src/gromacs/gmxana/gmx_morph.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 "gromacs/commandline/pargs.h"
  42 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  43 #include "macros.h"
  44 #include "gromacs/fileio/confio.h"
  45 #include "gromacs/fileio/xvgr.h"
  46 #include "viewit.h"
  47 #include "index.h"
  48 #include "gmx_ana.h"
  49 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  50 #include "gromacs/fileio/trxio.h"
  51
  52 #include "gromacs/math/do_fit.h"
  53
  54 static real dointerp(int n, rvec x1[], rvec x2[], rvec xx[],
  55                      int I, int N, real first, real last)
  56 {
  57     int    i, j;
  58     double fac, fac0, fac1;
  59
  60     fac  = first + (I*(last-first))/(N-1);
  61     fac0 = 1-fac;
  62     fac1 = fac;
  63     for (i = 0; (i < n); i++)
  64     {
  65         for (j = 0; (j < DIM); j++)
  66         {
  67             xx[i][j] = fac0*x1[i][j] + fac1*x2[i][j];
  68         }
  69     }
  70
  71     return fac;
  72 }
  73
  74 int gmx_morph(int argc, char *argv[])
  75 {
  76     const char      *desc[] = {
  77         "[THISMODULE] does a linear interpolation of conformations in order to",
  78         "create intermediates. Of course these are completely unphysical, but",
  79         "that you may try to justify yourself. Output is in the form of a ",
  80         "generic trajectory. The number of intermediates can be controlled with",
  81         "the [TT]-ninterm[tt] flag. The first and last flag correspond to the way of",
  82         "interpolating: 0 corresponds to input structure 1 while",
  83         "1 corresponds to input structure 2.",
  84         "If you specify [TT]-first[tt] < 0 or [TT]-last[tt] > 1 extrapolation will be",
  85         "on the path from input structure x[SUB]1[sub] to x[SUB]2[sub]. In general, the coordinates",
  86         "of the intermediate x(i) out of N total intermediates correspond to:[PAR]",
  87         "x(i) = x[SUB]1[sub] + (first+(i/(N-1))*(last-first))*(x[SUB]2[sub]-x[SUB]1[sub])[PAR]",
  88         "Finally the RMSD with respect to both input structures can be computed",
  89         "if explicitly selected ([TT]-or[tt] option). In that case, an index file may be",
  90         "read to select the group from which the RMS is computed."
  91     };
  92     t_filenm         fnm[] = {
  93         { efSTX, "-f1", "conf1",  ffREAD },
  94         { efSTX, "-f2", "conf2",  ffREAD },
  95         { efTRX, "-o",  "interm", ffWRITE },
  96         { efXVG, "-or", "rms-interm", ffOPTWR },
  97         { efNDX, "-n",  "index",  ffOPTRD }
  98     };
  99 #define NFILE asize(fnm)
 100     static  int      ninterm = 11;
 101     static  real     first   = 0.0;
 102     static  real     last    = 1.0;
 103     static  gmx_bool bFit    = TRUE;
 104     t_pargs          pa []   = {
 105         { "-ninterm", FALSE, etINT,  {&ninterm},
 106           "Number of intermediates" },
 107         { "-first",   FALSE, etREAL, {&first},
 108           "Corresponds to first generated structure (0 is input x[SUB]1[sub], see above)" },
 109         { "-last",    FALSE, etREAL, {&last},
 110           "Corresponds to last generated structure (1 is input x[SUB]2[sub], see above)" },
 111         { "-fit",     FALSE, etBOOL, {&bFit},
 112           "Do a least squares fit of the second to the first structure before interpolating" }
 113     };
