Decouple nsttcouple and nstpcouple from nstlist
[alexxy/gromacs.git] / docs / user-guide / mdp-options.rst
1 .. README
2    See the "run control" section for a working example of the
3    syntax to use when making .mdp entries, with and without detailed
4    documentation for values those entries might take. Everything can
5    be cross-referenced, see the examples there.
6
7 .. todo:: Make more cross-references.
8
9 Molecular dynamics parameters (.mdp options)
10 ============================================
11
12 .. _mdp-general:
13
14 General information
15 -------------------
16
17 Default values are given in parentheses, or listed first among
18 choices. The first option in the list is always the default
19 option. Units are given in square brackets. The difference between a
20 dash and an underscore is ignored.
21
22 A :ref:`sample mdp file <mdp>` is available. This should be
23 appropriate to start a normal simulation. Edit it to suit your
24 specific needs and desires.
25
26
27 Preprocessing
28 ^^^^^^^^^^^^^
29
30 .. mdp:: include
31
32    directories to include in your topology. Format:
33    ``-I/home/john/mylib -I../otherlib``
34
35 .. mdp:: define
36
37    defines to pass to the preprocessor, default is no defines. You can
38    use any defines to control options in your customized topology
39    files. Options that act on existing :ref:`top` file mechanisms
40    include
41
42       ``-DFLEXIBLE`` will use flexible water instead of rigid water
43       into your topology, this can be useful for normal mode analysis.
44
45       ``-DPOSRES`` will trigger the inclusion of ``posre.itp`` into
46       your topology, used for implementing position restraints.
47
48
49 Run control
50 ^^^^^^^^^^^
51
52 .. mdp:: integrator
53
54    (Despite the name, this list includes algorithms that are not
55    actually integrators over time. :mdp-value:`integrator=steep` and
56    all entries following it are in this category)
57
58    .. mdp-value:: md
59
60       A leap-frog algorithm for integrating Newton's equations of motion.
61
62    .. mdp-value:: md-vv
63
64       A velocity Verlet algorithm for integrating Newton's equations
65       of motion.  For constant NVE simulations started from
66       corresponding points in the same trajectory, the trajectories
67       are analytically, but not binary, identical to the
68       :mdp-value:`integrator=md` leap-frog integrator. The kinetic
69       energy, which is determined from the whole step velocities and
70       is therefore slightly too high. The advantage of this integrator
71       is more accurate, reversible Nose-Hoover and Parrinello-Rahman
72       coupling integration based on Trotter expansion, as well as
73       (slightly too small) full step velocity output. This all comes
74       at the cost off extra computation, especially with constraints
75       and extra communication in parallel. Note that for nearly all
76       production simulations the :mdp-value:`integrator=md` integrator
77       is accurate enough.
78
79    .. mdp-value:: md-vv-avek
80
81       A velocity Verlet algorithm identical to
82       :mdp-value:`integrator=md-vv`, except that the kinetic energy is
83       determined as the average of the two half step kinetic energies
84       as in the :mdp-value:`integrator=md` integrator, and this thus
85       more accurate.  With Nose-Hoover and/or Parrinello-Rahman
86       coupling this comes with a slight increase in computational
87       cost.
88
89    .. mdp-value:: sd
90
91       An accurate and efficient leap-frog stochastic dynamics
92       integrator. With constraints, coordinates needs to be
93       constrained twice per integration step. Depending on the
94       computational cost of the force calculation, this can take a
95       significant part of the simulation time. The temperature for one
96       or more groups of atoms (:mdp:`tc-grps`) is set with
97       :mdp:`ref-t`, the inverse friction constant for each group is
98       set with :mdp:`tau-t`.  The parameters :mdp:`tcoupl` and :mdp:`nsttcouple`
99       are ignored. The random generator is initialized with
100       :mdp:`ld-seed`. When used as a thermostat, an appropriate value
101       for :mdp:`tau-t` is 2 ps, since this results in a friction that
102       is lower than the internal friction of water, while it is high
103       enough to remove excess heat NOTE: temperature deviations decay
104       twice as fast as with a Berendsen thermostat with the same
105       :mdp:`tau-t`.
106
107    .. mdp-value:: bd
108
109       An Euler integrator for Brownian or position Langevin dynamics,
110       the velocity is the force divided by a friction coefficient
111       (:mdp:`bd-fric`) plus random thermal noise (:mdp:`ref-t`). When
112       :mdp:`bd-fric` is 0, the friction coefficient for each particle
113       is calculated as mass/ :mdp:`tau-t`, as for the integrator
114       :mdp-value:`integrator=sd`. The random generator is initialized
115       with :mdp:`ld-seed`.
116
117    .. mdp-value:: steep
118
119       A steepest descent algorithm for energy minimization. The
120       maximum step size is :mdp:`emstep`, the tolerance is
121       :mdp:`emtol`.
122
123    .. mdp-value:: cg
124
125       A conjugate gradient algorithm for energy minimization, the
126       tolerance is :mdp:`emtol`. CG is more efficient when a steepest
127       descent step is done every once in a while, this is determined
128       by :mdp:`nstcgsteep`. For a minimization prior to a normal mode
129       analysis, which requires a very high accuracy, |Gromacs| should be
130       compiled in double precision.
131
132    .. mdp-value:: l-bfgs
133
134       A quasi-Newtonian algorithm for energy minimization according to
135       the low-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno approach. In
136       practice this seems to converge faster than Conjugate Gradients,
137       but due to the correction steps necessary it is not (yet)
138       parallelized.
139
140    .. mdp-value:: nm
141
142       Normal mode analysis is performed on the structure in the :ref:`tpr`
143       file.  |Gromacs| should be compiled in double precision.
144
145    .. mdp-value:: tpi
146
147       Test particle insertion. The last molecule in the topology is
148       the test particle. A trajectory must be provided to ``mdrun
149       -rerun``. This trajectory should not contain the molecule to be
150       inserted. Insertions are performed :mdp:`nsteps` times in each
151       frame at random locations and with random orientiations of the
152       molecule. When :mdp:`nstlist` is larger than one,
153       :mdp:`nstlist` insertions are performed in a sphere with radius
154       :mdp:`rtpi` around a the same random location using the same
155       pair list. Since pair list construction is expensive,
156       one can perform several extra insertions with the same list
157       almost for free. The random seed is set with
158       :mdp:`ld-seed`. The temperature for the Boltzmann weighting is
159       set with :mdp:`ref-t`, this should match the temperature of the
160       simulation of the original trajectory. Dispersion correction is
161       implemented correctly for TPI. All relevant quantities are
162       written to the file specified with ``mdrun -tpi``. The
163       distribution of insertion energies is written to the file
164       specified with ``mdrun -tpid``. No trajectory or energy file is
165       written. Parallel TPI gives identical results to single-node
166       TPI. For charged molecules, using PME with a fine grid is most
167       accurate and also efficient, since the potential in the system
168       only needs to be calculated once per frame.
169
170    .. mdp-value:: tpic
171
172       Test particle insertion into a predefined cavity location. The
173       procedure is the same as for :mdp-value:`integrator=tpi`, except
174       that one coordinate extra is read from the trajectory, which is
175       used as the insertion location. The molecule to be inserted
176       should be centered at 0,0,0. |Gromacs| does not do this for you,
177       since for different situations a different way of centering
178       might be optimal. Also :mdp:`rtpi` sets the radius for the
179       sphere around this location. Neighbor searching is done only
180       once per frame, :mdp:`nstlist` is not used. Parallel
181       :mdp-value:`integrator=tpic` gives identical results to
182       single-rank :mdp-value:`integrator=tpic`.
183
184    .. mdp-value:: mimic
185
186       Enable MiMiC QM/MM coupling to run hybrid molecular dynamics.
187       Keey in mind that its required to launch CPMD compiled with MiMiC as well.
188       In this mode all options regarding integration (T-coupling, P-coupling,
189       timestep and number of steps) are ignored as CPMD will do the integration
190       instead. Options related to forces computation (cutoffs, PME parameters,
191       etc.) are working as usual. Atom selection to define QM atoms is read
192       from :mdp:`QMMM-grps`
193
194 .. mdp:: tinit
195
196         (0) [ps]
197         starting time for your run (only makes sense for time-based
198         integrators)
199
200 .. mdp:: dt
201
202         (0.001) [ps]
203         time step for integration (only makes sense for time-based
204         integrators)
205
206 .. mdp:: nsteps
207
208         (0)
209         maximum number of steps to integrate or minimize, -1 is no
210         maximum
211
212 .. mdp:: init-step
213
214         (0)
215         The starting step. The time at step i in a run is
216         calculated as: t = :mdp:`tinit` + :mdp:`dt` *
217         (:mdp:`init-step` + i). The free-energy lambda is calculated
218         as: lambda = :mdp:`init-lambda` + :mdp:`delta-lambda` *
219         (:mdp:`init-step` + i). Also non-equilibrium MD parameters can
220         depend on the step number. Thus for exact restarts or redoing
221         part of a run it might be necessary to set :mdp:`init-step` to
222         the step number of the restart frame. :ref:`gmx convert-tpr`
223         does this automatically.
224
225 .. mdp:: simulation-part
226
227          (0)
228          A simulation can consist of multiple parts, each of which has
229          a part number. This option specifies what that number will
230          be, which helps keep track of parts that are logically the
231          same simulation. This option is generally useful to set only
232          when coping with a crashed simulation where files were lost.
233
234 .. mdp:: comm-mode
235
236    .. mdp-value:: Linear
237
238       Remove center of mass translational velocity
239
240    .. mdp-value:: Angular
241
242       Remove center of mass translational and rotational velocity
243
244    .. mdp-value:: Linear-acceleration-correction
245
246       Remove center of mass translational velocity. Correct the center of
247       mass position assuming linear acceleration over :mdp:`nstcomm` steps.
248       This is useful for cases where an acceleration is expected on the
249       center of mass which is nearly constant over :mdp:`nstcomm` steps.
250       This can occur for example when pulling on a group using an absolute
251       reference.
252
253    .. mdp-value:: None
254
255       No restriction on the center of mass motion
256
257 .. mdp:: nstcomm
258
259    (100) [steps]
260    frequency for center of mass motion removal
261
262 .. mdp:: comm-grps
263
264    group(s) for center of mass motion removal, default is the whole
265    system
266
267
268 Langevin dynamics
269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
270
271 .. mdp:: bd-fric
272
273    (0) [amu ps\ :sup:`-1`]
274    Brownian dynamics friction coefficient. When :mdp:`bd-fric` is 0,
275    the friction coefficient for each particle is calculated as mass/
276    :mdp:`tau-t`.
277
278 .. mdp:: ld-seed
279
280    (-1) [integer]
281    used to initialize random generator for thermal noise for
282    stochastic and Brownian dynamics. When :mdp:`ld-seed` is set to -1,
283    a pseudo random seed is used. When running BD or SD on multiple
284    processors, each processor uses a seed equal to :mdp:`ld-seed` plus
285    the processor number.
286
287
288 Energy minimization
289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
290
291 .. mdp:: emtol
292
293    (10.0) [kJ mol\ :sup:`-1` nm\ :sup:`-1`]
294    the minimization is converged when the maximum force is smaller
295    than this value
296
297 .. mdp:: emstep
298
299    (0.01) [nm]
300    initial step-size
301
302 .. mdp:: nstcgsteep
303
304    (1000) [steps]
305    frequency of performing 1 steepest descent step while doing
306    conjugate gradient energy minimization.
307
308 .. mdp:: nbfgscorr
309
310    (10)
311    Number of correction steps to use for L-BFGS minimization. A higher
312    number is (at least theoretically) more accurate, but slower.
313
314
315 Shell Molecular Dynamics
316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
317
318 When shells or flexible constraints are present in the system the
319 positions of the shells and the lengths of the flexible constraints
320 are optimized at every time step until either the RMS force on the
321 shells and constraints is less than :mdp:`emtol`, or a maximum number
322 of iterations :mdp:`niter` has been reached. Minimization is converged
323 when the maximum force is smaller than :mdp:`emtol`. For shell MD this
324 value should be 1.0 at most.
325
326 .. mdp:: niter
327
328    (20)
329    maximum number of iterations for optimizing the shell positions and
330    the flexible constraints.
331
332 .. mdp:: fcstep
333
334    (0) [ps\ :sup:`2`]
335    the step size for optimizing the flexible constraints. Should be
336    chosen as mu/(d2V/dq2) where mu is the reduced mass of two
337    particles in a flexible constraint and d2V/dq2 is the second
338    derivative of the potential in the constraint direction. Hopefully
339    this number does not differ too much between the flexible
340    constraints, as the number of iterations and thus the runtime is
341    very sensitive to fcstep. Try several values!
342
343
344 Test particle insertion
345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
346
347 .. mdp:: rtpi
348
349    (0.05) [nm]
350    the test particle insertion radius, see integrators
351    :mdp-value:`integrator=tpi` and :mdp-value:`integrator=tpic`
352
353
354 Output control
355 ^^^^^^^^^^^^^^
356
357 .. mdp:: nstxout
358
359    (0) [steps]
360    number of steps that elapse between writing coordinates to the output
361    trajectory file (:ref:`trr`), the last coordinates are always written
362    unless 0, which means coordinates are not written into the trajectory
363    file.
364
365 .. mdp:: nstvout
366
367    (0) [steps]
368    number of steps that elapse between writing velocities to the output
369    trajectory file (:ref:`trr`), the last velocities are always written
370    unless 0, which means velocities are not written into the trajectory
371    file.
372
373 .. mdp:: nstfout
374
375    (0) [steps]
376    number of steps that elapse between writing forces to the output
377    trajectory file (:ref:`trr`), the last forces are always written,
378    unless 0, which means forces are not written into the trajectory
379    file.
380
381 .. mdp:: nstlog
382
383    (1000) [steps]
384    number of steps that elapse between writing energies to the log
385    file, the last energies are always written.
386
387 .. mdp:: nstcalcenergy
388
389    (100)
390    number of steps that elapse between calculating the energies, 0 is
391    never. This option is only relevant with dynamics. This option affects the
392    performance in parallel simulations, because calculating energies
393    requires global communication between all processes which can
394    become a bottleneck at high parallelization.
395
396 .. mdp:: nstenergy
397
398    (1000) [steps]
399    number of steps that elapse between writing energies to energy file,
400    the last energies are always written, should be a multiple of
401    :mdp:`nstcalcenergy`. Note that the exact sums and fluctuations
402    over all MD steps modulo :mdp:`nstcalcenergy` are stored in the
403    energy file, so :ref:`gmx energy` can report exact energy averages
404    and fluctuations also when :mdp:`nstenergy` > 1
405
406 .. mdp:: nstxout-compressed
407
408    (0) [steps]
409    number of steps that elapse between writing position coordinates
410    using lossy compression (:ref:`xtc` file), 0 for not writing
411    compressed coordinates output.
412
413 .. mdp:: compressed-x-precision
414
415    (1000) [real]
416    precision with which to write to the compressed trajectory file
417
418 .. mdp:: compressed-x-grps
419
420    group(s) to write to the compressed trajectory file, by default the
421    whole system is written (if :mdp:`nstxout-compressed` > 0)
422
423 .. mdp:: energygrps
424
425    group(s) for which to write to write short-ranged non-bonded
426    potential energies to the energy file (not supported on GPUs)
427
428
429 Neighbor searching
430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
431
432 .. mdp:: cutoff-scheme
433
434    .. mdp-value:: Verlet
435
436       Generate a pair list with buffering. The buffer size is
437       automatically set based on :mdp:`verlet-buffer-tolerance`,
438       unless this is set to -1, in which case :mdp:`rlist` will be
439       used.
440
441    .. mdp-value:: group
442
443       Generate a pair list for groups of atoms, corresponding
444       to the charge groups in the topology. This option is no longer
445       supported.
