Adaptively biased MD,steered MD, and umbrella sampling with REMD

Adaptively Biased Molecular Dynamics (ABMD)

Reaction Coordinates

variable 部分用于定义反应的坐标,这部分必须包含一个关键字"type",以及一个STRING值，以及一系列的整数（整数的数量取决于变量的类型）,对于一些反应坐标的类型, Variable部分的必须包含一系列的实数值,r, r的长度取决于具体的类型。

现在可以应用下面的反应坐标：

type=DISTANCE  :  定义两个原子之间的坐标,原子的索引从列表 i 中读取.

type=LCOD  : linear combination of distances (in A).从r的列表中读取原子的坐标. 例如：i=(1,2,3,4) 和 r=(1.0,-1.0)定义原子1和原子2之间的距离, 原子3和原子4之间的距离.

type=ANGLE  : 用于指定i1,i2和i2,i3之间的角度(以弧度的方式表示)

type=TORSION  :用于指定i1,i2,i3,i4之间形成的二面角(以弧度的方式表示).

type=COS_OF_DIHEDRAL  :  用于指定list  i 中指定的所有的二面角的cosine值的总和. 原子的总数必须是四的倍数.

type=R_OF_GYRATION   : 列表i中指定的原子的回转半径(in A)

type=MULTI_RMSD  :几个groups的RMSD （in  A），i 列出了一系列的原子，这些group之间以0分割,

上图中定义了两个group,第一个group由四个原子1,2,3,4组成(i中第一个0之前定义的四个原子),第二个group定义了3个原子(3,4,5).

首先计算第一个group的RMSD的值（R1）,然后计算第二个group的RMSD值（R2），最后将计算变量的值:

M1和M2分别为对应的group1和group2中的原子的原子量的总值.

 

type=N_OF_BONDS:

 

Steered Molecule Dynamics (SMD)

如果在mdin文件中指定了ncsu_smd部分,除了variable部分指定的参数外，ncsu_smd中还可以指定另外的一些的参数.

output_file=STRING : 设置输出文件的名称

output_freq=INTEGER ; 设置输出的频率。(in MD steps)

下面是一个例子：

反应坐标为第5个和第9个原子之间的距离,第14行定义了距离的弹性常数，这个常数在MD中保持不变,第13行定义了steering path(字母X指定了在MD开始的时候使用的变量的值）。每50步将值输入到smd.txt文件中.

steering path由两个参数控制(path_mode和harm_mode关键字）,采用SPLINE模式（默认）或者是LINES模式。

 

Umbrella  sampling

为了激活伞形取样，需要在mdin文件中的ncsu_pmd部分指定。 ncsu_pmd部分必须包含一个variable部分,除了steered MD中指定的output_file和output_freq部分指定的参数外，对于伞形取样，还需要指定另外的两个参数：

anchor_position=REAL :设定一个实数值，用于指定位置的伞形势能的最小值.

anchor_strength=REAL : 设定伞形势能的一个势能常数，这个常数需要是一个非负值。

下面是一个例子：

 

 

Adaptively  Biased  Molecular  Dynamics

如果使用ABMD方法，需要在mdin文件中指定ncsu_abmd或者ncsu_bbmd部分。

下面的参数需要在ncsu_abmd(或者ncsu_bbmd)部分指定：

mode=ANALYSIS | UMBRELLA | FLOODING

在ANALYSIS模式中，动力学过程将不会改变，这种模式的作用是将反应坐标的值每monoitor_freq频率（步数）将坐标写到monitor_file文件中.

下面是一个例子：

在ncsu_bbmd部分可以定义下面的参数:

exchange_freq=INTEGER   :exchange attempts中的MD步数

exchange_log_freq=STRING  ：将交换数据保存到相应的log文件中.

mt19937_seed =INTEGER :产生随机的种子值。

mt19937_file = STRING  :