9a5e6908edd86719bdd72c7e05852f5b64bb6d77
[alexxy/gromacs.git] / src / gromacs / gmxpreprocess / readir.cpp
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) 2013-2019,2020, 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 #include "gmxpre.h"
38
39 #include "readir.h"
40
41 #include <cctype>
42 #include <climits>
43 #include <cmath>
44 #include <cstdlib>
45
46 #include <algorithm>
47 #include <string>
48
49 #include "gromacs/awh/read_params.h"
50 #include "gromacs/fileio/readinp.h"
51 #include "gromacs/fileio/warninp.h"
52 #include "gromacs/gmxlib/network.h"
53 #include "gromacs/gmxpreprocess/toputil.h"
54 #include "gromacs/math/functions.h"
55 #include "gromacs/math/units.h"
56 #include "gromacs/math/vec.h"
57 #include "gromacs/mdlib/calc_verletbuf.h"
58 #include "gromacs/mdrun/mdmodules.h"
59 #include "gromacs/mdtypes/inputrec.h"
60 #include "gromacs/mdtypes/md_enums.h"
61 #include "gromacs/mdtypes/pull_params.h"
62 #include "gromacs/options/options.h"
63 #include "gromacs/options/treesupport.h"
64 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
65 #include "gromacs/selection/indexutil.h"
66 #include "gromacs/topology/block.h"
67 #include "gromacs/topology/ifunc.h"
68 #include "gromacs/topology/index.h"
69 #include "gromacs/topology/mtop_util.h"
70 #include "gromacs/topology/symtab.h"
71 #include "gromacs/topology/topology.h"
72 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
73 #include "gromacs/utility/exceptions.h"
74 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
75 #include "gromacs/utility/filestream.h"
76 #include "gromacs/utility/gmxassert.h"
77 #include "gromacs/utility/ikeyvaluetreeerror.h"
78 #include "gromacs/utility/keyvaluetree.h"
79 #include "gromacs/utility/keyvaluetreebuilder.h"
80 #include "gromacs/utility/keyvaluetreemdpwriter.h"
81 #include "gromacs/utility/keyvaluetreetransform.h"
82 #include "gromacs/utility/mdmodulenotification.h"
83 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
84 #include "gromacs/utility/strconvert.h"
85 #include "gromacs/utility/stringcompare.h"
86 #include "gromacs/utility/stringutil.h"
87 #include "gromacs/utility/textwriter.h"
88
89 #define MAXPTR 254
90 #define NOGID 255
91
92 /* Resource parameters
93  * Do not change any of these until you read the instruction
94  * in readinp.h. Some cpp's do not take spaces after the backslash
95  * (like the c-shell), which will give you a very weird compiler
96  * message.
97  */
98
99 typedef struct t_inputrec_strings
100 {
101     char tcgrps[STRLEN], tau_t[STRLEN], ref_t[STRLEN], acc[STRLEN], accgrps[STRLEN], freeze[STRLEN],
102             frdim[STRLEN], energy[STRLEN], user1[STRLEN], user2[STRLEN], vcm[STRLEN],
103             x_compressed_groups[STRLEN], couple_moltype[STRLEN], orirefitgrp[STRLEN],
104             egptable[STRLEN], egpexcl[STRLEN], wall_atomtype[STRLEN], wall_density[STRLEN],
105             deform[STRLEN], QMMM[STRLEN], imd_grp[STRLEN];
106     char   fep_lambda[efptNR][STRLEN];
107     char   lambda_weights[STRLEN];
108     char** pull_grp;
109     char** rot_grp;
110     char   anneal[STRLEN], anneal_npoints[STRLEN], anneal_time[STRLEN], anneal_temp[STRLEN];
111     char   QMmethod[STRLEN], QMbasis[STRLEN], QMcharge[STRLEN], QMmult[STRLEN], bSH[STRLEN],
112             CASorbitals[STRLEN], CASelectrons[STRLEN], SAon[STRLEN], SAoff[STRLEN], SAsteps[STRLEN];
113
114 } gmx_inputrec_strings;
115
116 static gmx_inputrec_strings* is = nullptr;
117
118 void init_inputrec_strings()
119 {
120     if (is)
121     {
122         gmx_incons(
123                 "Attempted to call init_inputrec_strings before calling done_inputrec_strings. "
124                 "Only one inputrec (i.e. .mdp file) can be parsed at a time.");
125     }
126     snew(is, 1);
127 }
128
129 void done_inputrec_strings()
130 {
131     sfree(is);
132     is = nullptr;
133 }
134
135
136 enum
137 {
138     egrptpALL,         /* All particles have to be a member of a group.     */
139     egrptpALL_GENREST, /* A rest group with name is generated for particles *
140                         * that are not part of any group.                   */
141     egrptpPART,        /* As egrptpALL_GENREST, but no name is generated    *
142                         * for the rest group.                               */
143     egrptpONE          /* Merge all selected groups into one group,         *
144                         * make a rest group for the remaining particles.    */
145 };
146
147 static const char* constraints[eshNR + 1] = { "none",     "h-bonds",    "all-bonds",
148                                               "h-angles", "all-angles", nullptr };
149
150 static const char* couple_lam[ecouplamNR + 1] = { "vdw-q", "vdw", "q", "none", nullptr };
151
152 static void GetSimTemps(int ntemps, t_simtemp* simtemp, double* temperature_lambdas)
153 {
154
155     int i;
156
157     for (i = 0; i < ntemps; i++)
158     {
159         /* simple linear scaling -- allows more control */
160         if (simtemp->eSimTempScale == esimtempLINEAR)
161         {
162             simtemp->temperatures[i] =
163                     simtemp->simtemp_low
164                     + (simtemp->simtemp_high - simtemp->simtemp_low) * temperature_lambdas[i];
165         }
166         else if (simtemp->eSimTempScale
167                  == esimtempGEOMETRIC) /* should give roughly equal acceptance for constant heat capacity . . . */
168         {
169             simtemp->temperatures[i] = simtemp->simtemp_low
170                                        * std::pow(simtemp->simtemp_high / simtemp->simtemp_low,
171                                                   static_cast<real>((1.0 * i) / (ntemps - 1)));
172         }
173         else if (simtemp->eSimTempScale == esimtempEXPONENTIAL)
174         {
175             simtemp->temperatures[i] = simtemp->simtemp_low
176                                        + (simtemp->simtemp_high - simtemp->simtemp_low)
177                                                  * (std::expm1(temperature_lambdas[i]) / std::expm1(1.0));
178         }
179         else
180         {
181             char errorstr[128];
182             sprintf(errorstr, "eSimTempScale=%d not defined", simtemp->eSimTempScale);
183             gmx_fatal(FARGS, "%s", errorstr);
184         }
185     }
186 }
187
188
189 static void _low_check(bool b, const char* s, warninp_t wi)
190 {
191     if (b)
192     {
193         warning_error(wi, s);
194     }
195 }
196
197 static void check_nst(const char* desc_nst, int nst, const char* desc_p, int* p, warninp_t wi)
198 {
199     char buf[STRLEN];
200
201     if (*p > 0 && *p % nst != 0)
202     {
203         /* Round up to the next multiple of nst */
204         *p = ((*p) / nst + 1) * nst;
205         sprintf(buf, "%s should be a multiple of %s, changing %s to %d\n", desc_p, desc_nst, desc_p, *p);
206         warning(wi, buf);
207     }
208 }
209
210 static int lcd(int n1, int n2)
211 {
212     int d, i;
213
214     d = 1;
215     for (i = 2; (i <= n1 && i <= n2); i++)
216     {
217         if (n1 % i == 0 && n2 % i == 0)
218         {
219             d = i;
220         }
221     }
222
223     return d;
224 }
225
226 //! Convert legacy mdp entries to modern ones.