446
447 .. mdp:: nstlist
448
449    (10) [steps]
450
451    .. mdp-value:: >0
452
453       Frequency to update the neighbor list. When dynamics and
454       :mdp:`verlet-buffer-tolerance` set, :mdp:`nstlist` is actually
455       a minimum value and :ref:`gmx mdrun` might increase it, unless
456       it is set to 1. With parallel simulations and/or non-bonded
457       force calculation on the GPU, a value of 20 or 40 often gives
458       the best performance.
459
460    .. mdp-value:: 0
461
462       The neighbor list is only constructed once and never
463       updated. This is mainly useful for vacuum simulations in which
464       all particles see each other. But vacuum simulations are
465       (temporarily) not supported.
466
467    .. mdp-value:: <0
468
469       Unused.
470
471 .. mdp:: pbc
472
473    .. mdp-value:: xyz
474
475       Use periodic boundary conditions in all directions.
476
477    .. mdp-value:: no
478
479       Use no periodic boundary conditions, ignore the box. To simulate
480       without cut-offs, set all cut-offs and :mdp:`nstlist` to 0. For
481       best performance without cut-offs on a single MPI rank, set
482       :mdp:`nstlist` to zero and :mdp-value:`ns-type=simple`.
483
484    .. mdp-value:: xy
485
486       Use periodic boundary conditions in x and y directions
487       only. This works only with :mdp-value:`ns-type=grid` and can be used
488       in combination with walls_. Without walls or with only one wall
489       the system size is infinite in the z direction. Therefore
490       pressure coupling or Ewald summation methods can not be
491       used. These disadvantages do not apply when two walls are used.
492
493 .. mdp:: periodic-molecules
494
495    .. mdp-value:: no
496
497       molecules are finite, fast molecular PBC can be used
498
499    .. mdp-value:: yes
500
501       for systems with molecules that couple to themselves through the
502       periodic boundary conditions, this requires a slower PBC
503       algorithm and molecules are not made whole in the output
504
505 .. mdp:: verlet-buffer-tolerance
506
507    (0.005) [kJ mol\ :sup:`-1` ps\ :sup:`-1`]
508
509    Used when performing a simulation with dynamics. This sets
510    the maximum allowed error for pair interactions per particle caused
511    by the Verlet buffer, which indirectly sets :mdp:`rlist`. As both
512    :mdp:`nstlist` and the Verlet buffer size are fixed (for
513    performance reasons), particle pairs not in the pair list can
514    occasionally get within the cut-off distance during
515    :mdp:`nstlist` -1 steps. This causes very small jumps in the
516    energy. In a constant-temperature ensemble, these very small energy
517    jumps can be estimated for a given cut-off and :mdp:`rlist`. The
518    estimate assumes a homogeneous particle distribution, hence the
519    errors might be slightly underestimated for multi-phase
520    systems. (See the `reference manual`_ for details). For longer
521    pair-list life-time (:mdp:`nstlist` -1) * :mdp:`dt` the buffer is
522    overestimated, because the interactions between particles are
523    ignored. Combined with cancellation of errors, the actual drift of
524    the total energy is usually one to two orders of magnitude
525    smaller. Note that the generated buffer size takes into account
526    that the |Gromacs| pair-list setup leads to a reduction in the
527    drift by a factor 10, compared to a simple particle-pair based
528    list. Without dynamics (energy minimization etc.), the buffer is 5%
529    of the cut-off. For NVE simulations the initial temperature is
530    used, unless this is zero, in which case a buffer of 10% is
531    used. For NVE simulations the tolerance usually needs to be lowered
532    to achieve proper energy conservation on the nanosecond time
533    scale. To override the automated buffer setting, use
534    :mdp:`verlet-buffer-tolerance` =-1 and set :mdp:`rlist` manually.
535
536 .. mdp:: rlist
537
538    (1) [nm]
539    Cut-off distance for the short-range neighbor list. With dynamics,
540    this is by default set by the :mdp:`verlet-buffer-tolerance` option
541    and the value of :mdp:`rlist` is ignored. Without dynamics, this
542    is by default set to the maximum cut-off plus 5% buffer, except
543    for test particle insertion, where the buffer is managed exactly
544    and automatically. For NVE simulations, where the automated
545    setting is not possible, the advised procedure is to run :ref:`gmx grompp`
546    with an NVT setup with the expected temperature and copy the resulting
547    value of :mdp:`rlist` to the NVE setup.
548
549
550 Electrostatics
551 ^^^^^^^^^^^^^^
552
553 .. mdp:: coulombtype
554
555    .. mdp-value:: Cut-off
556
557       Plain cut-off with pair list radius :mdp:`rlist` and
558       Coulomb cut-off :mdp:`rcoulomb`, where :mdp:`rlist` >=
559       :mdp:`rcoulomb`.
560
561    .. mdp-value:: Ewald
562
563       Classical Ewald sum electrostatics. The real-space cut-off
564       :mdp:`rcoulomb` should be equal to :mdp:`rlist`. Use *e.g.*
565       :mdp:`rlist` =0.9, :mdp:`rcoulomb` =0.9. The highest magnitude
566       of wave vectors used in reciprocal space is controlled by
567       :mdp:`fourierspacing`. The relative accuracy of
568       direct/reciprocal space is controlled by :mdp:`ewald-rtol`.
569
570       NOTE: Ewald scales as O(N\ :sup:`3/2`) and is thus extremely slow for
571       large systems. It is included mainly for reference - in most
572       cases PME will perform much better.
573
574    .. mdp-value:: PME
575
576       Fast smooth Particle-Mesh Ewald (SPME) electrostatics. Direct
577       space is similar to the Ewald sum, while the reciprocal part is
578       performed with FFTs. Grid dimensions are controlled with
579       :mdp:`fourierspacing` and the interpolation order with
580       :mdp:`pme-order`. With a grid spacing of 0.1 nm and cubic
581       interpolation the electrostatic forces have an accuracy of
582       2-3*10\ :sup:`-4`. Since the error from the vdw-cutoff is larger than
583       this you might try 0.15 nm. When running in parallel the
584       interpolation parallelizes better than the FFT, so try
585       decreasing grid dimensions while increasing interpolation.
586
587    .. mdp-value:: P3M-AD
588
589       Particle-Particle Particle-Mesh algorithm with analytical
590       derivative for for long range electrostatic interactions. The
591       method and code is identical to SPME, except that the influence
592       function is optimized for the grid. This gives a slight increase
593       in accuracy.
594
595    .. mdp-value:: Reaction-Field
596
597       Reaction field electrostatics with Coulomb cut-off
598       :mdp:`rcoulomb`, where :mdp:`rlist` >= :mdp:`rvdw`. The
599       dielectric constant beyond the cut-off is
600       :mdp:`epsilon-rf`. The dielectric constant can be set to
601       infinity by setting :mdp:`epsilon-rf` =0.
602
603    .. mdp-value:: User
604
605       Currently unsupported.
606       :ref:`gmx mdrun` will now expect to find a file ``table.xvg``
607       with user-defined potential functions for repulsion, dispersion
608       and Coulomb. When pair interactions are present, :ref:`gmx
609       mdrun` also expects to find a file ``tablep.xvg`` for the pair
610       interactions. When the same interactions should be used for
611       non-bonded and pair interactions the user can specify the same
612       file name for both table files. These files should contain 7
613       columns: the ``x`` value, ``f(x)``, ``-f'(x)``, ``g(x)``,
614       ``-g'(x)``, ``h(x)``, ``-h'(x)``, where ``f(x)`` is the Coulomb
615       function, ``g(x)`` the dispersion function and ``h(x)`` the
616       repulsion function. When :mdp:`vdwtype` is not set to User the
617       values for ``g``, ``-g'``, ``h`` and ``-h'`` are ignored. For
618       the non-bonded interactions ``x`` values should run from 0 to
619       the largest cut-off distance + :mdp:`table-extension` and
620       should be uniformly spaced. For the pair interactions the table
621       length in the file will be used. The optimal spacing, which is
622       used for non-user tables, is ``0.002 nm`` when you run in mixed
623       precision or ``0.0005 nm`` when you run in double precision. The
624       function value at ``x=0`` is not important. More information is
625       in the printed manual.
626
627    .. mdp-value:: PME-Switch
628
629       Currently unsupported.
630       A combination of PME and a switch function for the direct-space
631       part (see above). :mdp:`rcoulomb` is allowed to be smaller than
632       :mdp:`rlist`.
633
634    .. mdp-value:: PME-User
635
636       Currently unsupported.
637       A combination of PME and user tables (see
638       above). :mdp:`rcoulomb` is allowed to be smaller than
639       :mdp:`rlist`. The PME mesh contribution is subtracted from the
640       user table by :ref:`gmx mdrun`. Because of this subtraction the
641       user tables should contain about 10 decimal places.
642
643    .. mdp-value:: PME-User-Switch
644
645       Currently unsupported.
646       A combination of PME-User and a switching function (see
647       above). The switching function is applied to final
648       particle-particle interaction, *i.e.* both to the user supplied
649       function and the PME Mesh correction part.
650
651 .. mdp:: coulomb-modifier
652
653    .. mdp-value:: Potential-shift
654
655       Shift the Coulomb potential by a constant such that it is zero
656       at the cut-off. This makes the potential the integral of the
657       force. Note that this does not affect the forces or the
658       sampling.
659
660    .. mdp-value:: None
661
662       Use an unmodified Coulomb potential. This can be useful
663       when comparing energies with those computed with other software.
664
665 .. mdp:: rcoulomb-switch
666
667    (0) [nm]
668    where to start switching the Coulomb potential, only relevant
669    when force or potential switching is used
670
671 .. mdp:: rcoulomb
672
673    (1) [nm]
674    The distance for the Coulomb cut-off. Note that with PME this value
675    can be increased by the PME tuning in :ref:`gmx mdrun` along with
676    the PME grid spacing.
677
678 .. mdp:: epsilon-r
679
680    (1)
681    The relative dielectric constant. A value of 0 means infinity.
682
683 .. mdp:: epsilon-rf
684
685    (0)
686    The relative dielectric constant of the reaction field. This
687    is only used with reaction-field electrostatics. A value of 0
688    means infinity.
689
690
691 Van der Waals
692 ^^^^^^^^^^^^^
693
694 .. mdp:: vdwtype
695
696    .. mdp-value:: Cut-off
697
698       Plain cut-off with pair list radius :mdp:`rlist` and VdW
699       cut-off :mdp:`rvdw`, where :mdp:`rlist` >= :mdp:`rvdw`.
700
701    .. mdp-value:: PME
702
703       Fast smooth Particle-mesh Ewald (SPME) for VdW interactions. The
704       grid dimensions are controlled with :mdp:`fourierspacing` in
705       the same way as for electrostatics, and the interpolation order
706       is controlled with :mdp:`pme-order`. The relative accuracy of
707       direct/reciprocal space is controlled by :mdp:`ewald-rtol-lj`,
708       and the specific combination rules that are to be used by the
709       reciprocal routine are set using :mdp:`lj-pme-comb-rule`.
710
711    .. mdp-value:: Shift
712
713       This functionality is deprecated and replaced by using
714       :mdp-value:`vdwtype=Cut-off` with :mdp-value:`vdw-modifier=Force-switch`.
715       The LJ (not Buckingham) potential is decreased over the whole range and
716       the forces decay smoothly to zero between :mdp:`rvdw-switch` and
717       :mdp:`rvdw`.
718
719    .. mdp-value:: Switch
720
721       This functionality is deprecated and replaced by using
722       :mdp-value:`vdwtype=Cut-off` with :mdp-value:`vdw-modifier=Potential-switch`.
723       The LJ (not Buckingham) potential is normal out to :mdp:`rvdw-switch`, after
724       which it is switched off to reach zero at :mdp:`rvdw`. Both the
725       potential and force functions are continuously smooth, but be
726       aware that all switch functions will give rise to a bulge
727       (increase) in the force (since we are switching the
728       potential).
729
730    .. mdp-value:: User
731
732       Currently unsupported.
733       See user for :mdp:`coulombtype`. The function value at zero is
734       not important. When you want to use LJ correction, make sure
735       that :mdp:`rvdw` corresponds to the cut-off in the user-defined
736       function. When :mdp:`coulombtype` is not set to User the values
737       for the ``f`` and ``-f'`` columns are ignored.
738
739 .. mdp:: vdw-modifier
740
741    .. mdp-value:: Potential-shift
742
743       Shift the Van der Waals potential by a constant such that it is
744       zero at the cut-off. This makes the potential the integral of
745       the force. Note that this does not affect the forces or the
746       sampling.
747
748    .. mdp-value:: None
749
750       Use an unmodified Van der Waals potential. This can be useful
751       when comparing energies with those computed with other software.
752
753    .. mdp-value:: Force-switch
754
755       Smoothly switches the forces to zero between :mdp:`rvdw-switch`
756       and :mdp:`rvdw`. This shifts the potential shift over the whole
757       range and switches it to zero at the cut-off. Note that this is
758       more expensive to calculate than a plain cut-off and it is not
759       required for energy conservation, since Potential-shift
760       conserves energy just as well.
761
762    .. mdp-value:: Potential-switch
763
764       Smoothly switches the potential to zero between
765       :mdp:`rvdw-switch` and :mdp:`rvdw`. Note that this introduces
766       articifically large forces in the switching region and is much
767       more expensive to calculate. This option should only be used if
768       the force field you are using requires this.
769
770 .. mdp:: rvdw-switch
771
772    (0) [nm]
773    where to start switching the LJ force and possibly the potential,
774    only relevant when force or potential switching is used
775
776 .. mdp:: rvdw
777
778    (1) [nm]
779    distance for the LJ or Buckingham cut-off
780
781 .. mdp:: DispCorr
782
783    .. mdp-value:: no
784
785       don't apply any correction
786
787    .. mdp-value:: EnerPres
788
789       apply long range dispersion corrections for Energy and Pressure
790
791    .. mdp-value:: Ener
792
793       apply long range dispersion corrections for Energy only
794
795
796 Tables
797 ^^^^^^
798
799 .. mdp:: table-extension
800
801    (1) [nm]
802    Extension of the non-bonded potential lookup tables beyond the
803    largest cut-off distance. With actual non-bonded interactions
804    the tables are never accessed beyond the cut-off. But a longer
805    table length might be needed for the 1-4 interactions, which
806    are always tabulated irrespective of the use of tables for
807    the non-bonded interactions.
808
809 .. mdp:: energygrp-table
810
811    Currently unsupported.
812    When user tables are used for electrostatics and/or VdW, here one
813    can give pairs of energy groups for which seperate user tables
814    should be used. The two energy groups will be appended to the table
815    file name, in order of their definition in :mdp:`energygrps`,
816    seperated by underscores. For example, if ``energygrps = Na Cl
817    Sol`` and ``energygrp-table = Na Na Na Cl``, :ref:`gmx mdrun` will
818    read ``table_Na_Na.xvg`` and ``table_Na_Cl.xvg`` in addition to the
819    normal ``table.xvg`` which will be used for all other energy group
820    pairs.
821
822
823 Ewald
824 ^^^^^
825
826 .. mdp:: fourierspacing
827
828    (0.12) [nm]
829    For ordinary Ewald, the ratio of the box dimensions and the spacing
830    determines a lower bound for the number of wave vectors to use in
831    each (signed) direction. For PME and P3M, that ratio determines a
832    lower bound for the number of Fourier-space grid points that will
833    be used along that axis. In all cases, the number for each
834    direction can be overridden by entering a non-zero value for that
835    :mdp:`fourier-nx` direction. For optimizing the relative load of
836    the particle-particle interactions and the mesh part of PME, it is
837    useful to know that the accuracy of the electrostatics remains
838    nearly constant when the Coulomb cut-off and the PME grid spacing
839    are scaled by the same factor. Note that this spacing can be scaled
840    up along with :mdp:`rcoulomb` by the PME tuning in :ref:`gmx mdrun`.
