src/gromacs/gmxana/gmx_lie.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  38 #include <config.h>
  39 #endif
  40
  41 #include <stdio.h>
  42 #include <stdlib.h>
  43 #include <math.h>
  44 #include <string.h>
  45
  46 #include "gromacs/commandline/pargs.h"
  47 #include "typedefs.h"
  48 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  49 #include "macros.h"
  50 #include "vec.h"
  51 #include "gromacs/utility/futil.h"
  52 #include "txtdump.h"
  53 #include "gromacs/fileio/enxio.h"
  54 #include "gstat.h"
  55 #include "xvgr.h"
  56 #include "gmx_ana.h"
  57 #include "gromacs/fileio/trxio.h"
  58
  59 typedef struct {
  60     int  nlj, nqq;
  61     int *lj;
  62     int *qq;
  63 } t_liedata;
  64
  65 static t_liedata *analyze_names(int nre, gmx_enxnm_t *names, const char *ligand)
  66 {
  67     int        i;
  68     t_liedata *ld;
  69     char       self[256];
  70
  71     /* Skip until we come to pressure */
  72     for (i = 0; (i < F_NRE); i++)
  73     {
  74         if (strcmp(names[i].name, interaction_function[F_PRES].longname) == 0)
  75         {
  76             break;
  77         }
  78     }
  79
  80     /* Now real analysis: find components of energies */
  81     sprintf(self, "%s-%s", ligand, ligand);
  82     snew(ld, 1);
  83     for (; (i < nre); i++)
  84     {
  85         if ((strstr(names[i].name, ligand) != NULL) &&
  86             (strstr(names[i].name, self) == NULL))
  87         {
  88             if (strstr(names[i].name, "LJ") != NULL)
  89             {
  90                 ld->nlj++;
  91                 srenew(ld->lj, ld->nlj);
  92                 ld->lj[ld->nlj-1] = i;
  93             }
  94             else if (strstr(names[i].name, "Coul") != NULL)
  95             {
  96                 ld->nqq++;
  97                 srenew(ld->qq, ld->nqq);
  98                 ld->qq[ld->nqq-1] = i;
  99             }
 100         }
 101     }
 102     printf("Using the following energy terms:\n");
 103     printf("LJ:  ");
 104     for (i = 0; (i < ld->nlj); i++)
 105     {
 106         printf("  %12s", names[ld->lj[i]].name);
 107     }
 108     printf("\nCoul:");
 109     for (i = 0; (i < ld->nqq); i++)
 110     {
 111         printf("  %12s", names[ld->qq[i]].name);
 112     }
 113     printf("\n");
 114
 115     return ld;
 116 }
 117
 118 real calc_lie(t_liedata *ld, t_energy ee[], real lie_lj, real lie_qq,
 119               real fac_lj, real fac_qq)
 120 {
 121     int  i;
 122     real lj_tot, qq_tot;
 123
 124     lj_tot = 0;
 125     for (i = 0; (i < ld->nlj); i++)
 126     {
 127         lj_tot += ee[ld->lj[i]].e;
 128     }
 129     qq_tot = 0;
 130     for (i = 0; (i < ld->nqq); i++)
 131     {
 132         qq_tot += ee[ld->qq[i]].e;
 133     }
 134
 135     /* And now the great LIE formula: */
 136     return fac_lj*(lj_tot-lie_lj)+fac_qq*(qq_tot-lie_qq);
 137 }
 138
 139 int gmx_lie(int argc, char *argv[])
 140 {
 141     const char        *desc[] = {
 142         "[THISMODULE] computes a free energy estimate based on an energy analysis",
 143         "from. One needs an energy file with the following components:",
 144         "Coul (A-B) LJ-SR (A-B) etc."
 145     };
 146     static real        lie_lj = 0, lie_qq = 0, fac_lj = 0.181, fac_qq = 0.5;
 147     static const char *ligand = "none";
 148     t_pargs            pa[]   = {
 149         { "-Elj",  FALSE, etREAL, {&lie_lj},
 150           "Lennard-Jones interaction between ligand and solvent" },
 151         { "-Eqq",  FALSE, etREAL, {&lie_qq},
 152           "Coulomb interaction between ligand and solvent" },
 153         { "-Clj",  FALSE, etREAL, {&fac_lj},
 154           "Factor in the LIE equation for Lennard-Jones component of energy" },
 155         { "-Cqq",  FALSE, etREAL, {&fac_qq},
 156           "Factor in the LIE equation for Coulomb component of energy" },
 157         { "-ligand",  FALSE, etSTR, {&ligand},
 158           "Name of the ligand in the energy file" }
 159     };
 160 #define NPA asize(pa)
 161
 162     FILE         *out;
 163     int           nre, nframes = 0, ct = 0;
 164     ener_file_t   fp;
 165     gmx_bool      bCont;
 166     t_liedata    *ld;
 167     gmx_enxnm_t  *enm = NULL;
 168     t_enxframe   *fr;
 169     real          lie;
 170     double        lieaver = 0, lieav2 = 0;
 171     output_env_t  oenv;
 172
 173     t_filenm      fnm[] = {
 174         { efEDR, "-f",    "ener",     ffREAD   },
 175         { efXVG, "-o",    "lie",      ffWRITE  }
 176     };
 177 #define NFILE asize(fnm)
 178
 179     if (!parse_common_args(&argc, argv, PCA_CAN_VIEW | PCA_CAN_TIME | PCA_BE_NICE,
 180                            NFILE, fnm, NPA, pa, asize(desc), desc, 0, NULL, &oenv))
 181     {
 182         return 0;
 183     }
 184
 185     fp = open_enx(ftp2fn(efEDR, NFILE, fnm), "r");
 186     do_enxnms(fp, &nre, &enm);
 187
 188     ld = analyze_names(nre, enm, ligand);
 189     snew(fr, 1);
 190     out = xvgropen(ftp2fn(efXVG, NFILE, fnm), "LIE free energy estimate",
 191                    "Time (ps)", "DGbind (kJ/mol)", oenv);
 192     while (do_enx(fp, fr))
 193     {
 194         ct = check_times(fr->t);
 195         if (ct == 0)
 196         {
 197             lie      = calc_lie(ld, fr->ener, lie_lj, lie_qq, fac_lj, fac_qq);
 198             lieaver += lie;
 199             lieav2  += lie*lie;
 200             nframes++;
 201             fprintf(out, "%10g  %10g\n", fr->t, lie);
 202         }
 203     }
 204     close_enx(fp);
 205     gmx_ffclose(out);
 206     fprintf(stderr, "\n");
 207
 208     if (nframes > 0)
 209     {
 210         printf("DGbind = %.3f (%.3f)\n", lieaver/nframes,
 211                sqrt(lieav2/nframes-sqr(lieaver/nframes)));
 212     }
 213
 214     do_view(oenv, ftp2fn(efXVG, NFILE, fnm), "-nxy");
 215
 216     return 0;
 217 }