NAMD入门教程(一)(6)

2019-01-18 21:13

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1、日志文件一共分成三部分:系统信息,能量最小化,能量平衡。下面我们将分别讲述: 2、第一部分系统信息以“Info:”为每行的开头(图)。它包括了运行动力学模拟所需的各种参数,以及其他关于整个系统的信息,比如原子数,各种键的类型和数目,总质量和总电荷量。注意:一直到最后一个“Info:”都是第一部分的内容,记录了分子动力学模拟过程的基本信息。

2、找到最后一个“Info:”,之后就是第二部分,给出的是关于系统能量最小化的信息(图)。

? 第二部分开头是“TCL: Minimizing for 100 steps”,说明能量最小化每循环进行100

步。每次循环输出一次图中矩形标注出的内容,包括:

PRESSURE

GPRESSURE ETITLE ENERGY INITIAL STEP GRADIENT TOLERANCE

? PRESSURE和GPRESSURE:给出的是系统的压力。本次动力学模拟的日志文件中,压力值

除第一个为步数(即系统所走过的的timestep)外,都显示为一排“0”,这是因为只有在定义周期边界条件之后,NAMD才会计算压力。在立方水体动力学模拟的日志文件中,我们将能看到计算得的压力值。

? ENTITLE和ENERGY: 给出的是力场相互作用能量的列表。ENTITLE后面列出的是相互作用

能的名称。TS是TimeStep,记录了动力学模拟进行了多少步;后面的能量包括BOND(键能),ANGLE(角度扭曲能)等等。下面一行以ENERGY开头,列出的是对应的各项能量的精确数值。

? INITIAL STEP 和GRADIENT TOLERANCE:这两项是记录能量最小化过程的两个参数。

GRADIENT TOLERANCE在能量最小化过程中会一直下降,可以用于粗略地判断是否能量已经达到最小。

3、向下翻页,一直找到“TCL:Running for 2500 steps”,从这一行向后就是第三部分:能量平衡(图)。

图中a中的数值为能量最小化终态时的数值,b中的数值为能量平衡开始100步时的输出数据,注意到二者在各项能量上已经有较大差异了。能量平衡时数据每100步输出一次,这是我们在配置文件中设定的。参见2.3.1配置文件中 –outputEnergies 和 –outputPressure两项,我们设定的数值是100。

b中有三行数据,分别记录了压力(PRESSURE, GPRESSURE) 和能量(ENERGY)。压力仍然为0。拖动左下方滚动条向右,可以看到动能(KINETIC)和温度(TEMP)值(图)。可以看到两项值都已经不为0了。而之前的所有输出的动能和温度都为0。

日志文件的结尾显示:

WRITING EXTENDED SYSTEM TO OUTPUT FILE AT STEP 2600 WRITING COORDINATES TO OUTPUT FILE AT STEP 2600 CLOSING COORDINATE DCD FILE

WRITING VELOCITIES TO OUTPUT FILE AT STEP 2600 ==========================================

WallClock: 569.015991 CPUTime: 569.015991 Memory: 0 kB Program finished.

说明程序正常结束了,最终进行了2600步运算(不是我们在配置文件中设定的2500是因为能量最小化100步也包括在内)。并给出了CPU时间以供参考。

2.5.2 计算整个蛋白的RMSD值

在动力学模拟分析中,很基本的一项分析就是RMSD值的求算。RMSD值即均方根偏差(Root Mean Square Deviation)。在统计学上,这个量就相当于标准差,反映的是数据偏离平均值的程度。在蛋白质结构解析,模建,结构联配(structure alignment)以及分子动力学模拟中,RMSD值是非常常用的一项参数,用于衡量原子偏离比对位置的程度。

在本例中,RMSD值反映的是泛素各个部分原子偏离平均位置的程度,也就是各原子运动

幅度的大小。RMSD值越大,说明该原子的运动的空间范围越大,原子的空间位阻也就越小。原子α在某一段时间Nt内的RMSD值求算公式为:

??r?(tj)上式中,Nα 是参与比较的原子数目,是原子α在tj时刻的位置,是在整个

时间段内原子α的平均位置。定义为:

Nt是时间段,以步长为单位。

VMD提供了很多分析工具。其中一个工具NAMD Plot 插件可以用于处理输出文件,然后由进行作图。我们下面就用这一工具分析动力学模拟过程中整个蛋白的RMSD值的变化。这个值是各原子RMSD值的总和。计算时,我们需要使用动力学模拟过程输出的轨迹文件:ubq_ws_eq.dcd

首先,让我们简单看一看NAMD plot是怎样作图的。 1、运行VMD主程序。

2、在VMD主窗口选择菜单项Extensions→Analysis→NAMD Plot。

3、在 NAMD Plot窗口选择File→Select NAMD Log File,在弹出的文件浏览窗口中找到namd-tutorial/1-2-sphere/bq_ws_eq.log,打开这个文件。

4、在NAMD plot 窗口中显示出很多热力学参量(图)。其中TS代表Time Step,BOND代表键能等等。这些变量都可以用于作图。例如:点击选择参数TEMP,然后选择 File → Plot Selected Data。这样我们就得到了随着时间变化温度的变化关系。


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