841
842 .. mdp:: fourier-nx
843 .. mdp:: fourier-ny
844 .. mdp:: fourier-nz
845
846    (0)
847    Highest magnitude of wave vectors in reciprocal space when using Ewald.
848    Grid size when using PME or P3M. These values override
849    :mdp:`fourierspacing` per direction. The best choice is powers of
850    2, 3, 5 and 7. Avoid large primes. Note that these grid sizes can
851    be reduced along with scaling up :mdp:`rcoulomb` by the PME tuning
852    in :ref:`gmx mdrun`.
853
854 .. mdp:: pme-order
855
856    (4)
857    Interpolation order for PME. 4 equals cubic interpolation. You
858    might try 6/8/10 when running in parallel and simultaneously
859    decrease grid dimension.
860
861 .. mdp:: ewald-rtol
862
863    (10\ :sup:`-5`)
864    The relative strength of the Ewald-shifted direct potential at
865    :mdp:`rcoulomb` is given by :mdp:`ewald-rtol`. Decreasing this
866    will give a more accurate direct sum, but then you need more wave
867    vectors for the reciprocal sum.
868
869 .. mdp:: ewald-rtol-lj
870
871    (10\ :sup:`-3`)
872    When doing PME for VdW-interactions, :mdp:`ewald-rtol-lj` is used
873    to control the relative strength of the dispersion potential at
874    :mdp:`rvdw` in the same way as :mdp:`ewald-rtol` controls the
875    electrostatic potential.
876
877 .. mdp:: lj-pme-comb-rule
878
879    (Geometric)
880    The combination rules used to combine VdW-parameters in the
881    reciprocal part of LJ-PME. Geometric rules are much faster than
882    Lorentz-Berthelot and usually the recommended choice, even when the
883    rest of the force field uses the Lorentz-Berthelot rules.
884
885    .. mdp-value:: Geometric
886
887       Apply geometric combination rules
888
889    .. mdp-value:: Lorentz-Berthelot
890
891       Apply Lorentz-Berthelot combination rules
892
893 .. mdp:: ewald-geometry
894
895    .. mdp-value:: 3d
896
897       The Ewald sum is performed in all three dimensions.
898
899    .. mdp-value:: 3dc
900
901       The reciprocal sum is still performed in 3D, but a force and
902       potential correction applied in the ``z`` dimension to produce a
903       pseudo-2D summation. If your system has a slab geometry in the
904       ``x-y`` plane you can try to increase the ``z``-dimension of the box
905       (a box height of 3 times the slab height is usually ok) and use
906       this option.
907
908 .. mdp:: epsilon-surface
909
910    (0)
911    This controls the dipole correction to the Ewald summation in
912    3D. The default value of zero means it is turned off. Turn it on by
913    setting it to the value of the relative permittivity of the
914    imaginary surface around your infinite system. Be careful - you
915    shouldn't use this if you have free mobile charges in your
916    system. This value does not affect the slab 3DC variant of the long
917    range corrections.
918
919
920 Temperature coupling
921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
922
923 .. mdp:: tcoupl
924
925    .. mdp-value:: no
926
927       No temperature coupling.
928
929    .. mdp-value:: berendsen
930
931       Temperature coupling with a Berendsen thermostat to a bath with
932       temperature :mdp:`ref-t`, with time constant
933       :mdp:`tau-t`. Several groups can be coupled separately, these
934       are specified in the :mdp:`tc-grps` field separated by spaces.
935
936    .. mdp-value:: nose-hoover
937
938       Temperature coupling using a Nose-Hoover extended ensemble. The
939       reference temperature and coupling groups are selected as above,
940       but in this case :mdp:`tau-t` controls the period of the
941       temperature fluctuations at equilibrium, which is slightly
942       different from a relaxation time. For NVT simulations the
943       conserved energy quantity is written to the energy and log files.
944
945    .. mdp-value:: andersen
946
947       Temperature coupling by randomizing a fraction of the particle velocities
948       at each timestep. Reference temperature and coupling groups are
949       selected as above. :mdp:`tau-t` is the average time between
950       randomization of each molecule. Inhibits particle dynamics
951       somewhat, but little or no ergodicity issues. Currently only
952       implemented with velocity Verlet, and not implemented with
953       constraints.
954
955    .. mdp-value:: andersen-massive
956
957       Temperature coupling by randomizing velocities of all particles at
958       infrequent timesteps. Reference temperature and coupling groups are
959       selected as above. :mdp:`tau-t` is the time between
960       randomization of all molecules. Inhibits particle dynamics
961       somewhat, but little or no ergodicity issues. Currently only
962       implemented with velocity Verlet.
963
964    .. mdp-value:: v-rescale
965
966       Temperature coupling using velocity rescaling with a stochastic
967       term (JCP 126, 014101). This thermostat is similar to Berendsen
968       coupling, with the same scaling using :mdp:`tau-t`, but the
969       stochastic term ensures that a proper canonical ensemble is
970       generated. The random seed is set with :mdp:`ld-seed`. This
971       thermostat works correctly even for :mdp:`tau-t` =0. For NVT
972       simulations the conserved energy quantity is written to the
973       energy and log file.
974
975 .. mdp:: nsttcouple
976
977    (-1)
978    The frequency for coupling the temperature. The default value of -1
979    sets :mdp:`nsttcouple` equal to 10, or fewer steps if required
980    for accurate integration. Note that the default value is not 1
981    because additional computation and communication is required for
982    obtaining the kinetic energy. For velocity
983    Verlet integrators :mdp:`nsttcouple` is set to 1.
984
985 .. mdp:: nh-chain-length
986
987    (10)
988    The number of chained Nose-Hoover thermostats for velocity Verlet
989    integrators, the leap-frog :mdp-value:`integrator=md` integrator
990    only supports 1. Data for the NH chain variables is not printed
991    to the :ref:`edr` file by default, but can be turned on with the
992    :mdp:`print-nose-hoover-chain-variables` option.
993
994 .. mdp:: print-nose-hoover-chain-variables
995
996    .. mdp-value:: no
997
998       Do not store Nose-Hoover chain variables in the energy file.
999
1000    .. mdp-value:: yes
1001
1002       Store all positions and velocities of the Nose-Hoover chain
1003       in the energy file.
1004
1005 .. mdp:: tc-grps
1006
1007    groups to couple to separate temperature baths
1008
1009 .. mdp:: tau-t
1010
1011    [ps]
1012    time constant for coupling (one for each group in
1013    :mdp:`tc-grps`), -1 means no temperature coupling
1014
1015 .. mdp:: ref-t
1016
1017    [K]
1018    reference temperature for coupling (one for each group in
1019    :mdp:`tc-grps`)
1020
1021
1022 Pressure coupling
1023 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
1024
1025 .. mdp:: pcoupl
1026
1027    .. mdp-value:: no
1028
1029       No pressure coupling. This means a fixed box size.
1030
1031    .. mdp-value:: Berendsen
1032
1033       Exponential relaxation pressure coupling with time constant
1034       :mdp:`tau-p`. The box is scaled every :mdp:`nstpcouple` steps. It has been
1035       argued that this does not yield a correct thermodynamic
1036       ensemble, but it is the most efficient way to scale a box at the
1037       beginning of a run.
1038
1039    .. mdp-value:: Parrinello-Rahman
1040
1041       Extended-ensemble pressure coupling where the box vectors are
1042       subject to an equation of motion. The equation of motion for the
1043       atoms is coupled to this. No instantaneous scaling takes
1044       place. As for Nose-Hoover temperature coupling the time constant
1045       :mdp:`tau-p` is the period of pressure fluctuations at
1046       equilibrium. This is probably a better method when you want to
1047       apply pressure scaling during data collection, but beware that
1048       you can get very large oscillations if you are starting from a
1049       different pressure. For simulations where the exact fluctations
1050       of the NPT ensemble are important, or if the pressure coupling
1051       time is very short it may not be appropriate, as the previous
1052       time step pressure is used in some steps of the |Gromacs|
1053       implementation for the current time step pressure.
1054
1055    .. mdp-value:: MTTK
1056
1057       Martyna-Tuckerman-Tobias-Klein implementation, only useable with
1058       :mdp-value:`integrator=md-vv` or :mdp-value:`integrator=md-vv-avek`, very similar to
1059       Parrinello-Rahman. As for Nose-Hoover temperature coupling the
1060       time constant :mdp:`tau-p` is the period of pressure
1061       fluctuations at equilibrium. This is probably a better method
1062       when you want to apply pressure scaling during data collection,
1063       but beware that you can get very large oscillations if you are
1064       starting from a different pressure. Currently (as of version
1065       5.1), it only supports isotropic scaling, and only works without
1066       constraints.
1067
1068 .. mdp:: pcoupltype
1069
1070    Specifies the kind of isotropy of the pressure coupling used. Each
1071    kind takes one or more values for :mdp:`compressibility` and
1072    :mdp:`ref-p`. Only a single value is permitted for :mdp:`tau-p`.
1073
1074    .. mdp-value:: isotropic
1075
1076       Isotropic pressure coupling with time constant
1077       :mdp:`tau-p`. One value each for :mdp:`compressibility` and
1078       :mdp:`ref-p` is required.
1079
1080    .. mdp-value:: semiisotropic
1081
1082       Pressure coupling which is isotropic in the ``x`` and ``y``
1083       direction, but different in the ``z`` direction. This can be
1084       useful for membrane simulations. Two values each for
1085       :mdp:`compressibility` and :mdp:`ref-p` are required, for
1086       ``x/y`` and ``z`` directions respectively.
1087
1088    .. mdp-value:: anisotropic
1089
1090       Same as before, but 6 values are needed for ``xx``, ``yy``, ``zz``,
1091       ``xy/yx``, ``xz/zx`` and ``yz/zy`` components,
1092       respectively. When the off-diagonal compressibilities are set to
1093       zero, a rectangular box will stay rectangular. Beware that
1094       anisotropic scaling can lead to extreme deformation of the
1095       simulation box.
1096
1097    .. mdp-value:: surface-tension
1098
1099       Surface tension coupling for surfaces parallel to the
1100       xy-plane. Uses normal pressure coupling for the ``z``-direction,
1101       while the surface tension is coupled to the ``x/y`` dimensions of
1102       the box. The first :mdp:`ref-p` value is the reference surface
1103       tension times the number of surfaces ``bar nm``, the second
1104       value is the reference ``z``-pressure ``bar``. The two
1105       :mdp:`compressibility` values are the compressibility in the
1106       ``x/y`` and ``z`` direction respectively. The value for the
1107       ``z``-compressibility should be reasonably accurate since it
1108       influences the convergence of the surface-tension, it can also
1109       be set to zero to have a box with constant height.
1110
1111 .. mdp:: nstpcouple
1112
1113    (-1)
1114    The frequency for coupling the pressure. The default value of -1
1115    sets :mdp:`nstpcouple` equal to 10, or fewer steps if required
1116    for accurate integration. Note that the default value is not 1
1117    because additional computation and communication is required for
1118    obtaining the virial. For velocity
1119    Verlet integrators :mdp:`nstpcouple` is set to 1.
1120
1121 .. mdp:: tau-p
1122
1123    (1) [ps]
1124    The time constant for pressure coupling (one value for all
1125    directions).
1126
1127 .. mdp:: compressibility
1128
1129    [bar\ :sup:`-1`]
1130    The compressibility (NOTE: this is now really in bar\ :sup:`-1`) For water at 1
1131    atm and 300 K the compressibility is 4.5e-5 bar\ :sup:`-1`. The number of
1132    required values is implied by :mdp:`pcoupltype`.
1133
1134 .. mdp:: ref-p
1135
1136    [bar]
1137    The reference pressure for coupling. The number of required values
1138    is implied by :mdp:`pcoupltype`.
1139
1140 .. mdp:: refcoord-scaling
1141
1142    .. mdp-value:: no
1143
1144       The reference coordinates for position restraints are not
1145       modified. Note that with this option the virial and pressure
1146       might be ill defined, see :ref:`here <reference-manual-position-restraints>`
1147       for more details.
1148
1149    .. mdp-value:: all
1150
1151       The reference coordinates are scaled with the scaling matrix of
1152       the pressure coupling.
1153
1154    .. mdp-value:: com
1155
1156       Scale the center of mass of the reference coordinates with the
1157       scaling matrix of the pressure coupling. The vectors of each
1158       reference coordinate to the center of mass are not scaled. Only
1159       one COM is used, even when there are multiple molecules with
1160       position restraints. For calculating the COM of the reference
1161       coordinates in the starting configuration, periodic boundary
1162       conditions are not taken into account. Note that with this option
1163       the virial and pressure might be ill defined, see
1164       :ref:`here <reference-manual-position-restraints>` for more details.
1165
1166
1167 Simulated annealing
1168 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1169
1170 Simulated annealing is controlled separately for each temperature
1171 group in |Gromacs|. The reference temperature is a piecewise linear
1172 function, but you can use an arbitrary number of points for each
1173 group, and choose either a single sequence or a periodic behaviour for
1174 each group. The actual annealing is performed by dynamically changing
1175 the reference temperature used in the thermostat algorithm selected,
1176 so remember that the system will usually not instantaneously reach the
1177 reference temperature!
1178
1179 .. mdp:: annealing
1180
1181    Type of annealing for each temperature group
1182
1183    .. mdp-value:: no
1184
1185        No simulated annealing - just couple to reference temperature value.
1186
1187    .. mdp-value:: single
1188
1189        A single sequence of annealing points. If your simulation is
1190        longer than the time of the last point, the temperature will be
1191        coupled to this constant value after the annealing sequence has
1192        reached the last time point.
1193
1194    .. mdp-value:: periodic
1195
1196        The annealing will start over at the first reference point once
1197        the last reference time is reached. This is repeated until the
1198        simulation ends.
1199
1200 .. mdp:: annealing-npoints
1201
1202    A list with the number of annealing reference/control points used
1203    for each temperature group. Use 0 for groups that are not
1204    annealed. The number of entries should equal the number of
1205    temperature groups.
1206
1207 .. mdp:: annealing-time
1208
1209    List of times at the annealing reference/control points for each
1210    group. If you are using periodic annealing, the times will be used
1211    modulo the last value, *i.e.* if the values are 0, 5, 10, and 15,
1212    the coupling will restart at the 0ps value after 15ps, 30ps, 45ps,
1213    etc. The number of entries should equal the sum of the numbers
1214    given in :mdp:`annealing-npoints`.
1215
1216 .. mdp:: annealing-temp
1217
1218    List of temperatures at the annealing reference/control points for
1219    each group. The number of entries should equal the sum of the
1220    numbers given in :mdp:`annealing-npoints`.
1221
1222 Confused? OK, let's use an example. Assume you have two temperature
1223 groups, set the group selections to ``annealing = single periodic``,
1224 the number of points of each group to ``annealing-npoints = 3 4``, the
1225 times to ``annealing-time = 0 3 6 0 2 4 6`` and finally temperatures
1226 to ``annealing-temp = 298 280 270 298 320 320 298``. The first group
1227 will be coupled to 298K at 0ps, but the reference temperature will
1228 drop linearly to reach 280K at 3ps, and then linearly between 280K and
1229 270K from 3ps to 6ps. After this is stays constant, at 270K. The
1230 second group is coupled to 298K at 0ps, it increases linearly to 320K
1231 at 2ps, where it stays constant until 4ps. Between 4ps and 6ps it
1232 decreases to 298K, and then it starts over with the same pattern
1233 again, *i.e.* rising linearly from 298K to 320K between 6ps and
1234 8ps. Check the summary printed by :ref:`gmx grompp` if you are unsure!
1235
1236
1237 Velocity generation
1238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1239
1240 .. mdp:: gen-vel
1241
1242    .. mdp-value:: no
1243
1244         Do not generate velocities. The velocities are set to zero
1245         when there are no velocities in the input structure file.