227 static void process_interaction_modifier(int* eintmod)
228 {
229     if (*eintmod == eintmodPOTSHIFT_VERLET_UNSUPPORTED)
230     {
231         *eintmod = eintmodPOTSHIFT;
232     }
233 }
234
235 void check_ir(const char*                   mdparin,
236               const gmx::MdModulesNotifier& mdModulesNotifier,
237               t_inputrec*                   ir,
238               t_gromppopts*                 opts,
239               warninp_t                     wi)
240 /* Check internal consistency.
241  * NOTE: index groups are not set here yet, don't check things
242  * like temperature coupling group options here, but in triple_check
243  */
244 {
245     /* Strange macro: first one fills the err_buf, and then one can check
246      * the condition, which will print the message and increase the error
247      * counter.
248      */
249 #define CHECK(b) _low_check(b, err_buf, wi)
250     char        err_buf[256], warn_buf[STRLEN];
251     int         i, j;
252     real        dt_pcoupl;
253     t_lambda*   fep    = ir->fepvals;
254     t_expanded* expand = ir->expandedvals;
255
256     set_warning_line(wi, mdparin, -1);
257
258     if (ir->coulombtype == eelRF_NEC_UNSUPPORTED)
259     {
260         sprintf(warn_buf, "%s electrostatics is no longer supported", eel_names[eelRF_NEC_UNSUPPORTED]);
261         warning_error(wi, warn_buf);
262     }
263
264     /* BASIC CUT-OFF STUFF */
265     if (ir->rcoulomb < 0)
266     {
267         warning_error(wi, "rcoulomb should be >= 0");
268     }
269     if (ir->rvdw < 0)
270     {
271         warning_error(wi, "rvdw should be >= 0");
272     }
273     if (ir->rlist < 0 && !(ir->cutoff_scheme == ecutsVERLET && ir->verletbuf_tol > 0))
274     {
275         warning_error(wi, "rlist should be >= 0");
276     }
277     sprintf(err_buf,
278             "nstlist can not be smaller than 0. (If you were trying to use the heuristic "
279             "neighbour-list update scheme for efficient buffering for improved energy "
280             "conservation, please use the Verlet cut-off scheme instead.)");
281     CHECK(ir->nstlist < 0);
282
283     process_interaction_modifier(&ir->coulomb_modifier);
284     process_interaction_modifier(&ir->vdw_modifier);
285
286     if (ir->cutoff_scheme == ecutsGROUP)
287     {
288         gmx_fatal(FARGS,
289                   "The group cutoff scheme has been removed since GROMACS 2020. "
290                   "Please use the Verlet cutoff scheme.");
291     }
292     if (ir->cutoff_scheme == ecutsVERLET)
293     {
294         real rc_max;
295
296         /* Normal Verlet type neighbor-list, currently only limited feature support */
297         if (inputrec2nboundeddim(ir) < 3)
298         {
299             warning_error(wi, "With Verlet lists only full pbc or pbc=xy with walls is supported");
300         }
301
302         // We don't (yet) have general Verlet kernels for rcoulomb!=rvdw
303         if (ir->rcoulomb != ir->rvdw)
304         {
305             // Since we have PME coulomb + LJ cut-off kernels with rcoulomb>rvdw
306             // for PME load balancing, we can support this exception.
