Природа-MD

вопросы строения молекул и квантовой химии
Аватара пользователя
madschumacher
Сообщения: 883
Зарегистрирован: Ср авг 05, 2015 4:30 pm

Природа-MD

Сообщение madschumacher » Вт дек 22, 2015 1:49 pm

Добрый день. А вот такой вопрос - кто-нибудь когда-нибудь использовал в Prirode молдинамику для NVT ансамблей? Она там вроде в варианте изокинетической траектории вроде реализована. Очень интересна структура инпута.
Вообще что-то похожее на это лежит в качестве сэмплового инпута, но хотелось бы понять где там что.
Последний раз редактировалось Гесс Пн янв 25, 2016 1:20 pm, всего редактировалось 1 раз.
Причина: По запросам трудящихся отделено из Природы в самостоятельную тему.
И да узрел Охламон, что сие есть круть несусветная!

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2021
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Природа

Сообщение amge » Чт дек 24, 2015 3:50 pm

Мне тоже хотелось бы разобраться. Полагаю, сэмпловый инпут - это H40C20.qm.in?
Погонял его немного (но на другом, более легком примере), кое что стало немного ясно.
Там параметры
e=0.001
d=0.03
n=1000,100
m=10
i=1
file=H40C20/H40C20_%06d.qm.in
На рис. ниже - две "траектории" (энерния от номера точки), верхняя с e=0.001, нижняя с e=0.0002.
tr.gif
Похоже, этот параметр влияет на "подброс" по энергии относительно начальной структуры и на "размах колебаний". При этом конформация в целом не меняется, хотя, по моим понятиям, могла бы: запас энергии более чем достаточен.

Параметр d=0.03 влияет на плотность точек: f.e. при d=0.01 получится треть той же траектории с более частыми точками.

Следуюшие три параметра варьировать не пробовал, но по смыслу

n=1000,100 Похоже, 100 точек с отрицательными номерами + 1000 с положительными. Каков физический смысл отрицательных номеров - не знаю.

m=10 наверное, выдавать на печать xyz-координаты через каждые 10 точек.

i=1 нет догадок

file=H40C20/H40C20_%06d.qm.in Это понятно. Директорию H40C20 нужно создать предварительно вручную.

Еще меня сильно интересует, как была получена "траектория" из H40C20_u.in (там, по сути конформационный анализ). Гоняя H40C20.qm.in, мне не удалось получить ничего подобного.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

alxyppv
Сообщения: 560
Зарегистрирован: Сб апр 07, 2007 11:23 am

Re: Природа

Сообщение alxyppv » Пт дек 25, 2015 12:44 am

в где можно взять пример входного файла для динамики? я бы тоже погонял...
кстати, параметр e судя по всему должен быть температурой - не знаю в каких единицах. d, соответственно, временной шаг
А.П.

Аватара пользователя
madschumacher
Сообщения: 883
Зарегистрирован: Ср авг 05, 2015 4:30 pm

Re: Природа

Сообщение madschumacher » Пт дек 25, 2015 6:27 am

http://rad.chem.msu.ru/~laikov/p_w/

Там есть файл.

Отрицательные номера frames похожи на часть траектории, на которой система должна уравновеситься, т.е. на игнорируемую часть. Хотя её по факту во всех прогах обработки можно выкинуть. А при i не меняется частота выдачи каких-то других параметров? Типа температуры, кин.энергии и т.д.?

[ Post made via Android ] Изображение
И да узрел Охламон, что сие есть круть несусветная!

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2021
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Природа

Сообщение amge » Пт дек 25, 2015 8:21 am

madschumacher писал(а):Отрицательные номера frames похожи на часть траектории, на которой система должна уравновеситься, т.е. на игнорируемую часть. Хотя её по факту во всех прогах обработки можно выкинуть.
Похоже на то, т.к. при отрицательных номерах не печатаются геометрии.
madschumacher писал(а):А при i не меняется частота выдачи каких-то других параметров? Типа температуры, кин.энергии и т.д.?
Ничего такого не меняется, просто при другом значении i получается новая траектория, которой, наверное, можно удлинить предыдущую.

Аватара пользователя
madschumacher
Сообщения: 883
Зарегистрирован: Ср авг 05, 2015 4:30 pm

Re: Природа

Сообщение madschumacher » Пн дек 28, 2015 12:46 pm

Ой, а может это pimd, и i - это количество реплик? Было бы очень круто!

[ Post made via Android ] Изображение
И да узрел Охламон, что сие есть круть несусветная!

