一个小白学习分子动力学的艰辛路

sun666

    最初接触分子动力学起已经过了一年，完完全全的一个小白经过自己摸索也有了一些自己的心得。先说一下背景，我们组是纯纯的实验组，可能觉得当前大趋势是结合模拟，因此让我去了解一下模拟的软件。保研后的我第一次汇报就是对查阅的各种分子动力学软件的比对。我以为老师只是感兴趣让我查查，但是真正开始下载软件却是老师给我说我的课题就是关于模拟的东西。因此趁着没有回所，在研一上课，玩游戏，打球间隙断断续续学习着MD。

    作为一个纯纯的电脑小白，回想自己一开始光是装Gromacs就花了快一星期也是够笨的了。不过在一个空白领域从无到有，一点点成长也算很有意义的了。学习的过程确实艰辛，身边没有可以请教的人，全是自己在网上一点点查资料，不过幸好有计算化学公社这样的地方供我们提问，交流。有会的人教可能一句话的事但是自己可能要花好几天甚至一星期才能搞明白。不过全当是锻炼了自己的自学能力了吧。但是涉及到大方向，根本的解决方法上面，自己漫天查花上几个月甚至更久着实有浪费时间了。所幸经过一年的摸索这几天刚觉得有了一个大概的解决方向，即使这样也感觉很不错了。

    Gromacs作为我第一个接触的分子动力学软件，也是主要用的软件确实非常的强大，也更适合自学的人使用。为什么说比较适合作为自学的人的第一款软件呢？因为Gromacs的各种文件如最重要的力场文件，可以在每次进行模拟操作时看到，一点点的对其函数形式等便有了了解，同时流程更加简洁，控制命令更加易懂。最重要的一点是因为Gromacs支持GPU加速，虽然我目前还没有享受到这个红利。对比Amber，我觉得这个比喻非常恰当，Amber像是一个整机你只要会插电源，开机等操作便可以使用，而Gromacs是一堆电脑零件需要你自己组装，但是组装后的性能是非常强悍的。为什么这么说呢？Amber是一款非常强大的动力学软件，你可以用Amber和Ambertools完成整个模拟的流程，包括建模，后处理分析等。而Gromacs更像只为动力学模拟计算而生，建模等工作就需要其他的辅助如packmol等。同时组装Gromacs这台“电脑”是你可以了解到他的部件，从而了解每个过程及细节。

   上述所说的绝不是表明我是一个Gromacs的无脑拥护者。因为Gromacs确实也有太多能吐槽的地方，最令人抓狂的属上力场方面了，对比Amber差的了不是一星半点了，虽然Gromacs确实支持几乎所有机场，但是对比Amber使用如GAFF等力场的人工成本高的何止几倍，在Gromacs中若是想使用GAFF力场需要调用Ambertools并且需要自己修改拓扑文件，虽然这些过程确实能让人大受裨益起码对拓扑文件的了解更深入，但是时间成本确实高，而Amber却是几个固定操作完事。再说拟合力场的问题，对于金属的非键合模型或者键合模型，Gromacs可以说是无能为力，像我这种量化方面的门外汉是丝毫没有办法。而Amber在力场方面强大的让人不得不服，Merz和李鹏飞开发的MCPB简直是正好弥补了对于金属离子存在的体系模拟的力场空缺。另一方面对Gromacs吐槽的地方便是对自由能等计算的教程空白，能找到的关于自由能的教程少到可怜，对于需要用到计算自由能等的进阶者是不太友好的。

    不过了解深入后，Gromacs依然会是我的第一选择。就像上面所说，Gromacs需要自己组装，力场方面Amber的MCPB生成后也可以通过Permed，acpype.py等转化为Gromacs的格式，而后处理方面现在越来越多的分析Gromacs也可以用，比如MM/PBSA的计算等。

     最近一直在学习自由能的计算，学习了将近一个月只是懂大概，要说计算出结果大概也可以给出，原理方面了解的只能说浅尝辄止。Gromacs的教程给出的Bar接受率的方法计算溶解自由能还好，但是伞形采样计算PMF用到自己的体系出现了问题，每个窗口使用同样的力常数往往一些窗口跑出了预想设定的限制。了解到Plumed插件与Gromacs连用使用Metadynamic可以解决大部分计算PMF的问题，花了两天装好Plumed，看了看官网以及了解Metadynamic的原理。做了Metadynamic的教程，虽然还没完全做下来，但是已经感觉Plumed的强大，甚至可以代替VMD的一些需要用tcl写脚本的工作。明天就要出游几天，下决心回来要花上一星期好好研究一下Plumed。