307             bool bUsesPmeTwinRangeKernel = (EEL_PME_EWALD(ir->coulombtype) && ir->vdwtype == evdwCUT
308                                             && ir->rcoulomb > ir->rvdw);
309             if (!bUsesPmeTwinRangeKernel)
310             {
311                 warning_error(wi,
312                               "With Verlet lists rcoulomb!=rvdw is not supported (except for "
313                               "rcoulomb>rvdw with PME electrostatics)");
314             }
315         }
316
317         if (ir->vdwtype == evdwSHIFT || ir->vdwtype == evdwSWITCH)
318         {
319             if (ir->vdw_modifier == eintmodNONE || ir->vdw_modifier == eintmodPOTSHIFT)
320             {
321                 ir->vdw_modifier = (ir->vdwtype == evdwSHIFT ? eintmodFORCESWITCH : eintmodPOTSWITCH);
322
323                 sprintf(warn_buf,
324                         "Replacing vdwtype=%s by the equivalent combination of vdwtype=%s and "
325                         "vdw_modifier=%s",
326                         evdw_names[ir->vdwtype], evdw_names[evdwCUT], eintmod_names[ir->vdw_modifier]);
327                 warning_note(wi, warn_buf);
328
329                 ir->vdwtype = evdwCUT;
330             }
331             else
332             {
333                 sprintf(warn_buf, "Unsupported combination of vdwtype=%s and vdw_modifier=%s",
334                         evdw_names[ir->vdwtype], eintmod_names[ir->vdw_modifier]);
335                 warning_error(wi, warn_buf);
336             }
337         }
338
339         if (!(ir->vdwtype == evdwCUT || ir->vdwtype == evdwPME))
340         {
341             warning_error(wi,
342                           "With Verlet lists only cut-off and PME LJ interactions are supported");
343         }
344         if (!(ir->coulombtype == eelCUT || EEL_RF(ir->coulombtype) || EEL_PME(ir->coulombtype)
345               || ir->coulombtype == eelEWALD))
346         {
347             warning_error(wi,
348                           "With Verlet lists only cut-off, reaction-field, PME and Ewald "
349                           "electrostatics are supported");
350         }
351         if (!(ir->coulomb_modifier == eintmodNONE || ir->coulomb_modifier == eintmodPOTSHIFT))
352         {
353             sprintf(warn_buf, "coulomb_modifier=%s is not supported", eintmod_names[ir->coulomb_modifier]);
354             warning_error(wi, warn_buf);
355         }
356
357         if (EEL_USER(ir->coulombtype))
358         {
359             sprintf(warn_buf, "Coulomb type %s is not supported with the verlet scheme",
360                     eel_names[ir->coulombtype]);
361             warning_error(wi, warn_buf);
362         }
363
364         if (ir->nstlist <= 0)
365         {
366             warning_error(wi, "With Verlet lists nstlist should be larger than 0");
367         }
368
369         if (ir->nstlist < 10)
370         {
371             warning_note(wi,
372                          "With Verlet lists the optimal nstlist is >= 10, with GPUs >= 20. Note "
373                          "that with the Verlet scheme, nstlist has no effect on the accuracy of "
374                          "your simulation.");
375         }
376
377         rc_max = std::max(ir->rvdw, ir->rcoulomb);
378
379         if (EI_TPI(ir->eI))
380         {
381             /* With TPI we set the pairlist cut-off later using the radius of the insterted molecule */
382             ir->verletbuf_tol = 0;
383             ir->rlist         = rc_max;
384         }
385         else if (ir->verletbuf_tol <= 0)
386         {
387             if (ir->verletbuf_tol == 0)
388             {
389                 warning_error(wi, "Can not have Verlet buffer tolerance of exactly 0");
390             }
391
392             if (ir->rlist < rc_max)
393             {
394                 warning_error(wi,
395                               "With verlet lists rlist can not be smaller than rvdw or rcoulomb");
396             }
397
398             if (ir->rlist == rc_max && ir->nstlist > 1)
399             {
400                 warning_note(
401                         wi,
402                         "rlist is equal to rvdw and/or rcoulomb: there is no explicit Verlet "
403                         "buffer. The cluster pair list does have a buffering effect, but choosing "
404                         "a larger rlist might be necessary for good energy conservation.");
405             }
406         }
407         else
408         {
409             if (ir->rlist > rc_max)
410             {
411                 warning_note(wi,
412                              "You have set rlist larger than the interaction cut-off, but you also "
413                              "have verlet-buffer-tolerance > 0. Will set rlist using "
414                              "verlet-buffer-tolerance.");
415             }
416
417             if (ir->nstlist == 1)
418             {
419                 /* No buffer required */
420                 ir->rlist = rc_max;
421             }
422             else
423             {
424                 if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
425                 {
426                     if (inputrec2nboundeddim(ir) < 3)
427                     {
428                         warning_error(wi,
429                                       "The box volume is required for calculating rlist from the "
430                                       "energy drift with verlet-buffer-tolerance > 0. You are "
431                                       "using at least one unbounded dimension, so no volume can be "
432                                       "computed. Either use a finite box, or set rlist yourself "
433                                       "together with verlet-buffer-tolerance = -1.");
434                     }
435                     /* Set rlist temporarily so we can continue processing */
436                     ir->rlist = rc_max;
437                 }
438                 else
439                 {
440                     /* Set the buffer to 5% of the cut-off */
441                     ir->rlist = (1.0 + verlet_buffer_ratio_nodynamics) * rc_max;
442                 }
443             }
444         }
445     }
446
447     /* GENERAL INTEGRATOR STUFF */
448     if (!EI_MD(ir->eI))
449     {
450         if (ir->etc != etcNO)
451         {
452             if (EI_RANDOM(ir->eI))
453             {
454                 sprintf(warn_buf,
455                         "Setting tcoupl from '%s' to 'no'. %s handles temperature coupling "
456                         "implicitly. See the documentation for more information on which "
457                         "parameters affect temperature for %s.",
458                         etcoupl_names[ir->etc], ei_names[ir->eI], ei_names[ir->eI]);
459             }
460             else
461             {
462                 sprintf(warn_buf,
463                         "Setting tcoupl from '%s' to 'no'. Temperature coupling does not apply to "
464                         "%s.",
465                         etcoupl_names[ir->etc], ei_names[ir->eI]);
466             }
467             warning_note(wi, warn_buf);
468         }
469         ir->etc = etcNO;
470     }
471     if (ir->eI == eiVVAK)
472     {
473         sprintf(warn_buf,
474                 "Integrator method %s is implemented primarily for validation purposes; for "
475                 "molecular dynamics, you should probably be using %s or %s",
476                 ei_names[eiVVAK], ei_names[eiMD], ei_names[eiVV]);
477         warning_note(wi, warn_buf);
478     }
479     if (!EI_DYNAMICS(ir->eI))
480     {
481         if (ir->epc != epcNO)
482         {
483             sprintf(warn_buf,
484                     "Setting pcoupl from '%s' to 'no'. Pressure coupling does not apply to %s.",
485                     epcoupl_names[ir->epc], ei_names[ir->eI]);
486             warning_note(wi, warn_buf);
487         }
488         ir->epc = epcNO;
489     }
490     if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
491     {
492         if (ir->nstcalcenergy < 0)
493         {
494             ir->nstcalcenergy = ir_optimal_nstcalcenergy(ir);
495             if (ir->nstenergy != 0 && ir->nstenergy < ir->nstcalcenergy)
496             {
497                 /* nstcalcenergy larger than nstener does not make sense.