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13055
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Природа

Сообщение Гесс » Пн дек 28, 2015 12:56 pm

Может проще Лайкову написать?

Ну и по возможноти выложить ответ тут, будем собирать мануал со стороны пользователей. :lol:

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2021
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Природа

Сообщение amge » Вт янв 05, 2016 11:29 am

madschumacher писал(а):Ой, а может это pimd, и i - это количество реплик?
Я и слов то таких не знаю (к своему стыду).
Но что удалось понять: при повторном запуске расчета с тем же самым i траектория воспроизводится в деталях. При другом i получается другая траектория. Как будто используется софтовый генератор случайных чисел, а i меняет ему seed. Таким образом, инкрементируя i можно получить много разных траекторий. Сейчас пробую смотреть реакционную способность некоторых молекул, и возможность получать разные траектории оказалась незаменимой. Скажем, беру 2-норборнильный катион и обнаруживаю, что при одном i случайно происходит его фрагментация, затем фрагменты просто разлетаются, все дальше и дальше, уже без шанса прореагировать обратно (т.е. удлинение траектории не поможет). При другом i - раскрытие с образованием гораздо более стабильного циклогексенильного катиона, и опять, замкнуться обратно шансов мало. А при третьем i ничего такого не происходит, удается наблюдать все типичные перегруппировки норборнильного катиона.

Отмечу еще неплохую адекватность Лайковского метода QM. Среди прочего пробовал неклассический 2-норборнильный катион и анион-радикалы полифторбензолов. Понятно, что для подобных частиц никакая ММ не годится. Обычная мопаковская полуэмпирика тоже мимо - у нее норборнильный катион получается классическим, а анион-радикалы - плоскими. А QM - ничего так, и сравнительно быстро, 11 минут на вполне представительную траекторию 10000 точек 2-норборнильного катиона. Честное DFT (попробовал), конечно, лучше, но это уже 22 часа на ту же траекторию.

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2021
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Природа

Сообщение amge » Вт янв 05, 2016 11:46 am

alxyppv писал(а):кстати, параметр e судя по всему должен быть температурой - не знаю в каких единицах. d, соответственно, временной шаг
Похоже, что так. Выяснить бы еще, в каких именно единицах, и как они связаны с температурой и временем обычной мол. динамики... Пока что эмпирически выяснил, что для моих целей (смотреть реакции) эти параметры нужно увеличивать, но нельзя слишком задирать, типа e=0.005, d=0.05. И n нужно делать больше, хотя бы 10000.

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2021
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Природа

Сообщение amge » Вт янв 05, 2016 12:40 pm

Гесс писал(а):будем собирать мануал со стороны пользователей
Поделюсь своими наработками по визуализации траекторий. Выкусить из out-файла все геометрии и представить их в моем любимом xyz-формате было легко, но проблема была в том, что я хотел смотреть реакции (перегруппировки) молекул, а они в пределах одной траектории (при удачно подобранных параметрах) происходят нечасто - типа через каждые 100-1000 точек. Но пока реакция не прошла, молекула, во-первых, вращается, и, во-вторых (при той температуре, при которой реакция все же идет), дергается, как сумасшедшая. И на фоне вращений/дерганий, происходящих в пределах одной потенциальной ямы, заметить переход в другую яму оказалось практически нереально. Поэтому для устранения вращения молекулы применял ее переориентацию (задавал неподвижными тройку заранее выбранных атомов, не являющихся реакционными центрами), для устранения дерганий - сглаживание (усреднял координаты идущих друг за другом геометрий "с перекрытием": типа 1..10, 2..11, 3..12 и т.д.). В итоге стало существенно лучше: структуры в пределах одной потенциальной ямы гораздо меньше отличаются друг от друга, зато "реакции" хорошо видны.

Подозреваю однако, что подобные проблемы давно уже решены и есть соответствующие утилиты. Кто знает об этом, поделитесь, пожалуйста.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13055
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Природа

Сообщение Гесс » Вт янв 05, 2016 2:52 pm

amge писал(а):...
Я делал тоже самое вашими скриптами при обработке своих МД из Громакса: громаксом выводятся координаты целевой молекулы (а не всех частиц в ячейке, без трансляции, с центрированием), затем формат выдачи перегоняется в xyz, затем у всех молекул выравнивается ориентация по трем атомам - вуаля, можно смотреть результаты (оффтоп, результат был интересен еще и тем что у системы два 360 градусных вращения (вокруг тройных связей) и ни в одном из них нет минимума, поэтому даже после выравнивания ориентаций получается вертолет с двумя пропеллерами)

alxyppv
Сообщения: 560
Зарегистрирован: Сб апр 07, 2007 11:23 am

Re: Природа

Сообщение alxyppv » Вт янв 05, 2016 3:25 pm

Если нужно, все это можно делать в VMD - переориентация молекул в траектории с фиксацией каких-угодно атомов и фрагментов. Для динамики это очень удобный пакет, хотя на первый взгляд и не такой user-friendly как тот же ChemCraft.
А.П.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13055
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Природа