 114     const char      *leg[] = { "Ref = 1\\Sst\\N conf", "Ref = 2\\Snd\\N conf" };
 115     FILE            *fp    = NULL;
 116     int              i, isize, is_lsq, nat1, nat2;
 117     t_trxstatus     *status;
 118     atom_id         *index, *index_lsq, *index_all, *dummy;
 119     t_atoms          atoms;
 120     rvec            *x1, *x2, *xx, *v;
 121     matrix           box;
 122     real             rms1, rms2, fac, *mass;
 123     char             title[STRLEN], *grpname;
 124     gmx_bool         bRMS;
 125     output_env_t     oenv;
 126
 127     if (!parse_common_args(&argc, argv, PCA_CAN_VIEW,
 128                            NFILE, fnm, asize(pa), pa, asize(desc), desc,
 129                            0, NULL, &oenv))
 130     {
 131         return 0;
 132     }
 133     get_stx_coordnum (opt2fn("-f1", NFILE, fnm), &nat1);
 134     get_stx_coordnum (opt2fn("-f2", NFILE, fnm), &nat2);
 135     if (nat1 != nat2)
 136     {
 137         gmx_fatal(FARGS, "Number of atoms in first structure is %d, in second %d",
 138                   nat1, nat2);
 139     }
 140
 141     init_t_atoms(&atoms, nat1, TRUE);
 142     snew(x1, nat1);
 143     snew(x2, nat1);
 144     snew(xx, nat1);
 145     snew(v, nat1);
 146
 147     read_stx_conf(opt2fn("-f1", NFILE, fnm), title, &atoms, x1, v, NULL, box);
 148     read_stx_conf(opt2fn("-f2", NFILE, fnm), title, &atoms, x2, v, NULL, box);
 149
 150     snew(mass, nat1);
 151     snew(index_all, nat1);
 152     for (i = 0; (i < nat1); i++)
 153     {
 154         mass[i]      = 1;
 155         index_all[i] = i;
 156     }
 157     if (bFit)
 158     {
 159         printf("Select group for LSQ superposition:\n");
 160         get_index(&atoms, opt2fn_null("-n", NFILE, fnm), 1, &is_lsq, &index_lsq,
 161                   &grpname);
 162         reset_x(is_lsq, index_lsq, nat1, index_all, x1, mass);
 163         reset_x(is_lsq, index_lsq, nat1, index_all, x2, mass);
 164         do_fit(nat1, mass, x1, x2);
 165     }
 166
 167     bRMS = opt2bSet("-or", NFILE, fnm);
 168     if (bRMS)
 169     {
 170         fp = xvgropen(opt2fn("-or", NFILE, fnm), "RMSD", "Conf", "(nm)", oenv);
 171         xvgr_legend(fp, asize(leg), leg, oenv);
 172         printf("Select group for RMSD calculation:\n");
 173         get_index(&atoms, opt2fn_null("-n", NFILE, fnm), 1, &isize, &index, &grpname);
 174         printf("You selected group %s, containing %d atoms\n", grpname, isize);
 175         rms1 = rmsdev_ind(isize, index, mass, x1, x2);
 176         fprintf(stderr, "RMSD between input conformations is %g nm\n", rms1);
 177     }
 178
 179     snew(dummy, nat1);
 180     for (i = 0; (i < nat1); i++)
 181     {
 182         dummy[i] = i;
 183     }
 184     status = open_trx(ftp2fn(efTRX, NFILE, fnm), "w");
 185
 186     for (i = 0; (i < ninterm); i++)
 187     {
 188         fac = dointerp(nat1, x1, x2, xx, i, ninterm, first, last);
 189         write_trx(status, nat1, dummy, &atoms, i, fac, box, xx, NULL, NULL);
 190         if (bRMS)
 191         {
 192             rms1 = rmsdev_ind(isize, index, mass, x1, xx);
 193             rms2 = rmsdev_ind(isize, index, mass, x2, xx);
 194             fprintf(fp, "%10g  %10g  %10g\n", fac, rms1, rms2);
 195         }
 196     }
 197
 198     close_trx(status);
 199
 200     if (bRMS)
 201     {
 202         gmx_ffclose(fp);
 203         do_view(oenv, opt2fn("-or", NFILE, fnm), "-nxy");
 204     }
 205
 206     return 0;
 207 }