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2017-11-10 15:34:06
GROMACS自带了一个团簇分析工具cluster
, 但这个工具主要用于对蛋白的构象进行分类, 支持的通用距离文件为xpm格式, 基本没法使用由其他程序生成的距离矩阵, 除非修改源码.
在合金材料的模拟中, 有时需要对合金进行团簇分析. 自己写代码有点麻烦, 我们可以组合GROMACS自带的两个工具, mdmat
和cluster
来实现这个功能.
具体来说, mdmat
可以获得轨迹中所有残基对之间的距离, 并将其写为xpm格式. 根据得到的xpm距离矩阵, 就可以调用cluster
进行团簇分析. 显然, 这种方法需要先使用mdmat
输出xpm文件, 再由cluster
读入xpm文件. 当体系中原子很多时, xpm文件会变得相当大, 写出和读入都要耗费不少时间. 因此, 这种方法虽然不需要改动任何代码, 实施起来简单, 但处理效率就差强人意了. 如果你想要提高处理速度, 可以修改GROMACS的源代码, 将mdmat
和cluster
两个函数进行整合, 让距离矩阵的计算和分析都在程序内部完成. 根据测试, 对10k原子的体系, 在我的Intel I5-3550/8G台式机上, 不改代码的情况下, 处理一帧需要40秒左右, 修改代码后大约需要10秒, 提速还可以. 如果再对代码进行下优化, 应该能达到3秒一帧的速度, 基本满足需要了.
简单示例一下命令吧. 假设有了合金模拟的轨迹, 先将其转换为GROMACS格式的轨迹conf.gro
, 然后使用make_ndx
创建index.ndx
文件, 再写个简单的topol.top
文件和grompp.mdp
文件. 这样输入文件就准备好了. 接下来执行下面的命令就可以得到团簇分析结果了.
gmx grompp # 生成tpr
gmx mdmat -f conf.gro -s -n -o # 计算距离矩阵
gmx cluster -dm dm.xpm # 分析团簇
如果你有很多帧轨迹, 那就写个脚本来连续调用后面两个步骤就好了. 当然, 在进行团簇分析的时候还有很多选项可用的, 具体的可以查阅GROMACS的文档.
有了团簇的分析结果, 可以写个脚本将每个团簇提取出来, 进行更详细的分析. 这些就不再细说了.
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