Сообщение Гесс » Вт янв 05, 2016 4:02 pm

alxyppv писал(а):Если нужно, все это можно делать в VMD - переориентация молекул в траектории с фиксацией каких-угодно атомов и фрагментов. Для динамики это очень удобный пакет, хотя на первый взгляд и не такой user-friendly как тот же ChemCraft.
VMD мне пришлось осваивать потом, когда потребовалось брать все молекулы растворителя на расстоянии Х от любого атома молекулы. Если кому то понадобится - я выложу инструкцию. И таки да, VMD, а особенно скрипты VMD - далеко не самые user-friendly, хотя спорить не буду - очень мощная прога и красивые картинки.

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2021
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Природа

Сообщение amge » Чт янв 07, 2016 12:44 pm

alxyppv писал(а):Если нужно, все это можно делать в VMD - переориентация молекул в траектории с фиксацией каких-угодно атомов и фрагментов. Для динамики это очень удобный пакет, хотя на первый взгляд и не такой user-friendly как тот же ChemCraft.
Спасибо за совет!
На данный момент меня больше интересует не переориентация, а сглаживание траектории. Ткнулся в VMD, но сходу там такого не нашел. Может быть, подскажете?
Пока у меня получается примерно так (кусочек траектории DFT/PBE/L1, с двумя последовательными сдвигани водородов в 2-норборнильном катионе, слева - несглаженная)
n.gif
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

alxyppv
Сообщения: 560
Зарегистрирован: Сб апр 07, 2007 11:23 am

Re: Природа

Сообщение alxyppv » Чт янв 07, 2016 1:32 pm

Про сглаживание в VMD ничего сказать не могу- никогда не пытался его делать. Может и можно, там много всяких скриптов есть и можно самому писать. Хотя если честно я немного в замешательстве от Вашего сглаживания - Вы, по сути, превращаете MD траекторию в IRC траекторию. Выглядит, конечно, красивее - вы ведь все колебания усредняете, и остается то, что не может быть описано как колебание. Вопрос - зачем тогда делать динамику, IRC дешевле и надежнее (в смысле, не так стохастически).
А.П.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13055
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: Природа

Сообщение Гесс » Чт янв 07, 2016 2:25 pm

Ээээ, это если знать где пролегает IRC.
А если искать путь перегруппировки - может быть очень хорошим вариантом.
Я недавно искал путь разгруппировки одного напряженного углеродного кластера, TS много, хороших и разных, самый низкий найденный - далеко не наиболее очевидный. Тут ab-initio MD могло бы хорошо сработать.

Аватара пользователя
uchebnik fiziki
Сообщения: 4265
Зарегистрирован: Пн авг 20, 2012 9:04 pm

Re: Природа

Сообщение uchebnik fiziki » Чт янв 07, 2016 5:14 pm

визуальное сглаживание в VMD нативным образом делается в окне Graphical Representations, во вкладке Trajectory
Свобода, равенство, братство.

Или смерть.

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2021
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Природа

Сообщение amge » Пт янв 08, 2016 11:47 am

alxyppv писал(а):Вопрос - зачем тогда делать динамику, IRC дешевле и надежнее (в смысле, не так стохастически).
Гесс уже в общем ответил. Действительно, одно из возможных применений для меня - посмотреть, во что может превратиться частица, пути реакций которой заранее неизвестны. Потом уже можно и IRC. Приведу пример из собственной практики (doi:10.1016/j.tetlet.2007.08.043), когда динамика наверняка помогла бы. Стоял вопрос о кинетической стабильности гипотетического "треугольного" дикатиона и стоит ли связываться с попытками его синтеза (оказалось, нестабилен, не стоит).
triangle_dication.png
Пути реакций этого дикатиона поначалу были совершенно непонятны, пришлось делать десятки сканирований по всевозможным геометрическим параметрам, искать ПС, потом IRC... Вместо этого можно было бы погонять динамику, не пришлось бы мозги напрягать.

Или напрашивается другое применение - когда возможные реакции известны, но пути ветвятся и их получается запредельно много, так часто бывает в перегруппировках карбокатионов. Здесь динамика может помочь найти наиболее легкие пути.