1246
1247    .. mdp-value:: yes
1248
1249         Generate velocities in :ref:`gmx grompp` according to a
1250         Maxwell distribution at temperature :mdp:`gen-temp`, with
1251         random seed :mdp:`gen-seed`. This is only meaningful with
1252         :mdp-value:`integrator=md`.
1253
1254 .. mdp:: gen-temp
1255
1256    (300) [K]
1257    temperature for Maxwell distribution
1258
1259 .. mdp:: gen-seed
1260
1261    (-1) [integer]
1262    used to initialize random generator for random velocities,
1263    when :mdp:`gen-seed` is set to -1, a pseudo random seed is
1264    used.
1265
1266
1267 Bonds
1268 ^^^^^
1269
1270 .. mdp:: constraints
1271
1272    Controls which bonds in the topology will be converted to rigid
1273    holonomic constraints. Note that typical rigid water models do not
1274    have bonds, but rather a specialized ``[settles]`` directive, so
1275    are not affected by this keyword.
1276
1277    .. mdp-value:: none
1278
1279       No bonds converted to constraints.
1280
1281    .. mdp-value:: h-bonds
1282
1283       Convert the bonds with H-atoms to constraints.
1284
1285    .. mdp-value:: all-bonds
1286
1287       Convert all bonds to constraints.
1288
1289    .. mdp-value:: h-angles
1290
1291       Convert all bonds to constraints and convert the angles that
1292       involve H-atoms to bond-constraints.
1293
1294    .. mdp-value:: all-angles
1295
1296       Convert all bonds to constraints and all angles to bond-constraints.
1297
1298 .. mdp:: constraint-algorithm
1299
1300    Chooses which solver satisfies any non-SETTLE holonomic
1301    constraints.
1302
1303    .. mdp-value:: LINCS
1304
1305       LINear Constraint Solver. With domain decomposition the parallel
1306       version P-LINCS is used. The accuracy in set with
1307       :mdp:`lincs-order`, which sets the number of matrices in the
1308       expansion for the matrix inversion. After the matrix inversion
1309       correction the algorithm does an iterative correction to
1310       compensate for lengthening due to rotation. The number of such
1311       iterations can be controlled with :mdp:`lincs-iter`. The root
1312       mean square relative constraint deviation is printed to the log
1313       file every :mdp:`nstlog` steps. If a bond rotates more than
1314       :mdp:`lincs-warnangle` in one step, a warning will be printed
1315       both to the log file and to ``stderr``. LINCS should not be used
1316       with coupled angle constraints.
1317
1318    .. mdp-value:: SHAKE
1319
1320       SHAKE is slightly slower and less stable than LINCS, but does
1321       work with angle constraints. The relative tolerance is set with
1322       :mdp:`shake-tol`, 0.0001 is a good value for "normal" MD. SHAKE
1323       does not support constraints between atoms on different
1324       decomposition domains, so it can only be used with domain
1325       decomposition when so-called update-groups are used, which is
1326       usally the case when only bonds involving hydrogens are
1327       constrained. SHAKE can not be used with energy minimization.
1328
1329 .. mdp:: continuation
1330
1331    This option was formerly known as ``unconstrained-start``.
1332
1333    .. mdp-value:: no
1334
1335       apply constraints to the start configuration and reset shells
1336
1337    .. mdp-value:: yes
1338
1339       do not apply constraints to the start configuration and do not
1340       reset shells, useful for exact coninuation and reruns
1341
1342 .. mdp:: shake-tol
1343
1344    (0.0001)
1345    relative tolerance for SHAKE
1346
1347 .. mdp:: lincs-order
1348
1349    (4)
1350    Highest order in the expansion of the constraint coupling
1351    matrix. When constraints form triangles, an additional expansion of
1352    the same order is applied on top of the normal expansion only for
1353    the couplings within such triangles. For "normal" MD simulations an
1354    order of 4 usually suffices, 6 is needed for large time-steps with
1355    virtual sites or BD. For accurate energy minimization an order of 8
1356    or more might be required. With domain decomposition, the cell size
1357    is limited by the distance spanned by :mdp:`lincs-order` +1
1358    constraints. When one wants to scale further than this limit, one
1359    can decrease :mdp:`lincs-order` and increase :mdp:`lincs-iter`,
1360    since the accuracy does not deteriorate when (1+ :mdp:`lincs-iter`
1361    )* :mdp:`lincs-order` remains constant.
1362
1363 .. mdp:: lincs-iter
1364
1365    (1)
1366    Number of iterations to correct for rotational lengthening in
1367    LINCS. For normal runs a single step is sufficient, but for NVE
1368    runs where you want to conserve energy accurately or for accurate
1369    energy minimization you might want to increase it to 2.
1370
1371 .. mdp:: lincs-warnangle
1372
1373    (30) [deg]
1374    maximum angle that a bond can rotate before LINCS will complain
1375
1376 .. mdp:: morse
1377
1378    .. mdp-value:: no
1379
1380       bonds are represented by a harmonic potential
1381
1382    .. mdp-value:: yes
1383
1384       bonds are represented by a Morse potential
1385
1386
1387 Energy group exclusions
1388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1389
1390 .. mdp:: energygrp-excl
1391
1392    Pairs of energy groups for which all non-bonded interactions are
1393    excluded. An example: if you have two energy groups ``Protein`` and
1394    ``SOL``, specifying ``energygrp-excl = Protein Protein SOL SOL``
1395    would give only the non-bonded interactions between the protein and
1396    the solvent. This is especially useful for speeding up energy
1397    calculations with ``mdrun -rerun`` and for excluding interactions
1398    within frozen groups.
1399
1400
1401 Walls
1402 ^^^^^
1403
1404 .. mdp:: nwall
1405
1406    (0)
1407    When set to 1 there is a wall at ``z=0``, when set to 2 there is
1408    also a wall at ``z=z-box``. Walls can only be used with :mdp:`pbc`
1409    ``=xy``. When set to 2, pressure coupling and Ewald summation can be
1410    used (it is usually best to use semiisotropic pressure coupling
1411    with the ``x/y`` compressibility set to 0, as otherwise the surface
1412    area will change). Walls interact wit the rest of the system
1413    through an optional :mdp:`wall-atomtype`. Energy groups ``wall0``
1414    and ``wall1`` (for :mdp:`nwall` =2) are added automatically to
1415    monitor the interaction of energy groups with each wall. The center
1416    of mass motion removal will be turned off in the ``z``-direction.
1417
1418 .. mdp:: wall-atomtype
1419
1420    the atom type name in the force field for each wall. By (for
1421    example) defining a special wall atom type in the topology with its
1422    own combination rules, this allows for independent tuning of the
1423    interaction of each atomtype with the walls.
1424
1425 .. mdp:: wall-type
1426
1427    .. mdp-value:: 9-3
1428
1429       LJ integrated over the volume behind the wall: 9-3 potential
1430
1431    .. mdp-value:: 10-4
1432
1433       LJ integrated over the wall surface: 10-4 potential
1434
1435    .. mdp-value:: 12-6
1436
1437       direct LJ potential with the ``z`` distance from the wall
1438
1439 .. mdp:: table
1440
1441    user defined potentials indexed with the ``z`` distance from the
1442    wall, the tables are read analogously to the
1443    :mdp:`energygrp-table` option, where the first name is for a
1444    "normal" energy group and the second name is ``wall0`` or
1445    ``wall1``, only the dispersion and repulsion columns are used
1446
1447 .. mdp:: wall-r-linpot
1448
1449    (-1) [nm]
1450    Below this distance from the wall the potential is continued
1451    linearly and thus the force is constant. Setting this option to a
1452    postive value is especially useful for equilibration when some
1453    atoms are beyond a wall. When the value is <=0 (<0 for
1454    :mdp:`wall-type` =table), a fatal error is generated when atoms
1455    are beyond a wall.
1456
1457 .. mdp:: wall-density
1458
1459    [nm\ :sup:`-3`] / [nm\ :sup:`-2`]
1460    the number density of the atoms for each wall for wall types 9-3
1461    and 10-4
1462
1463 .. mdp:: wall-ewald-zfac
1464
1465    (3)
1466    The scaling factor for the third box vector for Ewald summation
1467    only, the minimum is 2. Ewald summation can only be used with
1468    :mdp:`nwall` =2, where one should use :mdp:`ewald-geometry`
1469    ``=3dc``. The empty layer in the box serves to decrease the
1470    unphysical Coulomb interaction between periodic images.
1471
1472
1473 COM pulling
1474 ^^^^^^^^^^^
1475
1476 Note that where pulling coordinates are applicable, there can be more
1477 than one (set with :mdp:`pull-ncoords`) and multiple related :ref:`mdp`
1478 variables will exist accordingly. Documentation references to things
1479 like :mdp:`pull-coord1-vec` should be understood to apply to to the
1480 applicable pulling coordinate, eg. the second pull coordinate is described by
1481 pull-coord2-vec, pull-coord2-k, and so on.
1482
1483 .. mdp:: pull
1484
1485    .. mdp-value:: no
1486
1487       No center of mass pulling. All the following pull options will
1488       be ignored (and if present in the :ref:`mdp` file, they unfortunately
1489       generate warnings)
1490
1491    .. mdp-value:: yes
1492
1493        Center of mass pulling will be applied on 1 or more groups using
1494        1 or more pull coordinates.
1495
1496 .. mdp:: pull-cylinder-r
1497
1498    (1.5) [nm]
1499    the radius of the cylinder for :mdp-value:`pull-coord1-geometry=cylinder`
1500
1501 .. mdp:: pull-constr-tol
1502
1503    (10\ :sup:`-6`)
1504    the relative constraint tolerance for constraint pulling
1505
1506 .. mdp:: pull-print-com
1507
1508    .. mdp-value:: no
1509
1510       do not print the COM for any group
1511
1512    .. mdp-value:: yes
1513
1514       print the COM of all groups for all pull coordinates
1515
1516 .. mdp:: pull-print-ref-value
1517
1518    .. mdp-value:: no
1519
1520       do not print the reference value for each pull coordinate
1521
1522    .. mdp-value:: yes
1523
1524       print the reference value for each pull coordinate
1525
1526 .. mdp:: pull-print-components
1527
1528    .. mdp-value:: no
1529
1530       only print the distance for each pull coordinate
1531
1532    .. mdp-value:: yes
1533
1534       print the distance and Cartesian components selected in
1535       :mdp:`pull-coord1-dim`
1536
1537 .. mdp:: pull-nstxout
1538
1539    (50)
1540    frequency for writing out the COMs of all the pull group (0 is
1541    never)
1542
1543 .. mdp:: pull-nstfout
1544
1545    (50)
1546    frequency for writing out the force of all the pulled group
1547    (0 is never)
1548
1549 .. mdp:: pull-pbc-ref-prev-step-com
1550
1551    .. mdp-value:: no
1552
1553       Use the reference atom (:mdp:`pull-group1-pbcatom`) for the
1554       treatment of periodic boundary conditions.
1555
1556    .. mdp-value:: yes
1557
1558       Use the COM of the previous step as reference for the treatment
1559       of periodic boundary conditions. The reference is initialized
1560       using the reference atom (:mdp:`pull-group1-pbcatom`), which should
1561       be located centrally in the group. Using the COM from the
1562       previous step can be useful if one or more pull groups are large.
1563
1564 .. mdp:: pull-xout-average
1565
1566    .. mdp-value:: no
1567
1568       Write the instantaneous coordinates for all the pulled groups.
1569
1570    .. mdp-value:: yes
1571
1572       Write the average coordinates (since last output) for all the
1573       pulled groups. N.b., some analysis tools might expect instantaneous
1574       pull output.
1575
1576 .. mdp:: pull-fout-average
1577
1578    .. mdp-value:: no
1579
1580       Write the instantaneous force for all the pulled groups.
1581
1582    .. mdp-value:: yes
1583
1584       Write the average force (since last output) for all the
1585       pulled groups. N.b., some analysis tools might expect instantaneous
1586       pull output.
1587
1588 .. mdp:: pull-ngroups
1589
1590    (1)
1591    The number of pull groups, not including the absolute reference
1592    group, when used. Pull groups can be reused in multiple pull
1593    coordinates. Below only the pull options for group 1 are given,
1594    further groups simply increase the group index number.
1595
1596 .. mdp:: pull-ncoords
1597
1598    (1)
1599    The number of pull coordinates. Below only the pull options for
1600    coordinate 1 are given, further coordinates simply increase the
1601    coordinate index number.
1602
1603 .. mdp:: pull-group1-name
1604
1605    The name of the pull group, is looked up in the index file or in
1606    the default groups to obtain the atoms involved.
1607
1608 .. mdp:: pull-group1-weights
1609
1610    Optional relative weights which are multiplied with the masses of
1611    the atoms to give the total weight for the COM. The number should
1612    be 0, meaning all 1, or the number of atoms in the pull group.
1613
1614 .. mdp:: pull-group1-pbcatom
1615
1616    (0)
1617    The reference atom for the treatment of periodic boundary
1618    conditions inside the group (this has no effect on the treatment of
1619    the pbc between groups). This option is only important when the
1620    diameter of the pull group is larger than half the shortest box
1621    vector. For determining the COM, all atoms in the group are put at
1622    their periodic image which is closest to
1623    :mdp:`pull-group1-pbcatom`. A value of 0 means that the middle
1624    atom (number wise) is used, which is only safe for small groups.
1625    :ref:`gmx grompp` checks that the maximum distance from the reference
1626    atom (specifically chosen, or not) to the other atoms in the group
1627    is not too large. This parameter is not used with
1628    :mdp:`pull-coord1-geometry` cylinder. A value of -1 turns on cosine
1629    weighting, which is useful for a group of molecules in a periodic
1630    system, *e.g.* a water slab (see Engin et al. J. Chem. Phys. B
1631    2010).
1632
1633 .. mdp:: pull-coord1-type
1634
1635    .. mdp-value:: umbrella
1636
1637       Center of mass pulling using an umbrella potential between the
1638       reference group and one or more groups.
1639
1640    .. mdp-value:: constraint
1641
1642       Center of mass pulling using a constraint between the reference
1643       group and one or more groups. The setup is identical to the
1644       option umbrella, except for the fact that a rigid constraint is
1645       applied instead of a harmonic potential.
1646
1647    .. mdp-value:: constant-force
1648
1649       Center of mass pulling using a linear potential and therefore a
1650       constant force. For this option there is no reference position
1651       and therefore the parameters :mdp:`pull-coord1-init` and
1652       :mdp:`pull-coord1-rate` are not used.
1653
1654    .. mdp-value:: flat-bottom
1655
1656       At distances above :mdp:`pull-coord1-init` a harmonic potential
1657       is applied, otherwise no potential is applied.
1658
1659    .. mdp-value:: flat-bottom-high
1660
1661       At distances below :mdp:`pull-coord1-init` a harmonic potential
1662       is applied, otherwise no potential is applied.
1663
1664    .. mdp-value:: external-potential
1665
1666       An external potential that needs to be provided by another
1667       module.
1668
1669 .. mdp:: pull-coord1-potential-provider
1670
1671       The name of the external module that provides the potential for
1672       the case where :mdp:`pull-coord1-type` is external-potential.
1673
1674 .. mdp:: pull-coord1-geometry
1675
1676    .. mdp-value:: distance
1677
1678       Pull along the vector connecting the two groups. Components can
1679       be selected with :mdp:`pull-coord1-dim`.
1680
1681    .. mdp-value:: direction
1682
1683       Pull in the direction of :mdp:`pull-coord1-vec`.
1684
1685    .. mdp-value:: direction-periodic
1686
1687       As :mdp-value:`pull-coord1-geometry=direction`, but does not apply
1688       periodic box vector corrections to keep the distance within half
1689       the box length. This is (only) useful for pushing groups apart
1690       by more than half the box length by continuously changing the reference
1691       location using a pull rate. With this geometry the box should not be
1692       dynamic (*e.g.* no pressure scaling) in the pull dimensions and
1693       the pull force is not added to the virial.
