALD_TYPE NONE
      &END EWALD
    &END POISSON
  &END MM
  &SUBSYS
    &CELL
      A 82.706 0.000 0.000
      B 0.000 82.706 0.000
      C 0.000 0.000 82.706
      PERIODIC XYZ
    &END CELL
    &TOPOLOGY
      COORD_FILE_NAME qmmm_xTB/_cp2k.pdb
      COORD_FILE_FORMAT PDB
      CHARGE_EXTENDED TRUE
      CONNECTIVITY OFF
      &GENERATE
        &ISOLATED_ATOMS
          LIST 1..56453
        &END
      &END GENERATE
    &END TOPOLOGY
    &KIND H
      ELEMENT H
    &END KIND
    &KIND C
      ELEMENT C
    &END KIND
    &KIND N
      ELEMENT N
    &END KIND
    &KIND O
      ELEMENT O
    &END KIND
    &KIND P
      ELEMENT P
    &END KIND
    &KIND X
      ELEMENT H
    &END KIND
  &END SUBSYS
&END FORCE_EVAL
作者
Author: 啊不错的飞过海    时间: 2023-10-29 20:39
报错讲的不是&EWALD段落缺参数吗？关它干什么
GMAX这个参数描述时EWALD/SPME时的最大格点数，应当出现在在你给出的输入文件134行，加上就是。没想法的话可以先参照输入参考里的25写，后面再调大/小些看这个格点规模够不够描述这个体系。
参考：
https://manual.cp2k.org/trunk/CP ... /POISSON/EWALD.html
作者
Author: ZetaFunction    时间: 2023-10-29 23:08
啊不错的飞过海 发表于 2023-10-29 20:39
报错讲的不是&EWALD段落缺参数吗？关它干什么
GMAX这个参数描述时EWALD/SPME时的最大格点数，应当出现在在 ...

感谢回复。
请问你指的是在&MM部分加上GMAX吗？我尝试了以下，还是同样的报错。&MM部分我复制的是Gromacs自动生成的输入文件，这个输入文件可以正常运行，而且根据手册，设定了EWALD_TYPE NONE后无需GMAX参数。
作者
Author: 啊不错的飞过海    时间: 2023-10-30 20:56
ZetaFunction 发表于 2023-10-29 23:08
感谢回复。
请问你指的是在&MM部分加上GMAX吗？我尝试了以下，还是同样的报错。&MM部分我复制的是Gromac ...

是&EWALD部分。
作者
Author: ZetaFunction    时间: 2023-10-30 21:34
啊不错的飞过海 发表于 2023-10-30 20:56
是&EWALD部分。

我就是在&MM部分添加了&EWALD，还是相同的报错。
作者
Author: 啊不错的飞过海    时间: 2023-10-30 22:31
ZetaFunction 发表于 2023-10-30 21:34
我就是在&MM部分添加了&EWALD，还是相同的报错。

不知道你加的时候设没设gmax，总之按下面注释的说法cp2k的xtb模块确实没设gmax的默认值，需要手动设。xtb调用ewald的部分不待要找了，楼主或许可以找找看。[url=]https://github.com/cp2k/cp2k/blob/c03a13580630548167f5a509f6a2d79eca29359f/src/xtb_types.F#L13[/url]
作者
Author: we000000    时间: 2023-11-2 16:12
要在&FORCE_EVAL-&QMMM-&PERIODIC-&POISSON-&EWALD这个部分设定GMAX参数，就是在你之前删掉的&PERIODIC里面。不是&xTB下面的DO_EWALD和%MM下面的GMAX。具体细节可以参考CP2K手册：https://manual.cp2k.org/trunk/CP ... /POISSON/EWALD.html
作者
Author: 大村驴    时间: 2025-2-9 19:24
we000000 发表于 2023-11-2 16:12
要在&FORCE_EVAL-&QMMM-&PERIODIC-&POISSON-&EWALD这个部分设定GMAX参数，就是在你之前删掉的&PERIODIC里面 ...

谢谢！解决了



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