Еще, наверное, поиск глобального минимума в конформационном анализе.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2021
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Природа

Сообщение amge » Пт янв 08, 2016 11:51 am

uchebnik fiziki писал(а):визуальное сглаживание в VMD нативным образом делается в окне Graphical Representations, во вкладке Trajectory
Большое спасибо! Нашел.
Вообще, как оказалось, такое сглаживание - вполне стандартный прием, и в pymol, например, есть.

Аватара пользователя
amge
Сообщения: 2021
Зарегистрирован: Вт июл 31, 2007 11:42 am

Re: Природа

Сообщение amge » Пн янв 25, 2016 7:48 am

Написал Дмитрию Лайкову по поводу MD. С его разрешения выкладываю здесь ответ, содержащий подробный мануал по группе $dynamic.
[cut]

Код: Выделить всё

Сейчас в программе задание task=thermostat осуществляет
вычисление точек на изокинетической траектории,
которые (при определённых условиях) приближаются
к распределению канонического ансамбля ~exp(-U(x)/(kT))
(можно поизучать статьи по вопросу
"Gaussian isokinetic thermostat").

Поясню исходные данные:
$dynamic
 e=0.001   — температура в атомных единицах,
    1 hartree ~= 315775 K http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?hrk
   так что 0.001 ~= 316 K
 d=0.03    — эта величина в атомных единицах длины (bohr)
    соотносится с длиной шага в конфигурационном пространстве,
    каждый шаг делается такой длины, чтобы наибольшее смещение
    среди всех атомов равнялось ей.
    То есть, траектория параметризуется своей длиной
    (которая линейно зависит от времения, изокинетическое же),
    и по ней делаются численные шаги переменной длины,
    так, чтобы каждый раз смещения атомов
    не превышали заданную величину.
 v=500.0   — объём (в атомных единицах bohr^3) ограничивающего шара
   в расчёте на атом — для системы из N атомов
   берётся шар объёма (4\pi/3)R^3 = N*v, и на атомы за пределами этого
   шара действует дополнительный удерживающий гармонический потенциал
   (1/2)h (r - R)^2 , где постоянная h в атомных единицах (hartree/bohr^2)
   прведена ниже:
 h=0.1
 n=1000,100   — число точек: для сбора, предварительного прохода.
   Сначала делается второе число точек (может быть и 0),
   но они не сохраняются, а потом первое число, и они сохраняются
   и по ним вычисляются средние значения (если нужны).
 m=10   — через сколько точек выдавать и сохранять геометрию,
      m=1 означало бы сохранение каждой точки, но для последующих
      оптимизаций геометрии с целью глобального поиска устойчивых
      состояний выгодно брать примерно m=100 .
 i=1    — затравка датчика псевдослучайных чисел, с помощью которого
    устанавливается направление начального смещения (начальные скорости).
    Вместо запуска одной очень длинной траектории выгодно запустить
    несколько более коротких с разными начальными смещениями,
    это особенно хорошо делать параллельно.
 file=H40C20/H40C20_%06d.qm.in  — через каждые m шагов геометрия
    может сохраняться в отдельный файл с указанной маской,
    вместо %06d или подобного формата printf подставится номер точки,
    директория (в данном примере H40C20/ должна быть создана перед
    запуском программы, иначе ничего не сохраняется).
    Если в маске нет %d , то все геометрии пишутся в один файл.
$end

Таким образом, с помощью этого задания можно получить
набор геометрий, каждую в отдельном файле, к которому можно
приписать заголовок для оптимизации геометрии,
после чего провести оптимизации геометрий,
и полученные геометрии остаётся "просеять" на неповторимость,
чтобы получить набор (всех/почти всех/многих) конформаций/изомеров
химической системы.
Задание task=uniq производит отбор неповторимых геометрий,
с точностью до величины $uniq dist=... в атомных единицах (bohr),
среди всех, содержащихся в исходных данных,
причём учитывается и возможность перестановки атомов.
На выходе получаются неповторимые геометрии,
каждую из которых можно выложить в отдельный файл
заданием $uniq file=... с форматом %d в названии.

С помощью перечисленных средств можно осуществлять глобальный
поиск устойчивых состояний в конфигурационном пространстве
(=конформаций/изомеров),
можно ещё написать скрипты bash (или perl, etc),
чтобы всё это делалось автоматически и с параллелизацией
прогона нескольких траекторий
и множества последующих оптимизаций геометрий.
[/cut]

Ответить

Вернуться в «квантовая химия и моделирование»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 15 гостей