498                  * We ideally want nstcalcenergy=nstener.
499                  */
500                 if (ir->nstlist > 0)
501                 {
502                     ir->nstcalcenergy = lcd(ir->nstenergy, ir->nstlist);
503                 }
504                 else
505                 {
506                     ir->nstcalcenergy = ir->nstenergy;
507                 }
508             }
509         }
510         else if ((ir->nstenergy > 0 && ir->nstcalcenergy > ir->nstenergy)
511                  || (ir->efep != efepNO && ir->fepvals->nstdhdl > 0
512                      && (ir->nstcalcenergy > ir->fepvals->nstdhdl)))
513
514         {
515             const char* nsten    = "nstenergy";
516             const char* nstdh    = "nstdhdl";
517             const char* min_name = nsten;
518             int         min_nst  = ir->nstenergy;
519
520             /* find the smallest of ( nstenergy, nstdhdl ) */
521             if (ir->efep != efepNO && ir->fepvals->nstdhdl > 0
522                 && (ir->nstenergy == 0 || ir->fepvals->nstdhdl < ir->nstenergy))
523             {
524                 min_nst  = ir->fepvals->nstdhdl;
525                 min_name = nstdh;
526             }
527             /* If the user sets nstenergy small, we should respect that */
528             sprintf(warn_buf, "Setting nstcalcenergy (%d) equal to %s (%d)", ir->nstcalcenergy,
529                     min_name, min_nst);
530             warning_note(wi, warn_buf);
531             ir->nstcalcenergy = min_nst;
532         }
533
534         if (ir->epc != epcNO)
535         {
536             if (ir->nstpcouple < 0)
537             {
538                 ir->nstpcouple = ir_optimal_nstpcouple(ir);
539             }
540         }
541
542         if (ir->nstcalcenergy > 0)
543         {
544             if (ir->efep != efepNO)
545             {
546                 /* nstdhdl should be a multiple of nstcalcenergy */
547                 check_nst("nstcalcenergy", ir->nstcalcenergy, "nstdhdl", &ir->fepvals->nstdhdl, wi);
548             }
549             if (ir->bExpanded)
550             {
551                 /* nstexpanded should be a multiple of nstcalcenergy */
552                 check_nst("nstcalcenergy", ir->nstcalcenergy, "nstexpanded",
553                           &ir->expandedvals->nstexpanded, wi);
554             }
555             /* for storing exact averages nstenergy should be
556              * a multiple of nstcalcenergy
557              */
558             check_nst("nstcalcenergy", ir->nstcalcenergy, "nstenergy", &ir->nstenergy, wi);
559         }
560
561         // Inquire all MdModules, if their parameters match with the energy
562         // calculation frequency
563         gmx::EnergyCalculationFrequencyErrors energyCalculationFrequencyErrors(ir->nstcalcenergy);
564         mdModulesNotifier.notifier_.notify(&energyCalculationFrequencyErrors);
565
566         // Emit all errors from the energy calculation frequency checks
567         for (const std::string& energyFrequencyErrorMessage :
568              energyCalculationFrequencyErrors.errorMessages())
569         {
570             warning_error(wi, energyFrequencyErrorMessage);
571         }
572     }
573
574     if (ir->nsteps == 0 && !ir->bContinuation)
575     {
576         warning_note(wi,
577                      "For a correct single-point energy evaluation with nsteps = 0, use "
578                      "continuation = yes to avoid constraining the input coordinates.");
579     }
580
581     /* LD STUFF */
582     if ((EI_SD(ir->eI) || ir->eI == eiBD) && ir->bContinuation && ir->ld_seed != -1)
583     {
584         warning_note(wi,
585                      "You are doing a continuation with SD or BD, make sure that ld_seed is "
586                      "different from the previous run (using ld_seed=-1 will ensure this)");
587     }
588
589     /* TPI STUFF */
590     if (EI_TPI(ir->eI))
591     {
592         sprintf(err_buf, "TPI only works with pbc = %s", epbc_names[epbcXYZ]);
593         CHECK(ir->ePBC != epbcXYZ);
594         sprintf(err_buf, "with TPI nstlist should be larger than zero");
595         CHECK(ir->nstlist <= 0);
596         sprintf(err_buf, "TPI does not work with full electrostatics other than PME");
597         CHECK(EEL_FULL(ir->coulombtype) && !EEL_PME(ir->coulombtype));
598     }
599
600     /* SHAKE / LINCS */
601     if ((opts->nshake > 0) && (opts->bMorse))
602     {
603         sprintf(warn_buf, "Using morse bond-potentials while constraining bonds is useless");
604         warning(wi, warn_buf);
605     }
606
607     if ((EI_SD(ir->eI) || ir->eI == eiBD) && ir->bContinuation && ir->ld_seed != -1)
608     {
609         warning_note(wi,
610                      "You are doing a continuation with SD or BD, make sure that ld_seed is "
611                      "different from the previous run (using ld_seed=-1 will ensure this)");
612     }
613     /* verify simulated tempering options */
614
615     if (ir->bSimTemp)
616     {
617         bool bAllTempZero = TRUE;
618         for (i = 0; i < fep->n_lambda; i++)
619         {
620             sprintf(err_buf, "Entry %d for %s must be between 0 and 1, instead is %g", i,
621                     efpt_names[efptTEMPERATURE], fep->all_lambda[efptTEMPERATURE][i]);
622             CHECK((fep->all_lambda[efptTEMPERATURE][i] < 0) || (fep->all_lambda[efptTEMPERATURE][i] > 1));
623             if (fep->all_lambda[efptTEMPERATURE][i] > 0)
624             {
625                 bAllTempZero = FALSE;
626             }
627         }