1694
1695    .. mdp-value:: direction-relative
1696
1697       As :mdp-value:`pull-coord1-geometry=direction`, but the pull vector is the vector
1698       that points from the COM of a third to the COM of a fourth pull
1699       group. This means that 4 groups need to be supplied in
1700       :mdp:`pull-coord1-groups`. Note that the pull force will give
1701       rise to a torque on the pull vector, which is turn leads to
1702       forces perpendicular to the pull vector on the two groups
1703       defining the vector. If you want a pull group to move between
1704       the two groups defining the vector, simply use the union of
1705       these two groups as the reference group.
1706
1707    .. mdp-value:: cylinder
1708
1709       Designed for pulling with respect to a layer where the reference
1710       COM is given by a local cylindrical part of the reference group.
1711       The pulling is in the direction of :mdp:`pull-coord1-vec`. From
1712       the first of the two groups in :mdp:`pull-coord1-groups` a
1713       cylinder is selected around the axis going through the COM of
1714       the second group with direction :mdp:`pull-coord1-vec` with
1715       radius :mdp:`pull-cylinder-r`. Weights of the atoms decrease
1716       continously to zero as the radial distance goes from 0 to
1717       :mdp:`pull-cylinder-r` (mass weighting is also used). The radial
1718       dependence gives rise to radial forces on both pull groups.
1719       Note that the radius should be smaller than half the box size.
1720       For tilted cylinders they should be even smaller than half the
1721       box size since the distance of an atom in the reference group
1722       from the COM of the pull group has both a radial and an axial
1723       component. This geometry is not supported with constraint
1724       pulling.
1725
1726    .. mdp-value:: angle
1727
1728       Pull along an angle defined by four groups. The angle is
1729       defined as the angle between two vectors: the vector connecting
1730       the COM of the first group to the COM of the second group and
1731       the vector connecting the COM of the third group to the COM of
1732       the fourth group.
1733
1734    .. mdp-value:: angle-axis
1735
1736       As :mdp-value:`pull-coord1-geometry=angle` but the second vector is given by :mdp:`pull-coord1-vec`.
1737       Thus, only the two groups that define the first vector need to be given.
1738
1739    .. mdp-value:: dihedral
1740
1741       Pull along a dihedral angle defined by six groups. These pairwise
1742       define three vectors: the vector connecting the COM of group 1
1743       to the COM of group 2, the COM of group 3 to the COM of group 4,
1744       and the COM of group 5 to the COM group 6. The dihedral angle is
1745       then defined as the angle between two planes: the plane spanned by the
1746       the two first vectors and the plane spanned the two last vectors.
1747
1748
1749 .. mdp:: pull-coord1-groups
1750
1751    The group indices on which this pull coordinate will operate.
1752    The number of group indices required is geometry dependent.
1753    The first index can be 0, in which case an
1754    absolute reference of :mdp:`pull-coord1-origin` is used. With an
1755    absolute reference the system is no longer translation invariant
1756    and one should think about what to do with the center of mass
1757    motion.
1758
1759 .. mdp:: pull-coord1-dim
1760
1761    (Y Y Y)
1762    Selects the dimensions that this pull coordinate acts on and that
1763    are printed to the output files when
1764    :mdp:`pull-print-components` = :mdp-value:`pull-coord1-start=yes`. With
1765    :mdp:`pull-coord1-geometry` = :mdp-value:`pull-coord1-geometry=distance`, only Cartesian
1766    components set to Y contribute to the distance. Thus setting this
1767    to Y Y N results in a distance in the x/y plane. With other
1768    geometries all dimensions with non-zero entries in
1769    :mdp:`pull-coord1-vec` should be set to Y, the values for other
1770    dimensions only affect the output.
1771
1772 .. mdp:: pull-coord1-origin
1773
1774    (0.0 0.0 0.0)
1775    The pull reference position for use with an absolute reference.
1776
1777 .. mdp:: pull-coord1-vec
1778
1779    (0.0 0.0 0.0)
1780    The pull direction. :ref:`gmx grompp` normalizes the vector.
1781
1782 .. mdp:: pull-coord1-start
1783
1784    .. mdp-value:: no
1785
1786       do not modify :mdp:`pull-coord1-init`
1787
1788    .. mdp-value:: yes
1789
1790       add the COM distance of the starting conformation to
1791       :mdp:`pull-coord1-init`
1792
1793 .. mdp:: pull-coord1-init
1794
1795    (0.0) [nm] or [deg]
1796    The reference distance or reference angle at t=0.
1797
1798 .. mdp:: pull-coord1-rate
1799
1800    (0) [nm/ps] or [deg/ps]
1801    The rate of change of the reference position or reference angle.
1802
1803 .. mdp:: pull-coord1-k
1804
1805    (0) [kJ mol\ :sup:`-1` nm\ :sup:`-2`] or [kJ mol\ :sup:`-1` nm\ :sup:`-1`] or
1806    [kJ mol\ :sup:`-1` rad\ :sup:`-2`] or [kJ mol\ :sup:`-1` rad\ :sup:`-1`]
1807    The force constant. For umbrella pulling this is the harmonic force
1808    constant in kJ mol\ :sup:`-1` nm\ :sup:`-2` (or kJ mol\ :sup:`-1` rad\ :sup:`-2`
1809    for angles). For constant force pulling this is the
1810    force constant of the linear potential, and thus the negative (!)
1811    of the constant force in kJ mol\ :sup:`-1` nm\ :sup:`-1`
1812    (or kJ mol\ :sup:`-1` rad\ :sup:`-1` for angles).
1813    Note that for angles the force constant is expressed in terms of radians
1814    (while :mdp:`pull-coord1-init` and :mdp:`pull-coord1-rate` are expressed in degrees).
1815
1816 .. mdp:: pull-coord1-kB
1817
1818    (pull-k1) [kJ mol\ :sup:`-1` nm\ :sup:`-2`] or [kJ mol\ :sup:`-1` nm\ :sup:`-1`]
1819    or [kJ mol\ :sup:`-1` rad\ :sup:`-2`] or [kJ mol\ :sup:`-1` rad\ :sup:`-1`]
1820    As :mdp:`pull-coord1-k`, but for state B. This is only used when
1821    :mdp:`free-energy` is turned on. The force constant is then (1 -
1822    lambda) * :mdp:`pull-coord1-k` + lambda * :mdp:`pull-coord1-kB`.
1823
1824 AWH adaptive biasing
1825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1826
1827 .. mdp:: awh
1828
1829    .. mdp-value:: no
1830
1831       No biasing.
1832
1833    .. mdp-value:: yes
1834
1835       Adaptively bias a reaction coordinate using the AWH method and estimate
1836       the corresponding PMF. The PMF and other AWH data are written to energy
1837       file at an interval set by :mdp:`awh-nstout` and can be extracted with
1838       the ``gmx awh`` tool. The AWH coordinate can be
1839       multidimensional and is defined by mapping each dimension to a pull coordinate index.
1840       This is only allowed if :mdp-value:`pull-coord1-type=external-potential` and
1841       :mdp:`pull-coord1-potential-provider` = ``awh`` for the concerned pull coordinate
1842       indices. Pull geometry 'direction-periodic' is not supported by AWH.
1843
1844 .. mdp:: awh-potential
1845
1846    .. mdp-value:: convolved
1847
1848       The applied biasing potential is the convolution of the bias function and a
1849       set of harmonic umbrella potentials (see :mdp-value:`awh-potential=umbrella` below). This results
1850       in a smooth potential function and force. The resolution of the potential is set
1851       by the force constant of each umbrella, see :mdp:`awh1-dim1-force-constant`.
1852
1853    .. mdp-value:: umbrella
1854
1855       The potential bias is applied by controlling the position of an harmonic potential
1856       using Monte-Carlo sampling.  The force constant is set with
1857       :mdp:`awh1-dim1-force-constant`. The umbrella location
1858       is sampled using Monte-Carlo every :mdp:`awh-nstsample` steps.
1859       There are no advantages to using an umbrella.
1860       This option is mainly for comparison and testing purposes.
1861
1862 .. mdp:: awh-share-multisim
1863
1864    .. mdp-value:: no
1865
1866       AWH will not share biases across simulations started with
1867       :ref:`gmx mdrun` option ``-multidir``. The biases will be independent.
1868
1869    .. mdp-value:: yes
1870
1871       With :ref:`gmx mdrun` and option ``-multidir`` the bias and PMF estimates
1872       for biases with :mdp:`awh1-share-group` >0 will be shared across simulations
1873       with the biases with the same :mdp:`awh1-share-group` value.
1874       The simulations should have the same AWH settings for sharing to make sense.
1875       :ref:`gmx mdrun` will check whether the simulations are technically
1876       compatible for sharing, but the user should check that bias sharing
1877       physically makes sense.
1878
1879 .. mdp:: awh-seed
1880
1881    (-1) Random seed for Monte-Carlo sampling the umbrella position,
1882    where -1 indicates to generate a seed. Only used with
1883    :mdp-value:`awh-potential=umbrella`.
1884
1885 .. mdp:: awh-nstout
1886
1887    (100000)
1888    Number of steps between printing AWH data to the energy file, should be
1889    a multiple of :mdp:`nstenergy`.
1890
1891 .. mdp:: awh-nstsample
1892
1893    (10)
1894    Number of steps between sampling of the coordinate value. This sampling
1895    is the basis for updating the bias and estimating the PMF and other AWH observables.
1896
1897 .. mdp:: awh-nsamples-update
1898
1899    (10)
1900    The number of coordinate samples used for each AWH update.
1901    The update interval in steps is :mdp:`awh-nstsample` times this value.
1902
1903 .. mdp:: awh-nbias
1904
1905    (1)
1906    The number of biases, each acting on its own coordinate.
1907    The following options should be specified
1908    for each bias although below only the options for bias number 1 is shown. Options for
1909    other bias indices are  obtained by replacing '1' by the bias index.
1910
1911 .. mdp:: awh1-error-init
1912
1913    (10.0) [kJ mol\ :sup:`-1`]
1914    Estimated initial average error of the PMF for this bias. This value together with the
1915    given diffusion constant(s) :mdp:`awh1-dim1-diffusion` determine the initial biasing rate.
1916    The error is obviously not known *a priori*. Only a rough estimate of :mdp:`awh1-error-init`
1917    is needed however.
1918    As a  general guideline, leave :mdp:`awh1-error-init` to its default value when starting a new
1919    simulation. On the other hand, when there is *a priori* knowledge of the PMF (e.g. when
1920    an initial PMF estimate is provided, see the :mdp:`awh1-user-data` option)
1921    then :mdp:`awh1-error-init` should reflect that knowledge.
1922
1923 .. mdp:: awh1-growth
1924
1925    .. mdp-value:: exp-linear
1926
1927    Each bias keeps a reference weight histogram for the coordinate samples.
1928    Its size sets the magnitude of the bias function and free energy estimate updates
1929    (few samples corresponds to large updates and vice versa).
1930    Thus, its growth rate sets the maximum convergence rate.
1931    By default, there is an initial stage in which the histogram grows close to exponentially (but slower than the sampling rate).
1932    In the final stage that follows, the growth rate is linear and equal to the sampling rate (set by :mdp:`awh-nstsample`).
1933    The initial stage is typically necessary for efficient convergence when starting a new simulation where
1934    high free energy barriers have not yet been flattened by the bias.
1935
1936    .. mdp-value:: linear
1937
1938    As :mdp-value:`awh1-growth=exp-linear` but skip the initial stage. This may be useful if there is *a priori*
1939    knowledge (see :mdp:`awh1-error-init`) which eliminates the need for an initial stage. This is also
1940    the setting compatible with :mdp-value:`awh1-target=local-boltzmann`.
1941
1942 .. mdp:: awh1-equilibrate-histogram
1943
1944    .. mdp-value:: no
1945
1946       Do not equilibrate histogram.
1947
1948    .. mdp-value:: yes
1949
1950       Before entering the initial stage (see :mdp-value:`awh1-growth=exp-linear`), make sure the
1951       histogram of sampled weights is following the target distribution closely enough (specifically,
1952       at least 80% of the target region needs to have a local relative error of less than 20%). This
1953       option would typically only be used when :mdp:`awh1-share-group` > 0
1954       and the initial configurations poorly represent the target
1955       distribution.
1956
1957 .. mdp:: awh1-target
1958
1959    .. mdp-value:: constant
1960
1961       The bias is tuned towards a constant (uniform) coordinate distribution
1962       in the defined sampling interval (defined by  [:mdp:`awh1-dim1-start`, :mdp:`awh1-dim1-end`]).
1963
1964    .. mdp-value:: cutoff
1965
1966       Similar to :mdp-value:`awh1-target=constant`, but the target
1967       distribution is proportional to 1/(1 + exp(F - :mdp-value:`awh1-target=cutoff`)),
1968       where F is the free energy relative to the estimated global minimum.
1969       This provides a smooth switch of a flat target distribution in
1970       regions with free energy lower than the cut-off to a Boltzmann
1971       distribution in regions with free energy higher than the cut-off.
1972
1973    .. mdp-value:: boltzmann
1974
1975       The target distribution is a Boltzmann distribtution with a scaled beta (inverse temperature)
1976       factor given by :mdp:`awh1-target-beta-scaling`. *E.g.*, a value of 0.1
1977       would give the same coordinate distribution as sampling with a simulation temperature
1978       scaled by 10.
1979
1980    .. mdp-value:: local-boltzmann
1981
1982       Same target distribution and use of :mdp:`awh1-target-beta-scaling`
1983       but the convergence towards the target distribution is inherently local *i.e.*, the rate of
1984       change of the bias only depends on the local sampling. This local convergence property is
1985       only compatible with :mdp-value:`awh1-growth=linear`, since for
1986       :mdp-value:`awh1-growth=exp-linear` histograms are globally rescaled in the initial stage.
1987
1988 .. mdp:: awh1-target-beta-scaling
1989
1990    (0)
1991    For :mdp-value:`awh1-target=boltzmann` and :mdp-value:`awh1-target=local-boltzmann`
1992    it is the unitless beta scaling factor taking values in (0,1).
1993
1994 .. mdp:: awh1-target-cutoff
1995
1996    (0) [kJ mol\ :sup:`-1`]
1997    For :mdp-value:`awh1-target=cutoff` this is the cutoff, should be > 0.
1998
1999 .. mdp:: awh1-user-data
2000
2001    .. mdp-value:: no
2002
2003       Initialize the PMF and target distribution with default values.
2004
2005    .. mdp-value:: yes
2006
2007       Initialize the PMF and target distribution with user provided data. For :mdp:`awh-nbias` = 1,
2008       :ref:`gmx mdrun` will expect a file ``awhinit.xvg`` to be present in the run directory.
2009       For multiple biases, :ref:`gmx mdrun` expects files ``awhinit1.xvg``, ``awhinit2.xvg``, etc.
2010       The file name can be changed with the ``-awh`` option.
2011       The first :mdp:`awh1-ndim` columns of
2012       each input file should contain the coordinate values, such that each row defines a point in
2013       coordinate space. Column :mdp:`awh1-ndim` + 1 should contain the PMF value (in kT) for each point.
2014       The target distribution column can either follow the PMF (column  :mdp:`awh1-ndim` + 2) or
2015       be in the same column as written by :ref:`gmx awh`.
2016
2017 .. mdp:: awh1-share-group
2018
2019    .. mdp-value:: 0
2020
2021       Do not share the bias.
2022
2023    .. mdp-value:: positive
2024
2025       Share the bias and PMF estimates within and/or between simulations.
2026       Within a simulation, the bias will be shared between biases that have the
2027       same :mdp:`awh1-share-group` index (note that the current code does not support this).
