src/gromacs/gmxana/gmx_lie.c

   1 /*
   2  *
   3  *                This source code is part of
   4  *
   5  *                 G   R   O   M   A   C   S
   6  *
   7  *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
   8  *
   9  *                        VERSION 3.2.0
  10  * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
  11  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
  12  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team,
  13  * check out http://www.gromacs.org for more information.
  14
  15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  17  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  18  * of the License, or (at your option) any later version.
  19  *
  20  * If you want to redistribute modifications, please consider that
  21  * scientific software is very special. Version control is crucial -
  22  * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
  23  * inclusion in the official distribution, but derived work must not
  24  * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
  25  * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
  26  *
  27  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  28  * the papers on the package - you can find them in the top README file.
  29  *
  30  * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
  31  *
  32  * And Hey:
  33  * Green Red Orange Magenta Azure Cyan Skyblue
  34  */
  35 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  36 #include <config.h>
  37 #endif
  38
  39 #include <stdio.h>
  40 #include <stdlib.h>
  41 #include <math.h>
  42 #include <string.h>
  43
  44 #include "gromacs/commandline/pargs.h"
  45 #include "sysstuff.h"
  46 #include "typedefs.h"
  47 #include "smalloc.h"
  48 #include "macros.h"
  49 #include "gmx_fatal.h"
  50 #include "vec.h"
  51 #include "gromacs/fileio/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
  60 typedef struct {
  61     int  nlj, nqq;
  62     int *lj;
  63     int *qq;
  64 } t_liedata;
  65
  66 static t_liedata *analyze_names(int nre, gmx_enxnm_t *names, const char *ligand)
  67 {
  68     int        i;
  69     t_liedata *ld;
  70     char       self[256];
  71
  72     /* Skip until we come to pressure */
  73     for (i = 0; (i < F_NRE); i++)
  74     {
  75         if (strcmp(names[i].name, interaction_function[F_PRES].longname) == 0)
  76         {
  77             break;
  78         }
  79     }
  80
  81     /* Now real analysis: find components of energies */
  82     sprintf(self, "%s-%s", ligand, ligand);
  83     snew(ld, 1);
  84     for (; (i < nre); i++)
  85     {
  86         if ((strstr(names[i].name, ligand) != NULL) &&
  87             (strstr(names[i].name, self) == NULL))
  88         {
  89             if (strstr(names[i].name, "LJ") != NULL)
  90             {
  91                 ld->nlj++;
  92                 srenew(ld->lj, ld->nlj);
  93                 ld->lj[ld->nlj-1] = i;
  94             }
  95             else if (strstr(names[i].name, "Coul") != NULL)
  96             {
  97                 ld->nqq++;
  98                 srenew(ld->qq, ld->nqq);
  99                 ld->qq[ld->nqq-1] = i;
 100             }
 101         }
 102     }
 103     printf("Using the following energy terms:\n");
 104     printf("LJ:  ");
 105     for (i = 0; (i < ld->nlj); i++)
 106     {
 107         printf("  %12s", names[ld->lj[i]].name);
 108     }
 109     printf("\nCoul:");
 110     for (i = 0; (i < ld->nqq); i++)
 111     {
 112         printf("  %12s", names[ld->qq[i]].name);
 113     }
 114     printf("\n");
 115
 116     return ld;
 117 }
 118
 119 real calc_lie(t_liedata *ld, t_energy ee[], real lie_lj, real lie_qq,
 120               real fac_lj, real fac_qq)
 121 {
 122     int  i;
 123     real lj_tot, qq_tot;
 124
 125     lj_tot = 0;
 126     for (i = 0; (i < ld->nlj); i++)
 127     {
 128         lj_tot += ee[ld->lj[i]].e;
 129     }
 130     qq_tot = 0;
 131     for (i = 0; (i < ld->nqq); i++)
 132     {
 133         qq_tot += ee[ld->qq[i]].e;
 134     }
 135
 136     /* And now the great LIE formula: */
 137     return fac_lj*(lj_tot-lie_lj)+fac_qq*(qq_tot-lie_qq);
 138 }
 139
 140 int gmx_lie(int argc, char *argv[])
 141 {
 142     const char        *desc[] = {
 143         "[THISMODULE] computes a free energy estimate based on an energy analysis",
 144         "from. One needs an energy file with the following components:",
 145         "Coul (A-B) LJ-SR (A-B) etc."
 146     };
 147     static real        lie_lj = 0, lie_qq = 0, fac_lj = 0.181, fac_qq = 0.5;
 148     static const char *ligand = "none";
 149     t_pargs            pa[]   = {
 150         { "-Elj",  FALSE, etREAL, {&lie_lj},
 151           "Lennard-Jones interaction between ligand and solvent" },
 152         { "-Eqq",  FALSE, etREAL, {&lie_qq},
 153           "Coulomb interaction between ligand and solvent" },
 154         { "-Clj",  FALSE, etREAL, {&fac_lj},
 155           "Factor in the LIE equation for Lennard-Jones component of energy" },
 156         { "-Cqq",  FALSE, etREAL, {&fac_qq},
 157           "Factor in the LIE equation for Coulomb component of energy" },
 158         { "-ligand",  FALSE, etSTR, {&ligand},
 159           "Name of the ligand in the energy file" }
 160     };
 161 #define NPA asize(pa)
 162
 163     FILE         *out;
 164     int           nre, nframes = 0, ct = 0;
 165     ener_file_t   fp;
 166     gmx_bool      bCont;
 167     t_liedata    *ld;
 168     gmx_enxnm_t  *enm = NULL;
 169     t_enxframe   *fr;
 170     real          lie;
 171     double        lieaver = 0, lieav2 = 0;
 172     output_env_t  oenv;
 173
 174     t_filenm      fnm[] = {
 175         { efEDR, "-f",    "ener",     ffREAD   },
 176         { efXVG, "-o",    "lie",      ffWRITE  }
 177     };
 178 #define NFILE asize(fnm)
 179
 180     if (!parse_common_args(&argc, argv, PCA_CAN_VIEW | PCA_CAN_TIME | PCA_BE_NICE,
 181                            NFILE, fnm, NPA, pa, asize(desc), desc, 0, NULL, &oenv))
 182     {
 183         return 0;
 184     }
 185
 186     fp = open_enx(ftp2fn(efEDR, NFILE, fnm), "r");
 187     do_enxnms(fp, &nre, &enm);
 188
 189     ld = analyze_names(nre, enm, ligand);
 190     snew(fr, 1);
 191     out = xvgropen(ftp2fn(efXVG, NFILE, fnm), "LIE free energy estimate",
 192                    "Time (ps)", "DGbind (kJ/mol)", oenv);
 193     while (do_enx(fp, fr))
 194     {
 195         ct = check_times(fr->t);
 196         if (ct == 0)
 197         {
 198             lie      = calc_lie(ld, fr->ener, lie_lj, lie_qq, fac_lj, fac_qq);
 199             lieaver += lie;
 200             lieav2  += lie*lie;
 201             nframes++;
 202             fprintf(out, "%10g  %10g\n", fr->t, lie);
 203         }
 204     }
 205     close_enx(fp);
 206     ffclose(out);
 207     fprintf(stderr, "\n");
 208
 209     if (nframes > 0)
 210     {
 211         printf("DGbind = %.3f (%.3f)\n", lieaver/nframes,
 212                sqrt(lieav2/nframes-sqr(lieaver/nframes)));
 213     }
 214
 215     do_view(oenv, ftp2fn(efXVG, NFILE, fnm), "-nxy");
 216
 217     return 0;
 218 }