628         sprintf(err_buf, "if simulated tempering is on, temperature-lambdas may not be all zero");
629         CHECK(bAllTempZero == TRUE);
630
631         sprintf(err_buf, "Simulated tempering is currently only compatible with md-vv");
632         CHECK(ir->eI != eiVV);
633
634         /* check compatability of the temperature coupling with simulated tempering */
635
636         if (ir->etc == etcNOSEHOOVER)
637         {
638             sprintf(warn_buf,
639                     "Nose-Hoover based temperature control such as [%s] my not be "
640                     "entirelyconsistent with simulated tempering",
641                     etcoupl_names[ir->etc]);
642             warning_note(wi, warn_buf);
643         }
644
645         /* check that the temperatures make sense */
646
647         sprintf(err_buf,
648                 "Higher simulated tempering temperature (%g) must be >= than the simulated "
649                 "tempering lower temperature (%g)",
650                 ir->simtempvals->simtemp_high, ir->simtempvals->simtemp_low);
651         CHECK(ir->simtempvals->simtemp_high <= ir->simtempvals->simtemp_low);
652
653         sprintf(err_buf, "Higher simulated tempering temperature (%g) must be >= zero",
654                 ir->simtempvals->simtemp_high);
655         CHECK(ir->simtempvals->simtemp_high <= 0);
656
657         sprintf(err_buf, "Lower simulated tempering temperature (%g) must be >= zero",
658                 ir->simtempvals->simtemp_low);
659         CHECK(ir->simtempvals->simtemp_low <= 0);
660     }
661
662     /* verify free energy options */
663
664     if (ir->efep != efepNO)
665     {
666         fep = ir->fepvals;
667         sprintf(err_buf, "The soft-core power is %d and can only be 1 or 2", fep->sc_power);
668         CHECK(fep->sc_alpha != 0 && fep->sc_power != 1 && fep->sc_power != 2);
669
670         sprintf(err_buf, "The soft-core sc-r-power is %d and can only be 6 or 48",
671                 static_cast<int>(fep->sc_r_power));
672         CHECK(fep->sc_alpha != 0 && fep->sc_r_power != 6.0 && fep->sc_r_power != 48.0);
673
674         sprintf(err_buf,
675                 "Can't use positive delta-lambda (%g) if initial state/lambda does not start at "
676                 "zero",
677                 fep->delta_lambda);
678         CHECK(fep->delta_lambda > 0 && ((fep->init_fep_state > 0) || (fep->init_lambda > 0)));
679
680         sprintf(err_buf, "Can't use positive delta-lambda (%g) with expanded ensemble simulations",
681                 fep->delta_lambda);
682         CHECK(fep->delta_lambda > 0 && (ir->efep == efepEXPANDED));
683
684         sprintf(err_buf, "Can only use expanded ensemble with md-vv (for now)");
685         CHECK(!(EI_VV(ir->eI)) && (ir->efep == efepEXPANDED));
686
687         sprintf(err_buf, "Free-energy not implemented for Ewald");
688         CHECK(ir->coulombtype == eelEWALD);
689
690         /* check validty of lambda inputs */
691         if (fep->n_lambda == 0)
692         {
693             /* Clear output in case of no states:*/
694             sprintf(err_buf, "init-lambda-state set to %d: no lambda states are defined.",
695                     fep->init_fep_state);
696             CHECK((fep->init_fep_state >= 0) && (fep->n_lambda == 0));
697         }
698         else
699         {
700             sprintf(err_buf, "initial thermodynamic state %d does not exist, only goes to %d",
701                     fep->init_fep_state, fep->n_lambda - 1);
702             CHECK((fep->init_fep_state >= fep->n_lambda));
703         }
704
705         sprintf(err_buf,
706                 "Lambda state must be set, either with init-lambda-state or with init-lambda");
707         CHECK((fep->init_fep_state < 0) && (fep->init_lambda < 0));
708
709         sprintf(err_buf,
710                 "init-lambda=%g while init-lambda-state=%d. Lambda state must be set either with "
711                 "init-lambda-state or with init-lambda, but not both",
712                 fep->init_lambda, fep->init_fep_state);
713         CHECK((fep->init_fep_state >= 0) && (fep->init_lambda >= 0));
714
715
716         if ((fep->init_lambda >= 0) && (fep->delta_lambda == 0))
717         {
718             int n_lambda_terms;
719             n_lambda_terms = 0;
720             for (i = 0; i < efptNR; i++)
721             {
722                 if (fep->separate_dvdl[i])
723                 {
724                     n_lambda_terms++;
725                 }
726             }
727             if (n_lambda_terms > 1)
728             {
729                 sprintf(warn_buf,
730                         "If lambda vector states (fep-lambdas, coul-lambdas etc.) are set, don't "
731                         "use init-lambda to set lambda state (except for slow growth). Use "
732                         "init-lambda-state instead.");
733                 warning(wi, warn_buf);
734             }
735
736             if (n_lambda_terms < 2 && fep->n_lambda > 0)
737             {
738                 warning_note(wi,
739                              "init-lambda is deprecated for setting lambda state (except for slow "
740                              "growth). Use init-lambda-state instead.");
741             }
742         }
743
744         for (j = 0; j < efptNR; j++)
745         {
746             for (i = 0; i < fep->n_lambda; i++)
747             {
748                 sprintf(err_buf, "Entry %d for %s must be between 0 and 1, instead is %g", i,
749                         efpt_names[j], fep->all_lambda[j][i]);
750                 CHECK((fep->all_lambda[j][i] < 0) || (fep->all_lambda[j][i] > 1));