2028       With :mdp-value:`awh-share-multisim=yes` and
2029       :ref:`gmx mdrun` option ``-multidir`` the bias will also be shared across simulations.
2030       Sharing may increase convergence initially, although the starting configurations
2031       can be critical, especially when sharing between many biases.
2032       Currently, positive group values should start at 1 and increase
2033       by 1 for each subsequent bias that is shared.
2034
2035 .. mdp:: awh1-ndim
2036
2037    (1) [integer]
2038    Number of dimensions of the coordinate, each dimension maps to 1 pull coordinate.
2039    The following options should be specified for each such dimension. Below only
2040    the options for dimension number 1 is shown. Options for other dimension indices are
2041    obtained by replacing '1' by the dimension index.
2042
2043 .. mdp:: awh1-dim1-coord-provider
2044
2045    .. mdp-value:: pull
2046
2047       The pull module is providing the reaction coordinate for this dimension.
2048
2049    .. mdp-value:: fep-lambda
2050
2051       The free energy lambda state is the reaction coordinate for this dimension.
2052       The lambda states to use are specified by :mdp:`fep-lambdas`, :mdp:`vdw-lambdas`,
2053       :mdp:`coul-lambdas` etc. This is not compatible with delta-lambda. It also requires
2054       calc-lambda-neighbors to be -1.
2055
2056 .. mdp:: awh1-dim1-coord-index
2057
2058    (1)
2059    Index of the pull coordinate defining this coordinate dimension.
2060
2061 .. mdp:: awh1-dim1-force-constant
2062
2063    (0) [kJ mol\ :sup:`-1` nm\ :sup:`-2`] or [kJ mol\ :sup:`-1` rad\ :sup:`-2`]
2064    Force constant for the (convolved) umbrella potential(s) along this
2065    coordinate dimension.
2066
2067 .. mdp:: awh1-dim1-start
2068
2069    (0.0) [nm] or [rad]
2070    Start value of the sampling interval along this dimension. The range of allowed
2071    values depends on the relevant pull geometry (see :mdp:`pull-coord1-geometry`).
2072    For dihedral geometries :mdp:`awh1-dim1-start` greater than :mdp:`awh1-dim1-end`
2073    is allowed. The interval will then wrap around from +period/2 to -period/2.
2074    For the direction geometry, the dimension is made periodic when
2075    the direction is along a box vector and covers more than 95%
2076    of the box length. Note that one should not apply pressure coupling
2077    along a periodic dimension.
2078
2079 .. mdp:: awh1-dim1-end
2080
2081    (0.0) [nm] or [rad]
2082    End value defining the sampling interval together with :mdp:`awh1-dim1-start`.
2083
2084 .. mdp:: awh1-dim1-diffusion
2085
2086    (10\ :sup:`-5`) [nm\ :sup:`2`/ps], [rad\ :sup:`2`/ps] or [ps\ :sup:`-1`]
2087    Estimated diffusion constant for this coordinate dimension determining the initial
2088    biasing rate. This needs only be a rough estimate and should not critically
2089    affect the results unless it is set to something very low, leading to slow convergence,
2090    or very high, forcing the system far from equilibrium. Not setting this value
2091    explicitly generates a warning.
2092
2093 .. mdp:: awh1-dim1-cover-diameter
2094
2095    (0.0) [nm] or [rad]
2096    Diameter that needs to be sampled by a single simulation around a coordinate value
2097    before the point is considered covered in the initial stage (see :mdp-value:`awh1-growth=exp-linear`).
2098    A value > 0  ensures that for each covering there is a continuous transition of this diameter
2099    across each coordinate value.
2100    This is trivially true for independent simulations but not for for multiple bias-sharing simulations
2101    (:mdp:`awh1-share-group`>0).
2102    For a diameter = 0, covering occurs as soon as the simulations have sampled the whole interval, which
2103    for many sharing simulations does not guarantee transitions across free energy barriers.
2104    On the other hand, when the diameter >= the sampling interval length, covering occurs when a single simulation
2105    has independently sampled the whole interval.
2106
2107 Enforced rotation
2108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
2109
2110 These :ref:`mdp` parameters can be used enforce the rotation of a group of atoms,
2111 e.g. a protein subunit. The `reference manual`_ describes in detail 13 different potentials
2112 that can be used to achieve such a rotation.
2113
2114 .. mdp:: rotation
2115
2116    .. mdp-value:: no
2117
2118       No enforced rotation will be applied. All enforced rotation options will
2119       be ignored (and if present in the :ref:`mdp` file, they unfortunately
2120       generate warnings).
2121
2122    .. mdp-value:: yes
2123
2124       Apply the rotation potential specified by :mdp:`rot-type0` to the group of atoms given
2125       under the :mdp:`rot-group0` option.
2126
2127 .. mdp:: rot-ngroups
2128
2129    (1)
2130    Number of rotation groups.
2131
2132 .. mdp:: rot-group0
2133
2134    Name of rotation group 0 in the index file.
2135
2136 .. mdp:: rot-type0
2137
2138    (iso)
2139    Type of rotation potential that is applied to rotation group 0. Can be of of the following:
2140    ``iso``, ``iso-pf``, ``pm``, ``pm-pf``, ``rm``, ``rm-pf``, ``rm2``, ``rm2-pf``,
2141    ``flex``, ``flex-t``, ``flex2``, or ``flex2-t``.
2142
2143 .. mdp:: rot-massw0
2144
2145    (no)
2146    Use mass weighted rotation group positions.
2147
2148 .. mdp:: rot-vec0
2149
2150    (1.0 0.0 0.0)
2151    Rotation vector, will get normalized.
2152
2153 .. mdp:: rot-pivot0
2154
2155    (0.0 0.0 0.0) [nm]
2156    Pivot point for the potentials ``iso``, ``pm``, ``rm``, and ``rm2``.
2157
2158 .. mdp:: rot-rate0
2159
2160    (0) [degree ps\ :sup:`-1`]
2161    Reference rotation rate of group 0.
2162
2163 .. mdp:: rot-k0
2164
2165    (0) [kJ mol\ :sup:`-1` nm\ :sup:`-2`]
2166    Force constant for group 0.
2167
2168 .. mdp:: rot-slab-dist0
2169
2170    (1.5) [nm]
2171    Slab distance, if a flexible axis rotation type was chosen.
2172
2173 .. mdp:: rot-min-gauss0
2174
2175    (0.001)
2176    Minimum value (cutoff) of Gaussian function for the force to be evaluated
2177    (for the flexible axis potentials).
2178
2179 .. mdp:: rot-eps0
2180
2181    (0.0001) [nm\ :sup:`2`]
2182    Value of additive constant epsilon for ``rm2*`` and ``flex2*`` potentials.
2183
2184 .. mdp:: rot-fit-method0
2185
2186    (rmsd)
2187    Fitting method when determining the actual angle of a rotation group
2188    (can be one of ``rmsd``, ``norm``, or ``potential``).
2189
2190 .. mdp:: rot-potfit-nsteps0
2191
2192    (21)
2193    For fit type ``potential``, the number of angular positions around the reference angle for which the
2194    rotation potential is evaluated.
2195
2196 .. mdp:: rot-potfit-step0
2197
2198    (0.25)
2199    For fit type ``potential``, the distance in degrees between two angular positions.
2200
2201 .. mdp:: rot-nstrout
2202
2203    (100)
2204    Output frequency (in steps) for the angle of the rotation group, as well as for the torque
2205    and the rotation potential energy.
2206
2207 .. mdp:: rot-nstsout
2208
2209    (1000)
2210    Output frequency for per-slab data of the flexible axis potentials, i.e. angles, torques and slab centers.
2211
2212
2213 NMR refinement
2214 ^^^^^^^^^^^^^^
2215
2216 .. mdp:: disre
2217
2218    .. mdp-value:: no
2219
2220       ignore distance restraint information in topology file
2221
2222    .. mdp-value:: simple
2223
2224       simple (per-molecule) distance restraints.
2225
2226    .. mdp-value:: ensemble
2227
2228       distance restraints over an ensemble of molecules in one
2229       simulation box. Normally, one would perform ensemble averaging
2230       over multiple simulations, using ``mdrun
2231       -multidir``. The environment
2232       variable ``GMX_DISRE_ENSEMBLE_SIZE`` sets the number of systems
2233       within each ensemble (usually equal to the number of directories
2234       supplied to ``mdrun -multidir``).
2235
2236 .. mdp:: disre-weighting
2237
2238    .. mdp-value:: equal
2239
2240       divide the restraint force equally over all atom pairs in the
2241       restraint
2242
2243    .. mdp-value:: conservative
2244
2245       the forces are the derivative of the restraint potential, this
2246       results in an weighting of the atom pairs to the reciprocal
2247       seventh power of the displacement. The forces are conservative
2248       when :mdp:`disre-tau` is zero.
2249
2250 .. mdp:: disre-mixed
2251
2252    .. mdp-value:: no
2253
2254       the violation used in the calculation of the restraint force is
2255       the time-averaged violation
2256
2257    .. mdp-value:: yes
2258
2259       the violation used in the calculation of the restraint force is
2260       the square root of the product of the time-averaged violation
2261       and the instantaneous violation
2262
2263 .. mdp:: disre-fc
2264
2265    (1000) [kJ mol\ :sup:`-1` nm\ :sup:`-2`]
2266    force constant for distance restraints, which is multiplied by a
2267    (possibly) different factor for each restraint given in the ``fac``
2268    column of the interaction in the topology file.
2269
2270 .. mdp:: disre-tau
2271
2272    (0) [ps]
2273    time constant for distance restraints running average. A value of
2274    zero turns off time averaging.
2275
2276 .. mdp:: nstdisreout
2277
2278    (100) [steps]
2279    period between steps when the running time-averaged and
2280    instantaneous distances of all atom pairs involved in restraints
2281    are written to the energy file (can make the energy file very
2282    large)
2283
2284 .. mdp:: orire
2285
2286    .. mdp-value:: no
2287
2288       ignore orientation restraint information in topology file
2289
2290    .. mdp-value:: yes
2291
2292       use orientation restraints, ensemble averaging can be performed
2293       with ``mdrun -multidir``
2294
2295 .. mdp:: orire-fc
2296
2297    (0) [kJ mol\ :sup:`-1`]
2298    force constant for orientation restraints, which is multiplied by a
2299    (possibly) different weight factor for each restraint, can be set
2300    to zero to obtain the orientations from a free simulation
2301
2302 .. mdp:: orire-tau
2303
2304    (0) [ps]
2305    time constant for orientation restraints running average. A value
2306    of zero turns off time averaging.
2307
2308 .. mdp:: orire-fitgrp
2309
2310    fit group for orientation restraining. This group of atoms is used
2311    to determine the rotation **R** of the system with respect to the
2312    reference orientation. The reference orientation is the starting
2313    conformation of the first subsystem. For a protein, backbone is a
2314    reasonable choice
2315
2316 .. mdp:: nstorireout
2317
2318    (100) [steps]
2319    period between steps when the running time-averaged and
2320    instantaneous orientations for all restraints, and the molecular
2321    order tensor are written to the energy file (can make the energy
2322    file very large)
2323
2324
2325 Free energy calculations
2326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2327
2328 .. mdp:: free-energy
2329
2330    .. mdp-value:: no
2331
2332       Only use topology A.
2333
2334    .. mdp-value:: yes
2335
2336       Interpolate between topology A (lambda=0) to topology B
2337       (lambda=1) and write the derivative of the Hamiltonian with
2338       respect to lambda (as specified with :mdp:`dhdl-derivatives`),
2339       or the Hamiltonian differences with respect to other lambda
2340       values (as specified with foreign lambda) to the energy file
2341       and/or to ``dhdl.xvg``, where they can be processed by, for
2342       example :ref:`gmx bar`. The potentials, bond-lengths and angles
2343       are interpolated linearly as described in the manual. When
2344       :mdp:`sc-alpha` is larger than zero, soft-core potentials are
2345       used for the LJ and Coulomb interactions.
2346
2347 .. mdp:: expanded
2348
2349    Turns on expanded ensemble simulation, where the alchemical state
2350    becomes a dynamic variable, allowing jumping between different
2351    Hamiltonians. See the expanded ensemble options for controlling how
2352    expanded ensemble simulations are performed. The different
2353    Hamiltonians used in expanded ensemble simulations are defined by
2354    the other free energy options.
2355
2356 .. mdp:: init-lambda
2357
2358    (-1)
2359    starting value for lambda (float). Generally, this should only be
2360    used with slow growth (*i.e.* nonzero :mdp:`delta-lambda`). In
2361    other cases, :mdp:`init-lambda-state` should be specified
2362    instead. Must be greater than or equal to 0.
2363
2364 .. mdp:: delta-lambda
2365
2366    (0)
2367    increment per time step for lambda
2368
2369 .. mdp:: init-lambda-state
2370
2371    (-1)
2372    starting value for the lambda state (integer). Specifies which
2373    columm of the lambda vector (:mdp:`coul-lambdas`,
2374    :mdp:`vdw-lambdas`, :mdp:`bonded-lambdas`,
2375    :mdp:`restraint-lambdas`, :mdp:`mass-lambdas`,
2376    :mdp:`temperature-lambdas`, :mdp:`fep-lambdas`) should be
2377    used. This is a zero-based index: :mdp:`init-lambda-state` 0 means
2378    the first column, and so on.
2379
2380 .. mdp:: fep-lambdas
2381
2382    [array]
2383    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2384    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2385    steps. Values must be between 0 and 1. Free energy differences
2386    between different lambda values can then be determined with
2387    :ref:`gmx bar`. :mdp:`fep-lambdas` is different from the
2388    other -lambdas keywords because all components of the lambda vector
2389    that are not specified will use :mdp:`fep-lambdas` (including
2390    :mdp:`restraint-lambdas` and therefore the pull code restraints).
2391
2392 .. mdp:: coul-lambdas
2393
2394    [array]
2395    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2396    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2397    steps. Values must be between 0 and 1. Only the electrostatic
2398    interactions are controlled with this component of the lambda
2399    vector (and only if the lambda=0 and lambda=1 states have differing
2400    electrostatic interactions).
2401
2402 .. mdp:: vdw-lambdas
2403
2404    [array]
2405    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2406    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2407    steps. Values must be between 0 and 1. Only the van der Waals
2408    interactions are controlled with this component of the lambda
2409    vector.
2410
2411 .. mdp:: bonded-lambdas
2412
2413    [array]
2414    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2415    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2416    steps. Values must be between 0 and 1. Only the bonded interactions
2417    are controlled with this component of the lambda vector.
2418
2419 .. mdp:: restraint-lambdas
2420
2421    [array]
2422    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2423    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2424    steps. Values must be between 0 and 1. Only the restraint
2425    interactions: dihedral restraints, and the pull code restraints are
2426    controlled with this component of the lambda vector.
2427
2428 .. mdp:: mass-lambdas
2429
2430    [array]
2431    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2432    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2433    steps. Values must be between 0 and 1. Only the particle masses are
2434    controlled with this component of the lambda vector.
2435
2436 .. mdp:: temperature-lambdas
2437
2438    [array]
2439    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2440    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2441    steps. Values must be between 0 and 1. Only the temperatures
2442    controlled with this component of the lambda vector. Note that
2443    these lambdas should not be used for replica exchange, only for
2444    simulated tempering.
2445
2446 .. mdp:: calc-lambda-neighbors
2447
2448    (1)
2449    Controls the number of lambda values for which Delta H values will
2450    be calculated and written out, if :mdp:`init-lambda-state` has
2451    been set. A positive value will limit the number of lambda points
2452    calculated to only the nth neighbors of :mdp:`init-lambda-state`:
2453    for example, if :mdp:`init-lambda-state` is 5 and this parameter
2454    has a value of 2, energies for lambda points 3-7 will be calculated
2455    and writen out. A value of -1 means all lambda points will be
2456    written out. For normal BAR such as with :ref:`gmx bar`, a value of
2457    1 is sufficient, while for MBAR -1 should be used.
