gmx バー

概要

gmx bar [-f [<.xvg> [...]]] [-g [<.edr> [...]]] [-o [<.xvg>]]
        [-oi [<.xvg>]] [-oh [<.xvg>]] [-[no]w] [-xvg <enum>]
        [-b <real>] [-e <real>] [-temp <real>] [-prec <int>]
        [-nbmin <int>] [-nbmax <int>] [-nbin <int>] [-[no]extp]

説明

gmx bar は、ベネッツの受け入れ比率法 (BAR) を使用して、自由エネルギーの差を推定します。また、BAR を使用して得られた個々の自由エネルギーの系列を自動的にまとめて、総合的な自由エネルギーの推定値を作成します。

各BARの自由エネルギー差は、パラメータλ（参照：.mdp <mdp>`パラメータ ``init_lambda`）によって制御される状態Aと状態Bという2つのシミュレーションに依存します。BAR法は、状態Bを状態Aとして、およびその逆の状態に対して、ハミルトニアンの重み付き平均の比を計算します。他の状態とのエネルギー差は、シミュレーション中に明示的に計算する必要があります。これは、:ref:`.mdp <mdp>`オプションの ``foreign_lambda``を使用することで実行できます。

入力オプション -f は、複数の dhdl.xvg ファイルを想定しています。サポートされている入力ファイルの2種類があります。

  • 複数の*y*値を持つファイル。ファイルには、dH/dlambdaとDeltalambdaの列が含まれている必要があります。lambdaの値は、dH/dlambdaの凡例とDelta Hの凡例から推測されます。

  • y-値のみを持つファイルを使用する場合。これらのファイルに対して -extp オプションを使用すると、y-値が dH/dlambda であること、およびハミルトニアンが lambda に線形に依存することと仮定されます。シミュレーションの lambda 値は、字幕（存在する場合）から、またはファイル名内のサブディレクトリにある数値から推測されます。

シミュレーションのλは、``dhdl.xvg``ファイルの凡例にある「dH」という文字列から解析され、大文字の「D」と「H」を含む凡例から、外国語のλの値が取得されます。温度は、「T =」という文字列を含む凡例の行から解析されます。

入力オプション -g は、複数の .edr ファイルを必要とします。これらのファイルには、エネルギー差のリスト（.mdp オプション separate_dhdl_file を参照）またはヒストグラムのシリーズ（.mdp オプション dh_hist_size および dh_hist_spacing を参照）が含まれる場合があります。温度とラムダの値は、ener.edr ファイルから自動的に推論されます。

また、:ref:.mdp <mdp>`オプションの``foreign_lambda``に加えて、エネルギー差は、dH/dlambdaの値から推定することも可能です。これは、``-extp``オプションを使用することで行われます。このオプションは、システムのハミルトニアンがlambdaに線形的に依存するという仮定に基づいています。これは通常、当てはまりません。

自由エネルギーの推定は、bisection法を用いたBAR（Block Averaging Recursive）を用いて行われ、出力の精度は -prec で設定されます。時間的な相関を考慮した誤差推定は、データをブロックに分割し、それらのブロック間で自由エネルギーの差を決定し、ブロックが独立していると仮定することで行われます。最終的な誤差推定は、5つのブロックの平均分散から算出されます。誤差推定に使用するブロック番号の範囲は、オプション -nbmin と -nbmax で指定できます。

gmx bar は、同じ 'native' (ネイティブ) および 'foreign' (フォレンジック) ラムダ値を持ち、同じサンプルの集約を試みますが、常に独立したサンプルと仮定します。 注意：異なるサンプリング間隔でエネルギー差/微分を集約する場合、これはほぼ確実に正しくありません。通常、後続のエネルギーは相関があり、異なる時間間隔はサンプル間の相関の度合いが異なることを意味します。

結果は2つの部分に分割されます。最初の部分には、各部分と合計に対する最終的な結果（kJ/mol）、および誤差推定が含まれています。2番目の部分には、詳細な自由エネルギー差と相関空間の重なり度合いの推定値（kT単位、およびその計算された誤差推定値）が含まれています。出力される値は以下の通りです。

  • lam_A: 点Aに対応するラムダ値。

  • lam_B: 点Bに対応するラムダ値。

  • DG: エネルギーの推定値（無償）。

  • s_A: A は B の相対エントロピーの推定値。

  • s_B: A は B における相対エントロピーの推定値。

  • stdev: サンプルごとの標準偏差の見積もり。

それぞれのエンsembles内の2つの状態の相対エントロピーは、相空間の重なりを測定する尺度として解釈できます。具体的には、λ_Aのエンsemblesにおけるλ_Bのワークサンプル（およびその逆）の相対エントロピーs_Aは、2つの状態のボルツマン分布間の「距離」を測定し、分布が同一の場合にはゼロに近づきます。詳細については、Wu & Kofke, J. Chem. Phys. 123 084109 (2005) を参照してください。

ベンネットの元のBAR論文に記載されている、期待されるサンプルごとの標準偏差の見積もり: Bennett, J. Comp. Phys. 22, p 245 (1976)。その中の式10は、サンプリングの質の見積もり（実際の統計誤差とは直接関係しないものであり、独立したサンプルを前提としている）を与えます。

フェーズ空間の重なりを視覚的に推定するには、-oh``オプションを使用して、ヒストグラムの連番を作成し、-nbin``オプションと組み合わせて使用します。

オプション

入力ファイルの指定オプション:

-f [<.xvg> [...]] (dhdl.xvg) (オプション)

xvgr/xmgr ファイル

-g [<.edr> [...]] (ener.edr) (オプション)

エネルギーファイル

出力ファイルの指定オプション:

-o [<.xvg>] (bar.xvg) (オプション)

xvgr/xmgr ファイル

-oi [<.xvg>] (barint.xvg) (オプション)

xvgr/xmgr ファイル

-oh [<.xvg>] (ヒストグラム.xvg) (オプション)

xvgr/xmgr ファイル

Other options:

-[no]w (no)

出力の表示 .xvg, .xpm, .eps および .pdb ファイル

-xvg <enum> (xmgrace)

xvg グラフの書式設定: xmgrace, xmgr, なし

-b <実数値> (0)

BAR の開始時間

-e (-1)

BAR の終了時間

-temp <実数> (-1)

温度 (K)

-prec <int> (2)

小数点以下の桁数

-nbmin <int> (5)

エラー推定に必要な最小ブロック数

-nbmax <整数> (5)

Maximum number of blocks for error estimation

-nbin <整数> (100)

ヒストグラムの出力に使用するビンの数

-[no]extp (無)

dH/dl の値をエネルギーとして使用するために、線形補間を行うかどうか