751             }
752         }
753
754         if ((fep->sc_alpha > 0) && (!fep->bScCoul))
755         {
756             for (i = 0; i < fep->n_lambda; i++)
757             {
758                 sprintf(err_buf,
759                         "For state %d, vdw-lambdas (%f) is changing with vdw softcore, while "
760                         "coul-lambdas (%f) is nonzero without coulomb softcore: this will lead to "
761                         "crashes, and is not supported.",
762                         i, fep->all_lambda[efptVDW][i], fep->all_lambda[efptCOUL][i]);
763                 CHECK((fep->sc_alpha > 0)
764                       && (((fep->all_lambda[efptCOUL][i] > 0.0) && (fep->all_lambda[efptCOUL][i] < 1.0))
765                           && ((fep->all_lambda[efptVDW][i] > 0.0) && (fep->all_lambda[efptVDW][i] < 1.0))));
766             }
767         }
768
769         if ((fep->bScCoul) && (EEL_PME(ir->coulombtype)))
770         {
771             real sigma, lambda, r_sc;
772
773             sigma = 0.34;
774             /* Maximum estimate for A and B charges equal with lambda power 1 */
775             lambda = 0.5;
776             r_sc = std::pow(lambda * fep->sc_alpha * std::pow(sigma / ir->rcoulomb, fep->sc_r_power) + 1.0,
777                             1.0 / fep->sc_r_power);
778             sprintf(warn_buf,
779                     "With PME there is a minor soft core effect present at the cut-off, "
780                     "proportional to (LJsigma/rcoulomb)^%g. This could have a minor effect on "
781                     "energy conservation, but usually other effects dominate. With a common sigma "
782                     "value of %g nm the fraction of the particle-particle potential at the cut-off "
783                     "at lambda=%g is around %.1e, while ewald-rtol is %.1e.",
784                     fep->sc_r_power, sigma, lambda, r_sc - 1.0, ir->ewald_rtol);
785             warning_note(wi, warn_buf);
786         }
787
788         /*  Free Energy Checks -- In an ideal world, slow growth and FEP would
789             be treated differently, but that's the next step */
790
791         for (i = 0; i < efptNR; i++)
792         {
793             for (j = 0; j < fep->n_lambda; j++)
794             {
795                 sprintf(err_buf, "%s[%d] must be between 0 and 1", efpt_names[i], j);
796                 CHECK((fep->all_lambda[i][j] < 0) || (fep->all_lambda[i][j] > 1));
797             }
798         }
799     }
800
801     if ((ir->bSimTemp) || (ir->efep == efepEXPANDED))
802     {
803         fep = ir->fepvals;
804
805         /* checking equilibration of weights inputs for validity */
806
807         sprintf(err_buf,
808                 "weight-equil-number-all-lambda (%d) is ignored if lmc-weights-equil is not equal "
809                 "to %s",
810                 expand->equil_n_at_lam, elmceq_names[elmceqNUMATLAM]);
811         CHECK((expand->equil_n_at_lam > 0) && (expand->elmceq != elmceqNUMATLAM));
812
813         sprintf(err_buf,
814                 "weight-equil-number-samples (%d) is ignored if lmc-weights-equil is not equal to "
815                 "%s",
816                 expand->equil_samples, elmceq_names[elmceqSAMPLES]);
817         CHECK((expand->equil_samples > 0) && (expand->elmceq != elmceqSAMPLES));
818
819         sprintf(err_buf,
820                 "weight-equil-number-steps (%d) is ignored if lmc-weights-equil is not equal to %s",
821                 expand->equil_steps, elmceq_names[elmceqSTEPS]);
822         CHECK((expand->equil_steps > 0) && (expand->elmceq != elmceqSTEPS));
823
824         sprintf(err_buf,
825                 "weight-equil-wl-delta (%d) is ignored if lmc-weights-equil is not equal to %s",
826                 expand->equil_samples, elmceq_names[elmceqWLDELTA]);
827         CHECK((expand->equil_wl_delta > 0) && (expand->elmceq != elmceqWLDELTA));
828
829         sprintf(err_buf,
830                 "weight-equil-count-ratio (%f) is ignored if lmc-weights-equil is not equal to %s",
831                 expand->equil_ratio, elmceq_names[elmceqRATIO]);
832         CHECK((expand->equil_ratio > 0) && (expand->elmceq != elmceqRATIO));
833
834         sprintf(err_buf,
835                 "weight-equil-number-all-lambda (%d) must be a positive integer if "
836                 "lmc-weights-equil=%s",
837                 expand->equil_n_at_lam, elmceq_names[elmceqNUMATLAM]);
838         CHECK((expand->equil_n_at_lam <= 0) && (expand->elmceq == elmceqNUMATLAM));
839
840         sprintf(err_buf,
841                 "weight-equil-number-samples (%d) must be a positive integer if "
842                 "lmc-weights-equil=%s",
843                 expand->equil_samples, elmceq_names[elmceqSAMPLES]);
844         CHECK((expand->equil_samples <= 0) && (expand->elmceq == elmceqSAMPLES));
845
846         sprintf(err_buf,
847                 "weight-equil-number-steps (%d) must be a positive integer if lmc-weights-equil=%s",
848                 expand->equil_steps, elmceq_names[elmceqSTEPS]);
849         CHECK((expand->equil_steps <= 0) && (expand->elmceq == elmceqSTEPS));
850
851         sprintf(err_buf, "weight-equil-wl-delta (%f) must be > 0 if lmc-weights-equil=%s",
852                 expand->equil_wl_delta, elmceq_names[elmceqWLDELTA]);
853         CHECK((expand->equil_wl_delta <= 0) && (expand->elmceq == elmceqWLDELTA));
854
855         sprintf(err_buf, "weight-equil-count-ratio (%f) must be > 0 if lmc-weights-equil=%s",
856                 expand->equil_ratio, elmceq_names[elmceqRATIO]);