    以上观点只是一个小白自己摸索所得到的，可能非常片面，因为了解的肯定是狭隘的不全面的，不过还是想分享一下作为一个总结也好。因此上述所说的仅仅是个人的观点，欢迎大家的批评指正。

    马上就要回所真正展开课题了，道阻且长。

ybq1222

naoki 发表于 2021-7-20 09:33
我觉得GROMACS的优势是速度快用户多，比较弱的是支持的势比较少，只支持Class I型力场。
Merz离子力场我改 ...

求个大佬改过的merz力场itp文件

T0ma

前辈你好，我跟你的情况一样，也是组里第一个尝试模拟的。可以交流下吗

喵星大佬

xiaoche 发表于 2022-10-21 15:05
应该不是在官网申请的，我记得当时是在网页上搜索”desmond学术免费版“出来的，并不是薛定谔官网。确实 ...

我后来找到了，在D. E. Shaw Res.的网站上

但我后来没空折腾这个了

xiaoche

喵星大佬 发表于 2021-8-16 11:43
简单是因为在薛定谔里面简单吧，这个免费版的Desmond我申请了两次都没回我，弃疗

应该不是在官网申请的，我记得当时是在网页上搜索”desmond学术免费版“出来的，并不是薛定谔官网。确实比较简单，通过maestro很方便

xiaoche

liaibo 发表于 2021-7-31 10:36
不知道有没有人用过desmond没有，很简单的程序，以前为了发文章跑过一下。。

请问审稿人对这个软件的认可度大吗？

喵星大佬

liaibo 发表于 2021-7-31 10:36
不知道有没有人用过desmond没有，很简单的程序，以前为了发文章跑过一下。。

简单是因为在薛定谔里面简单吧，这个免费版的Desmond我申请了两次都没回我，弃疗

xyswdzy

确实，入门艰难不过在论坛真的可以学到很多，加油

liaibo

不知道有没有人用过desmond没有，很简单的程序，以前为了发文章跑过一下。。

sun666

naoki 发表于 2021-7-20 09:33
我觉得GROMACS的优势是速度快用户多，比较弱的是支持的势比较少，只支持Class I型力场。
Merz离子力场我改 ...

求大佬改的Merz力场参数的itp文件

naoki

我觉得GROMACS的优势是速度快用户多，比较弱的是支持的势比较少，只支持Class I型力场。
Merz离子力场我改成.itp格式include进forcefield.itp，GROMACS可以直接用了。
简单的自由能计算可以用自带的pull代码，稍复杂的就得和Plumed或Colvars联用了。
GROMACS和LAMMPS互补使用已经可以我满足对溶液体系和聚合物模拟的需求了，装Amber是为了用它那些方便的小工具。

sobereva

sun666 发表于 2021-7-12 12:51
PMEMD就需要购买了，还是免费的香。分析命令这块确实我了解的甚少，以后正式开展工作的时候肯定要补补的 ...

中国地区学术用户可以免费申请Amber。Amber只是对于美国、欧洲、日本才是必须付费的。

官网：

Fee Waivers

Waivers for the license fee are available for scientists outside of North America, Western Europe and Japan. Please send email to amber-admin@biomaps.rutgers.edu, explaining your situation, and your need for the pmemd program (all other parts of Amber are available for free).

sun666

sobereva 发表于 2021-7-12 11:19
Amber的PMEMD也支持GPU加速，而且效率不错

GROMACS包括上百种自带的命令，诸如建模有solvate、editconf ...

PMEMD就需要购买了，还是免费的香。分析命令这块确实我了解的甚少，以后正式开展工作的时候肯定要补补的。自由能的计算GMX我目前觉得确实没有AMBER，NAMD做的好。

sobereva

Amber的PMEMD也支持GPU加速，而且效率不错

GROMACS包括上百种自带的命令，诸如建模有solvate、editconf、insert-molecules等可用，特别是后处理分析命令非常丰富，完全不比Amber差。Packmol在多数情况下也不是必须的。感觉你对GROMACS自带的命令了解太少。