2458
2459 .. mdp:: sc-alpha
2460
2461    (0)
2462    the soft-core alpha parameter, a value of 0 results in linear
2463    interpolation of the LJ and Coulomb interactions
2464
2465 .. mdp:: sc-r-power
2466
2467    (6)
2468    power 6 for the radial term in the soft-core equation.
2469
2470 .. mdp:: sc-coul
2471
2472    (no)
2473    Whether to apply the soft-core free energy interaction
2474    transformation to the Columbic interaction of a molecule. Default
2475    is no, as it is generally more efficient to turn off the Coulomic
2476    interactions linearly before turning off the van der Waals
2477    interactions. Note that it is only taken into account when lambda
2478    states are used, not with :mdp:`couple-lambda0` /
2479    :mdp:`couple-lambda1`, and you can still turn off soft-core
2480    interactions by setting :mdp:`sc-alpha` to 0.
2481
2482 .. mdp:: sc-power
2483
2484    (0)
2485    the power for lambda in the soft-core function, only the values 1
2486    and 2 are supported
2487
2488 .. mdp:: sc-sigma
2489
2490    (0.3) [nm]
2491    the soft-core sigma for particles which have a C6 or C12 parameter
2492    equal to zero or a sigma smaller than :mdp:`sc-sigma`
2493
2494 .. mdp:: couple-moltype
2495
2496    Here one can supply a molecule type (as defined in the topology)
2497    for calculating solvation or coupling free energies. There is a
2498    special option ``system`` that couples all molecule types in the
2499    system. This can be useful for equilibrating a system starting from
2500    (nearly) random coordinates. :mdp:`free-energy` has to be turned
2501    on. The Van der Waals interactions and/or charges in this molecule
2502    type can be turned on or off between lambda=0 and lambda=1,
2503    depending on the settings of :mdp:`couple-lambda0` and
2504    :mdp:`couple-lambda1`. If you want to decouple one of several
2505    copies of a molecule, you need to copy and rename the molecule
2506    definition in the topology.
2507
2508 .. mdp:: couple-lambda0
2509
2510    .. mdp-value:: vdw-q
2511
2512       all interactions are on at lambda=0
2513
2514    .. mdp-value:: vdw
2515
2516       the charges are zero (no Coulomb interactions) at lambda=0
2517
2518    .. mdp-value:: q
2519
2520       the Van der Waals interactions are turned at lambda=0; soft-core
2521       interactions will be required to avoid singularities
2522
2523    .. mdp-value:: none
2524
2525       the Van der Waals interactions are turned off and the charges
2526       are zero at lambda=0; soft-core interactions will be required to
2527       avoid singularities.
2528
2529 .. mdp:: couple-lambda1
2530
2531    analogous to :mdp:`couple-lambda1`, but for lambda=1
2532
2533 .. mdp:: couple-intramol
2534
2535    .. mdp-value:: no
2536
2537       All intra-molecular non-bonded interactions for moleculetype
2538       :mdp:`couple-moltype` are replaced by exclusions and explicit
2539       pair interactions. In this manner the decoupled state of the
2540       molecule corresponds to the proper vacuum state without
2541       periodicity effects.
2542
2543    .. mdp-value:: yes
2544
2545       The intra-molecular Van der Waals and Coulomb interactions are
2546       also turned on/off. This can be useful for partitioning
2547       free-energies of relatively large molecules, where the
2548       intra-molecular non-bonded interactions might lead to
2549       kinetically trapped vacuum conformations. The 1-4 pair
2550       interactions are not turned off.
2551
2552 .. mdp:: nstdhdl
2553
2554    (100)
2555    the frequency for writing dH/dlambda and possibly Delta H to
2556    dhdl.xvg, 0 means no ouput, should be a multiple of
2557    :mdp:`nstcalcenergy`.
2558
2559 .. mdp:: dhdl-derivatives
2560
2561    (yes)
2562
2563    If yes (the default), the derivatives of the Hamiltonian with
2564    respect to lambda at each :mdp:`nstdhdl` step are written
2565    out. These values are needed for interpolation of linear energy
2566    differences with :ref:`gmx bar` (although the same can also be
2567    achieved with the right foreign lambda setting, that may not be as
2568    flexible), or with thermodynamic integration
2569
2570 .. mdp:: dhdl-print-energy
2571
2572    (no)
2573
2574    Include either the total or the potential energy in the dhdl
2575    file. Options are 'no', 'potential', or 'total'. This information
2576    is needed for later free energy analysis if the states of interest
2577    are at different temperatures. If all states are at the same
2578    temperature, this information is not needed. 'potential' is useful
2579    in case one is using ``mdrun -rerun`` to generate the ``dhdl.xvg``
2580    file. When rerunning from an existing trajectory, the kinetic
2581    energy will often not be correct, and thus one must compute the
2582    residual free energy from the potential alone, with the kinetic
2583    energy component computed analytically.
2584
2585 .. mdp:: separate-dhdl-file
2586
2587    .. mdp-value:: yes
2588
2589       The free energy values that are calculated (as specified with
2590       the foreign lambda and :mdp:`dhdl-derivatives` settings) are
2591       written out to a separate file, with the default name
2592       ``dhdl.xvg``. This file can be used directly with :ref:`gmx
2593       bar`.
2594
2595    .. mdp-value:: no
2596
2597       The free energy values are written out to the energy output file
2598       (``ener.edr``, in accumulated blocks at every :mdp:`nstenergy`
2599       steps), where they can be extracted with :ref:`gmx energy` or
2600       used directly with :ref:`gmx bar`.
2601
2602 .. mdp:: dh-hist-size
2603
2604    (0)
2605    If nonzero, specifies the size of the histogram into which the
2606    Delta H values (specified with foreign lambda) and the derivative
2607    dH/dl values are binned, and written to ener.edr. This can be used
2608    to save disk space while calculating free energy differences. One
2609    histogram gets written for each foreign lambda and two for the
2610    dH/dl, at every :mdp:`nstenergy` step. Be aware that incorrect
2611    histogram settings (too small size or too wide bins) can introduce
2612    errors. Do not use histograms unless you're certain you need it.
2613
2614 .. mdp:: dh-hist-spacing
2615
2616    (0.1)
2617    Specifies the bin width of the histograms, in energy units. Used in
2618    conjunction with :mdp:`dh-hist-size`. This size limits the
2619    accuracy with which free energies can be calculated. Do not use
2620    histograms unless you're certain you need it.
2621
2622
2623 Expanded Ensemble calculations
2624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2625
2626 .. mdp:: nstexpanded
2627
2628    The number of integration steps beween attempted moves changing the
2629    system Hamiltonian in expanded ensemble simulations. Must be a
2630    multiple of :mdp:`nstcalcenergy`, but can be greater or less than
2631    :mdp:`nstdhdl`.
2632
2633 .. mdp:: lmc-stats
2634
2635    .. mdp-value:: no
2636
2637       No Monte Carlo in state space is performed.
2638
2639    .. mdp-value:: metropolis-transition
2640
2641       Uses the Metropolis weights to update the expanded ensemble
2642       weight of each state. Min{1,exp(-(beta_new u_new - beta_old
2643       u_old)}
2644
2645    .. mdp-value:: barker-transition
2646
2647       Uses the Barker transition critera to update the expanded
2648       ensemble weight of each state i, defined by exp(-beta_new
2649       u_new)/(exp(-beta_new u_new)+exp(-beta_old u_old))
2650
2651    .. mdp-value:: wang-landau
2652
2653       Uses the Wang-Landau algorithm (in state space, not energy
2654       space) to update the expanded ensemble weights.
2655
2656    .. mdp-value:: min-variance
2657
2658       Uses the minimum variance updating method of Escobedo et al. to
2659       update the expanded ensemble weights. Weights will not be the
2660       free energies, but will rather emphasize states that need more
2661       sampling to give even uncertainty.
2662
2663 .. mdp:: lmc-mc-move
2664
2665    .. mdp-value:: no
2666
2667       No Monte Carlo in state space is performed.
2668
2669    .. mdp-value:: metropolis-transition
2670
2671       Randomly chooses a new state up or down, then uses the
2672       Metropolis critera to decide whether to accept or reject:
2673       Min{1,exp(-(beta_new u_new - beta_old u_old)}
2674
2675    .. mdp-value:: barker-transition
2676
2677       Randomly chooses a new state up or down, then uses the Barker
2678       transition critera to decide whether to accept or reject:
2679       exp(-beta_new u_new)/(exp(-beta_new u_new)+exp(-beta_old u_old))
2680
2681    .. mdp-value:: gibbs
2682
2683        Uses the conditional weights of the state given the coordinate
2684        (exp(-beta_i u_i) / sum_k exp(beta_i u_i) to decide which state
2685        to move to.
2686
2687    .. mdp-value:: metropolized-gibbs
2688
2689        Uses the conditional weights of the state given the coordinate
2690        (exp(-beta_i u_i) / sum_k exp(beta_i u_i) to decide which state
2691        to move to, EXCLUDING the current state, then uses a rejection
2692        step to ensure detailed balance. Always more efficient that
2693        Gibbs, though only marginally so in many situations, such as
2694        when only the nearest neighbors have decent phase space
2695        overlap.
2696
2697 .. mdp:: lmc-seed
2698
2699    (-1)
2700    random seed to use for Monte Carlo moves in state space. When
2701    :mdp:`lmc-seed` is set to -1, a pseudo random seed is us
2702
2703 .. mdp:: mc-temperature
2704
2705    Temperature used for acceptance/rejection for Monte Carlo moves. If
2706    not specified, the temperature of the simulation specified in the
2707    first group of :mdp:`ref-t` is used.
2708
2709 .. mdp:: wl-ratio
2710
2711    (0.8)
2712    The cutoff for the histogram of state occupancies to be reset, and
2713    the free energy incrementor to be changed from delta to delta *
2714    :mdp:`wl-scale`. If we define the Nratio = (number of samples at
2715    each histogram) / (average number of samples at each
2716    histogram). :mdp:`wl-ratio` of 0.8 means that means that the
2717    histogram is only considered flat if all Nratio > 0.8 AND
2718    simultaneously all 1/Nratio > 0.8.
2719
2720 .. mdp:: wl-scale
2721
2722    (0.8)
2723    Each time the histogram is considered flat, then the current value
2724    of the Wang-Landau incrementor for the free energies is multiplied
2725    by :mdp:`wl-scale`. Value must be between 0 and 1.
2726
2727 .. mdp:: init-wl-delta
2728
2729    (1.0)
2730    The initial value of the Wang-Landau incrementor in kT. Some value
2731    near 1 kT is usually most efficient, though sometimes a value of
2732    2-3 in units of kT works better if the free energy differences are
2733    large.
2734
2735 .. mdp:: wl-oneovert
2736
2737    (no)
2738    Set Wang-Landau incrementor to scale with 1/(simulation time) in
2739    the large sample limit. There is significant evidence that the
2740    standard Wang-Landau algorithms in state space presented here
2741    result in free energies getting 'burned in' to incorrect values
2742    that depend on the initial state. when :mdp:`wl-oneovert` is true,
2743    then when the incrementor becomes less than 1/N, where N is the
2744    mumber of samples collected (and thus proportional to the data
2745    collection time, hence '1 over t'), then the Wang-Lambda
2746    incrementor is set to 1/N, decreasing every step. Once this occurs,
2747    :mdp:`wl-ratio` is ignored, but the weights will still stop
2748    updating when the equilibration criteria set in
2749    :mdp:`lmc-weights-equil` is achieved.
2750
2751 .. mdp:: lmc-repeats
2752
2753    (1)
2754    Controls the number of times that each Monte Carlo swap type is
2755    performed each iteration. In the limit of large numbers of Monte
2756    Carlo repeats, then all methods converge to Gibbs sampling. The
2757    value will generally not need to be different from 1.
2758
2759 .. mdp:: lmc-gibbsdelta
2760
2761    (-1)
2762    Limit Gibbs sampling to selected numbers of neighboring states. For
2763    Gibbs sampling, it is sometimes inefficient to perform Gibbs
2764    sampling over all of the states that are defined. A positive value
2765    of :mdp:`lmc-gibbsdelta` means that only states plus or minus
2766    :mdp:`lmc-gibbsdelta` are considered in exchanges up and down. A
2767    value of -1 means that all states are considered. For less than 100
2768    states, it is probably not that expensive to include all states.
2769
2770 .. mdp:: lmc-forced-nstart
2771
2772    (0)
2773    Force initial state space sampling to generate weights. In order to
2774    come up with reasonable initial weights, this setting allows the
2775    simulation to drive from the initial to the final lambda state,
2776    with :mdp:`lmc-forced-nstart` steps at each state before moving on
2777    to the next lambda state. If :mdp:`lmc-forced-nstart` is
2778    sufficiently long (thousands of steps, perhaps), then the weights
2779    will be close to correct. However, in most cases, it is probably
2780    better to simply run the standard weight equilibration algorithms.
2781
2782 .. mdp:: nst-transition-matrix
2783
2784    (-1)
2785    Frequency of outputting the expanded ensemble transition matrix. A
2786    negative number means it will only be printed at the end of the
2787    simulation.
2788
2789 .. mdp:: symmetrized-transition-matrix
2790
2791    (no)
2792    Whether to symmetrize the empirical transition matrix. In the
2793    infinite limit the matrix will be symmetric, but will diverge with
2794    statistical noise for short timescales. Forced symmetrization, by
2795    using the matrix T_sym = 1/2 (T + transpose(T)), removes problems
2796    like the existence of (small magnitude) negative eigenvalues.
2797
2798 .. mdp:: mininum-var-min
2799
2800    (100)
2801    The min-variance strategy (option of :mdp:`lmc-stats` is only
2802    valid for larger number of samples, and can get stuck if too few
2803    samples are used at each state. :mdp:`mininum-var-min` is the
2804    minimum number of samples that each state that are allowed before
2805    the min-variance strategy is activated if selected.
2806
2807 .. mdp:: init-lambda-weights
2808
2809    The initial weights (free energies) used for the expanded ensemble
2810    states. Default is a vector of zero weights. format is similar to
2811    the lambda vector settings in :mdp:`fep-lambdas`, except the
2812    weights can be any floating point number. Units are kT. Its length
2813    must match the lambda vector lengths.
2814
2815 .. mdp:: lmc-weights-equil
2816
2817    .. mdp-value:: no
2818
2819       Expanded ensemble weights continue to be updated throughout the
2820       simulation.
2821
2822    .. mdp-value:: yes
2823
2824       The input expanded ensemble weights are treated as equilibrated,
2825       and are not updated throughout the simulation.
2826
2827    .. mdp-value:: wl-delta
2828
2829       Expanded ensemble weight updating is stopped when the
2830       Wang-Landau incrementor falls below this value.
2831
2832    .. mdp-value:: number-all-lambda
2833
2834       Expanded ensemble weight updating is stopped when the number of
2835       samples at all of the lambda states is greater than this value.
2836
2837    .. mdp-value:: number-steps
2838
2839       Expanded ensemble weight updating is stopped when the number of
2840       steps is greater than the level specified by this value.
2841
2842    .. mdp-value:: number-samples
2843
2844       Expanded ensemble weight updating is stopped when the number of
2845       total samples across all lambda states is greater than the level
2846       specified by this value.
2847
2848    .. mdp-value:: count-ratio
2849
2850       Expanded ensemble weight updating is stopped when the ratio of
2851       samples at the least sampled lambda state and most sampled
2852       lambda state greater than this value.
2853
2854 .. mdp:: simulated-tempering
2855
2856    (no)
2857    Turn simulated tempering on or off. Simulated tempering is
2858    implemented as expanded ensemble sampling with different
2859    temperatures instead of different Hamiltonians.