857         CHECK((expand->equil_ratio <= 0) && (expand->elmceq == elmceqRATIO));
858
859         sprintf(err_buf, "lmc-weights-equil=%s only possible when lmc-stats = %s or lmc-stats %s",
860                 elmceq_names[elmceqWLDELTA], elamstats_names[elamstatsWL], elamstats_names[elamstatsWWL]);
861         CHECK((expand->elmceq == elmceqWLDELTA) && (!EWL(expand->elamstats)));
862
863         sprintf(err_buf, "lmc-repeats (%d) must be greater than 0", expand->lmc_repeats);
864         CHECK((expand->lmc_repeats <= 0));
865         sprintf(err_buf, "minimum-var-min (%d) must be greater than 0", expand->minvarmin);
866         CHECK((expand->minvarmin <= 0));
867         sprintf(err_buf, "weight-c-range (%d) must be greater or equal to 0", expand->c_range);
868         CHECK((expand->c_range < 0));
869         sprintf(err_buf,
870                 "init-lambda-state (%d) must be zero if lmc-forced-nstart (%d)> 0 and lmc-move != "
871                 "'no'",
872                 fep->init_fep_state, expand->lmc_forced_nstart);
873         CHECK((fep->init_fep_state != 0) && (expand->lmc_forced_nstart > 0)
874               && (expand->elmcmove != elmcmoveNO));
875         sprintf(err_buf, "lmc-forced-nstart (%d) must not be negative", expand->lmc_forced_nstart);
876         CHECK((expand->lmc_forced_nstart < 0));
877         sprintf(err_buf, "init-lambda-state (%d) must be in the interval [0,number of lambdas)",
878                 fep->init_fep_state);
879         CHECK((fep->init_fep_state < 0) || (fep->init_fep_state >= fep->n_lambda));
880
881         sprintf(err_buf, "init-wl-delta (%f) must be greater than or equal to 0", expand->init_wl_delta);
882         CHECK((expand->init_wl_delta < 0));
883         sprintf(err_buf, "wl-ratio (%f) must be between 0 and 1", expand->wl_ratio);
884         CHECK((expand->wl_ratio <= 0) || (expand->wl_ratio >= 1));
885         sprintf(err_buf, "wl-scale (%f) must be between 0 and 1", expand->wl_scale);
886         CHECK((expand->wl_scale <= 0) || (expand->wl_scale >= 1));
887
888         /* if there is no temperature control, we need to specify an MC temperature */
889         if (!integratorHasReferenceTemperature(ir) && (expand->elmcmove != elmcmoveNO)
890             && (expand->mc_temp <= 0.0))
891         {
892             sprintf(err_buf,
893                     "If there is no temperature control, and lmc-mcmove!='no', mc_temp must be set "
894                     "to a positive number");
895             warning_error(wi, err_buf);
896         }
897         if (expand->nstTij > 0)
898         {
899             sprintf(err_buf, "nstlog must be non-zero");
900             CHECK(ir->nstlog == 0);
901             // Avoid modulus by zero in the case that already triggered an error exit.
902             if (ir->nstlog != 0)
903             {
904                 sprintf(err_buf,
905                         "nst-transition-matrix (%d) must be an integer multiple of nstlog (%d)",
906                         expand->nstTij, ir->nstlog);
907                 CHECK((expand->nstTij % ir->nstlog) != 0);
908             }
909         }
910     }
911
912     /* PBC/WALLS */
913     sprintf(err_buf, "walls only work with pbc=%s", epbc_names[epbcXY]);
914     CHECK(ir->nwall && ir->ePBC != epbcXY);
915
916     /* VACUUM STUFF */
917     if (ir->ePBC != epbcXYZ && ir->nwall != 2)
918     {
919         if (ir->ePBC == epbcNONE)
920         {
921             if (ir->epc != epcNO)
922             {
923                 warning(wi, "Turning off pressure coupling for vacuum system");
924                 ir->epc = epcNO;
925             }
926         }
927         else
928         {
929             sprintf(err_buf, "Can not have pressure coupling with pbc=%s", epbc_names[ir->ePBC]);
930             CHECK(ir->epc != epcNO);
931         }
932         sprintf(err_buf, "Can not have Ewald with pbc=%s", epbc_names[ir->ePBC]);
933         CHECK(EEL_FULL(ir->coulombtype));
934
935         sprintf(err_buf, "Can not have dispersion correction with pbc=%s", epbc_names[ir->ePBC]);
936         CHECK(ir->eDispCorr != edispcNO);
937     }
938
939     if (ir->rlist == 0.0)
940     {
941         sprintf(err_buf,
942                 "can only have neighborlist cut-off zero (=infinite)\n"
943                 "with coulombtype = %s or coulombtype = %s\n"
944                 "without periodic boundary conditions (pbc = %s) and\n"
945                 "rcoulomb and rvdw set to zero",
946                 eel_names[eelCUT], eel_names[eelUSER], epbc_names[epbcNONE]);
947         CHECK(((ir->coulombtype != eelCUT) && (ir->coulombtype != eelUSER))
948               || (ir->ePBC != epbcNONE) || (ir->rcoulomb != 0.0) || (ir->rvdw != 0.0));
949
950         if (ir->nstlist > 0)
951         {
952             warning_note(wi,
953                          "Simulating without cut-offs can be (slightly) faster with nstlist=0, "
954                          "nstype=simple and only one MPI rank");
955         }
956     }
957
958     /* COMM STUFF */
959     if (ir->nstcomm == 0)
960     {
961         // TODO Change this behaviour. There should be exactly one way
962         // to turn off an algorithm.
963         ir->comm_mode = ecmNO;
964     }
965     if (ir->comm_mode != ecmNO)
966     {
967         if (ir->nstcomm < 0)
968         {
969             // TODO Such input was once valid. Now that we've been
970             // helpful for a few years, we should reject such input,
971             // lest we have to support every historical decision
972             // forever.