2860
2861 .. mdp:: sim-temp-low
2862
2863    (300) [K]
2864    Low temperature for simulated tempering.
2865
2866 .. mdp:: sim-temp-high
2867
2868    (300) [K]
2869    High temperature for simulated tempering.
2870
2871 .. mdp:: simulated-tempering-scaling
2872
2873    Controls the way that the temperatures at intermediate lambdas are
2874    calculated from the :mdp:`temperature-lambdas` part of the lambda
2875    vector.
2876
2877    .. mdp-value:: linear
2878
2879       Linearly interpolates the temperatures using the values of
2880       :mdp:`temperature-lambdas`, *i.e.* if :mdp:`sim-temp-low`
2881       =300, :mdp:`sim-temp-high` =400, then lambda=0.5 correspond to
2882       a temperature of 350. A nonlinear set of temperatures can always
2883       be implemented with uneven spacing in lambda.
2884
2885    .. mdp-value:: geometric
2886
2887       Interpolates temperatures geometrically between
2888       :mdp:`sim-temp-low` and :mdp:`sim-temp-high`. The i:th state
2889       has temperature :mdp:`sim-temp-low` * (:mdp:`sim-temp-high` /
2890       :mdp:`sim-temp-low`) raised to the power of
2891       (i/(ntemps-1)). This should give roughly equal exchange for
2892       constant heat capacity, though of course things simulations that
2893       involve protein folding have very high heat capacity peaks.
2894
2895    .. mdp-value:: exponential
2896
2897       Interpolates temperatures exponentially between
2898       :mdp:`sim-temp-low` and :mdp:`sim-temp-high`. The i:th state
2899       has temperature :mdp:`sim-temp-low` + (:mdp:`sim-temp-high` -
2900       :mdp:`sim-temp-low`)*((exp(:mdp:`temperature-lambdas`
2901       (i))-1)/(exp(1.0)-i)).
2902
2903
2904 Non-equilibrium MD
2905 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2906
2907 .. mdp:: acc-grps
2908
2909    groups for constant acceleration (*e.g.* ``Protein Sol``) all atoms
2910    in groups Protein and Sol will experience constant acceleration as
2911    specified in the :mdp:`accelerate` line
2912
2913 .. mdp:: accelerate
2914
2915    (0) [nm ps\ :sup:`-2`]
2916    acceleration for :mdp:`acc-grps`; x, y and z for each group
2917    (*e.g.* ``0.1 0.0 0.0 -0.1 0.0 0.0`` means that first group has
2918    constant acceleration of 0.1 nm ps\ :sup:`-2` in X direction, second group
2919    the opposite).
2920
2921 .. mdp:: freezegrps
2922
2923    Groups that are to be frozen (*i.e.* their X, Y, and/or Z position
2924    will not be updated; *e.g.* ``Lipid SOL``). :mdp:`freezedim`
2925    specifies for which dimension(s) the freezing applies. To avoid
2926    spurious contributions to the virial and pressure due to large
2927    forces between completely frozen atoms you need to use energy group
2928    exclusions, this also saves computing time. Note that coordinates
2929    of frozen atoms are not scaled by pressure-coupling algorithms.
2930
2931 .. mdp:: freezedim
2932
2933    dimensions for which groups in :mdp:`freezegrps` should be frozen,
2934    specify ``Y`` or ``N`` for X, Y and Z and for each group (*e.g.*
2935    ``Y Y N N N N`` means that particles in the first group can move only in
2936    Z direction. The particles in the second group can move in any
2937    direction).
2938
2939 .. mdp:: cos-acceleration
2940
2941    (0) [nm ps\ :sup:`-2`]
2942    the amplitude of the acceleration profile for calculating the
2943    viscosity. The acceleration is in the X-direction and the magnitude
2944    is :mdp:`cos-acceleration` cos(2 pi z/boxheight). Two terms are
2945    added to the energy file: the amplitude of the velocity profile and
2946    1/viscosity.
2947
2948 .. mdp:: deform
2949
2950    (0 0 0 0 0 0) [nm ps\ :sup:`-1`]
2951    The velocities of deformation for the box elements: a(x) b(y) c(z)
2952    b(x) c(x) c(y). Each step the box elements for which :mdp:`deform`
2953    is non-zero are calculated as: box(ts)+(t-ts)*deform, off-diagonal
2954    elements are corrected for periodicity. The coordinates are
2955    transformed accordingly. Frozen degrees of freedom are (purposely)
2956    also transformed. The time ts is set to t at the first step and at
2957    steps at which x and v are written to trajectory to ensure exact
2958    restarts. Deformation can be used together with semiisotropic or
2959    anisotropic pressure coupling when the appropriate
2960    compressibilities are set to zero. The diagonal elements can be
2961    used to strain a solid. The off-diagonal elements can be used to
2962    shear a solid or a liquid.
2963
2964
2965 Electric fields
2966 ^^^^^^^^^^^^^^^
2967
2968 .. mdp:: electric-field-x
2969 .. mdp:: electric-field-y
2970 .. mdp:: electric-field-z
2971
2972    Here you can specify an electric field that optionally can be
2973    alternating and pulsed. The general expression for the field
2974    has the form of a gaussian laser pulse:
2975
2976    .. math:: E(t) = E_0 \exp\left[-\frac{(t-t_0)^2}{2\sigma^2}\right]\cos\left[\omega (t-t_0)\right]
2977
2978    For example, the four parameters for direction x are set in the
2979    fields of :mdp:`electric-field-x` (and similar for ``electric-field-y``
2980    and ``electric-field-z``) like
2981
2982    ``electric-field-x  = E0 omega t0 sigma``
2983
2984    with units (respectively) V nm\ :sup:`-1`, ps\ :sup:`-1`, ps, ps.
2985
2986    In the special case that ``sigma = 0``, the exponential term is omitted
2987    and only the cosine term is used. If also ``omega = 0`` a static
2988    electric field is applied.
2989
2990    Read more at :ref:`electric fields` and in ref. \ :ref:`146 <refCaleman2008a>`.
2991
2992
2993 Mixed quantum/classical molecular dynamics
2994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2995
2996 .. mdp:: QMMM-grps
2997
2998    groups to be descibed at the QM level for MiMiC QM/MM
2999
3000 .. MDP:: QMMM
3001
3002    .. mdp-value:: no
3003
3004       QM/MM is no longer supported via these .mdp options. For MiMic, use no here.
3005
3006 Computational Electrophysiology
3007 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3008 Use these options to switch on and control ion/water position exchanges in "Computational
3009 Electrophysiology" simulation setups. (See the `reference manual`_ for details).
3010
3011 .. mdp:: swapcoords
3012
3013    .. mdp-value:: no
3014
3015       Do not enable ion/water position exchanges.
3016
3017    .. mdp-value:: X ; Y ; Z
3018
3019       Allow for ion/water position exchanges along the chosen direction.
3020       In a typical setup with the membranes parallel to the x-y plane,
3021       ion/water pairs need to be exchanged in Z direction to sustain the
3022       requested ion concentrations in the compartments.
3023
3024 .. mdp:: swap-frequency
3025
3026    (1) The swap attempt frequency, i.e. every how many time steps the ion counts
3027    per compartment are determined and exchanges made if necessary.
3028    Normally it is not necessary to check at every time step.
3029    For typical Computational Electrophysiology setups, a value of about 100 is
3030    sufficient and yields a negligible performance impact.
3031
3032 .. mdp:: split-group0
3033
3034    Name of the index group of the membrane-embedded part of channel #0.
3035    The center of mass of these atoms defines one of the compartment boundaries
3036    and should be chosen such that it is near the center of the membrane.
3037
3038 .. mdp:: split-group1
3039
3040    Channel #1 defines the position of the other compartment boundary.
3041
3042 .. mdp:: massw-split0
3043
3044    (no) Defines whether or not mass-weighting is used to calculate the split group center.
3045
3046    .. mdp-value:: no
3047
3048       Use the geometrical center.
3049
3050    .. mdp-value:: yes
3051
3052       Use the center of mass.
3053
3054 .. mdp:: massw-split1
3055
3056    (no) As above, but for split-group #1.
3057
3058 .. mdp:: solvent-group
3059
3060    Name of the index group of solvent molecules.
3061
3062 .. mdp:: coupl-steps
3063
3064    (10) Average the number of ions per compartment over these many swap attempt steps.
3065    This can be used to prevent that ions near a compartment boundary
3066    (diffusing through a channel, e.g.) lead to unwanted back and forth swaps.
3067
3068 .. mdp:: iontypes
3069
3070    (1) The number of different ion types to be controlled. These are during the
3071    simulation exchanged with solvent molecules to reach the desired reference numbers.
3072
3073 .. mdp:: iontype0-name
3074
3075    Name of the first ion type.
3076
3077 .. mdp:: iontype0-in-A
3078
3079    (-1) Requested (=reference) number of ions of type 0 in compartment A.
3080    The default value of -1 means: use the number of ions as found in time step 0
3081    as reference value.
3082
3083 .. mdp:: iontype0-in-B
3084
3085    (-1) Reference number of ions of type 0 for compartment B.
3086
3087 .. mdp:: bulk-offsetA
3088
3089    (0.0) Offset of the first swap layer from the compartment A midplane.
3090    By default (i.e. bulk offset = 0.0), ion/water exchanges happen between layers
3091    at maximum distance (= bulk concentration) to the split group layers. However,
3092    an offset b (-1.0 < b < +1.0) can be specified to offset the bulk layer from the middle at 0.0
3093    towards one of the compartment-partitioning layers (at +/- 1.0).
3094
3095 .. mdp:: bulk-offsetB
3096
3097    (0.0) Offset of the other swap layer from the compartment B midplane.
3098
3099
3100 .. mdp:: threshold
3101
3102    (\1) Only swap ions if threshold difference to requested count is reached.
3103
3104 .. mdp:: cyl0-r
3105
3106    (2.0) [nm] Radius of the split cylinder #0.
3107    Two split cylinders (mimicking the channel pores) can optionally be defined
3108    relative to the center of the split group. With the help of these cylinders
3109    it can be counted which ions have passed which channel. The split cylinder
3110    definition has no impact on whether or not ion/water swaps are done.
3111
3112 .. mdp:: cyl0-up
3113
3114    (1.0) [nm] Upper extension of the split cylinder #0.
3115
3116 .. mdp:: cyl0-down
3117
3118    (1.0) [nm] Lower extension of the split cylinder #0.
3119
3120 .. mdp:: cyl1-r
3121
3122    (2.0) [nm] Radius of the split cylinder #1.
3123
3124 .. mdp:: cyl1-up
3125
3126    (1.0) [nm] Upper extension of the split cylinder #1.
3127
3128 .. mdp:: cyl1-down
3129
3130    (1.0) [nm] Lower extension of the split cylinder #1.
3131
3132 Density-guided simulations
3133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3134
3135 These options enable and control the calculation and application of additional
3136 forces that are derived from three-dimensional densities, e.g., from cryo
3137 electron-microscopy experiments. (See the `reference manual`_ for details)
3138
3139 .. mdp:: density-guided-simulation-active
3140
3141    (no) Activate density-guided simulations.
3142
3143 .. mdp:: density-guided-simulation-group
3144
3145    (protein) The atoms that are subject to the forces from the density-guided
3146    simulation and contribute to the simulated density.
3147
3148 .. mdp:: density-guided-simulation-similarity-measure
3149
3150    (inner-product) Similarity measure between the density that is calculated
3151    from the atom positions and the reference density.
3152
3153    .. mdp-value:: inner-product
3154
3155       Takes the sum of the product of reference density and simulated density
3156       voxel values.
3157
3158    .. mdp-value:: relative-entropy
3159
3160       Uses the negative relative entropy (or Kullback-Leibler divergence)
3161       between reference density and simulated density as similarity measure.
3162       Negative density values are ignored.
3163
3164    .. mdp-value:: cross-correlation
3165
3166       Uses the Pearson correlation coefficient between reference density and
3167       simulated density as similarity measure.
3168
3169 .. mdp:: density-guided-simulation-atom-spreading-weight
3170
3171    (unity) Determines the multiplication factor for the Gaussian kernel when
3172    spreading atoms on the grid.
3173
3174    .. mdp-value:: unity
3175
3176       Every atom in the density fitting group is assigned the same unit factor.
3177
3178    .. mdp-value:: mass
3179
3180       Atoms contribute to the simulated density proportional to their mass.
3181
3182    .. mdp-value:: charge
3183
3184       Atoms contribute to the simulated density proportional to their charge.
3185
3186 .. mdp:: density-guided-simulation-force-constant
3187
3188    (1e+09) [kJ mol\ :sup:`-1`] The scaling factor for density-guided simulation
3189    forces. May also be negative.
3190
3191 .. mdp:: density-guided-simulation-gaussian-transform-spreading-width
3192
3193    (0.2) [nm] The Gaussian RMS width for the spread kernel for the simulated
3194    density.
3195
3196 .. mdp:: density-guided-simulation-gaussian-transform-spreading-range-in-multiples-of-width
3197
3198    (4) The range after which the gaussian is cut off in multiples of the Gaussian
3199    RMS width described above.
3200
3201 .. mdp:: density-guided-simulation-reference-density-filename
3202
3203    (reference.mrc) Reference density file name using an absolute path or a path
3204    relative to the to the folder from which :ref:`gmx mdrun` is called.
3205
3206 .. mdp:: density-guided-simulation-nst
3207
3208    (1) Interval in steps at which the density fitting forces are evaluated
3209    and applied. The forces are scaled by this number when applied (See the
3210    `reference manual`_ for details).
3211
3212 .. mdp:: density-guided-simulation-normalize-densities
3213
3214    (true) Normalize the sum of density voxel values to one for the reference
3215    density as well as the simulated density.
3216
3217 .. mdp:: density-guided-simulation-adaptive-force-scaling
3218
3219    (false) Adapt the force constant to ensure a steady increase in similarity
3220    between simulated and reference density.
3221
3222    .. mdp-value: false
3223
3224       Do not use adaptive force scaling.
3225
3226    .. mdp-value:: true
3227
3228       Use adaptive force scaling.
3229
3230 .. mdp:: density-guided-simulation-adaptive-force-scaling-time-constant
3231
3232    (4) [ps] Couple force constant to increase in similarity with reference density
3233    with this time constant. Larger times result in looser coupling.
3234
3235 .. mdp:: density-guided-simulation-shift-vector
3236
3237    (0,0,0) [nm] Add this vector to all atoms in the 
3238    density-guided-simulation-group before calculating forces and energies for
3239    density-guided-simulations. Affects only the density-guided-simulation forces
3240    and energies. Corresponds to a shift of the input density in the opposite
3241    direction by (-1) * density-guided-simulation-shift-vector.
3242
3243 User defined thingies
3244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3245
3246 .. mdp:: user1-grps
3247 .. mdp:: user2-grps
3248 .. mdp:: userint1 (0)
3249 .. mdp:: userint2 (0)
3250 .. mdp:: userint3 (0)
3251 .. mdp:: userint4 (0)
3252 .. mdp:: userreal1 (0)
3253 .. mdp:: userreal2 (0)
3254 .. mdp:: userreal3 (0)
3255 .. mdp:: userreal4 (0)
3256
3257    These you can use if you modify code. You can pass integers and
3258    reals and groups to your subroutine. Check the inputrec definition
3259    in ``src/gromacs/mdtypes/inputrec.h``
3260
3261 Removed features
3262 ^^^^^^^^^^^^^^^^
3263
3264 These features have been removed from |Gromacs|, but so that old
3265 :ref:`mdp` and :ref:`tpr` files cannot be mistakenly misused, we still
3266 parse this option. :ref:`gmx grompp` and :ref:`gmx mdrun` will issue a
3267 fatal error if this is set.
3268
3269 .. mdp:: adress
3270
3271    (no)
3272
3273 .. mdp:: implicit-solvent
3274
3275    (no)
3276
3277 .. _reference manual: gmx-manual-parent-dir_