973             warning(wi,
974                     "If you want to remove the rotation around the center of mass, you should set "
975                     "comm_mode = Angular instead of setting nstcomm < 0. nstcomm is modified to "
976                     "its absolute value");
977             ir->nstcomm = abs(ir->nstcomm);
978         }
979
980         if (ir->nstcalcenergy > 0 && ir->nstcomm < ir->nstcalcenergy)
981         {
982             warning_note(wi,
983                          "nstcomm < nstcalcenergy defeats the purpose of nstcalcenergy, setting "
984                          "nstcomm to nstcalcenergy");
985             ir->nstcomm = ir->nstcalcenergy;
986         }
987
988         if (ir->comm_mode == ecmANGULAR)
989         {
990             sprintf(err_buf,
991                     "Can not remove the rotation around the center of mass with periodic "
992                     "molecules");
993             CHECK(ir->bPeriodicMols);
994             if (ir->ePBC != epbcNONE)
995             {
996                 warning(wi,
997                         "Removing the rotation around the center of mass in a periodic system, "
998                         "this can lead to artifacts. Only use this on a single (cluster of) "
999                         "molecules. This cluster should not cross periodic boundaries.");
1000             }
1001         }
1002     }
1003
1004     if (EI_STATE_VELOCITY(ir->eI) && !EI_SD(ir->eI) && ir->ePBC == epbcNONE && ir->comm_mode != ecmANGULAR)
1005     {
1006         sprintf(warn_buf,
1007                 "Tumbling and flying ice-cubes: We are not removing rotation around center of mass "
1008                 "in a non-periodic system. You should probably set comm_mode = ANGULAR or use "
1009                 "integrator = %s.",
1010                 ei_names[eiSD1]);
1011         warning_note(wi, warn_buf);
1012     }
1013
1014     /* TEMPERATURE COUPLING */
1015     if (ir->etc == etcYES)
1016     {
1017         ir->etc = etcBERENDSEN;
1018         warning_note(wi,
1019                      "Old option for temperature coupling given: "
1020                      "changing \"yes\" to \"Berendsen\"\n");
1021     }
1022
1023     if ((ir->etc == etcNOSEHOOVER) || (ir->epc == epcMTTK))
1024     {
1025         if (ir->opts.nhchainlength < 1)
1026         {
1027             sprintf(warn_buf,
1028                     "number of Nose-Hoover chains (currently %d) cannot be less than 1,reset to "
1029                     "1\n",
1030                     ir->opts.nhchainlength);
1031             ir->opts.nhchainlength = 1;
1032             warning(wi, warn_buf);
1033         }
1034
1035         if (ir->etc == etcNOSEHOOVER && !EI_VV(ir->eI) && ir->opts.nhchainlength > 1)
1036         {
1037             warning_note(
1038                     wi,
1039                     "leapfrog does not yet support Nose-Hoover chains, nhchainlength reset to 1");
1040             ir->opts.nhchainlength = 1;
1041         }
1042     }
1043     else
1044     {
1045         ir->opts.nhchainlength = 0;
1046     }
1047
1048     if (ir->eI == eiVVAK)
1049     {
1050         sprintf(err_buf,
1051                 "%s implemented primarily for validation, and requires nsttcouple = 1 and "
1052                 "nstpcouple = 1.",
1053                 ei_names[eiVVAK]);
1054         CHECK((ir->nsttcouple != 1) || (ir->nstpcouple != 1));
1055     }
1056
1057     if (ETC_ANDERSEN(ir->etc))
1058     {
1059         sprintf(err_buf, "%s temperature control not supported for integrator %s.",
1060                 etcoupl_names[ir->etc], ei_names[ir->eI]);
1061         CHECK(!(EI_VV(ir->eI)));
1062
1063         if (ir->nstcomm > 0 && (ir->etc == etcANDERSEN))
1064         {
1065             sprintf(warn_buf,
1066                     "Center of mass removal not necessary for %s.  All velocities of coupled "
1067                     "groups are rerandomized periodically, so flying ice cube errors will not "
1068                     "occur.",
1069                     etcoupl_names[ir->etc]);
1070             warning_note(wi, warn_buf);
1071         }
1072
1073         sprintf(err_buf,
1074                 "nstcomm must be 1, not %d for %s, as velocities of atoms in coupled groups are "
1075                 "randomized every time step",
1076                 ir->nstcomm, etcoupl_names[ir->etc]);
1077         CHECK(ir->nstcomm > 1 && (ir->etc == etcANDERSEN));
1078     }
1079
1080     if (ir->etc == etcBERENDSEN)
1081     {
1082         sprintf(warn_buf,
1083                 "The %s thermostat does not generate the correct kinetic energy distribution. You "
1084                 "might want to consider using the %s thermostat.",
1085                 ETCOUPLTYPE(ir->etc), ETCOUPLTYPE(etcVRESCALE));
1086         warning_note(wi, warn_buf);
1087     }
1088
1089     if ((ir->etc == etcNOSEHOOVER || ETC_ANDERSEN(ir->etc)) && ir->epc == epcBERENDSEN)
1090     {
1091         sprintf(warn_buf,
1092                 "Using Berendsen pressure coupling invalidates the "
1093                 "true ensemble for the thermostat");
1094         warning(wi, warn_buf);
1095     }
1096
1097     /* PRESSURE COUPLING */
1098     if (ir->epc == epcISOTROPIC)
1099     {
1100         ir->epc = epcBERENDSEN;
1101         warning_note(wi,
1102                      "Old option for pressure coupling given: "
1103                      "changing \"Isotropic\" to \"Berendsen\"\n");
1104     }
1105
1106     if (ir->epc != epcNO)
1107     {
1108         dt_pcoupl = ir->nstpcouple * ir->delta_t;
1109
1110         sprintf(err_buf, "tau-p must be > 0 instead of %g\n", ir->tau_p);
1111         CHECK(ir->tau_p <= 0);
1112
1113         if (ir->tau_p / dt_pcoupl < pcouple_min_integration_steps(ir->epc) - 10 * GMX_REAL_EPS)
1114         {
1115             sprintf(warn_buf,
1116                     "For proper integration of the %s barostat, tau-p (%g) should be at least %d "
1117                     "times larger than nstpcouple*dt (%g)",
1118                     EPCOUPLTYPE(ir->epc), ir->tau_p, pcouple_min_integration_steps(ir->epc), dt_pcoupl);
1119             warning(wi, warn_buf);
1120         }
1121
1122         sprintf(err_buf,
1123                 "compressibility must be > 0 when using pressure"
1124                 " coupling %s\n",
1125                 EPCOUPLTYPE(ir->epc));
1126         CHECK(ir->compress[XX][XX] < 0 || ir->compress[YY][YY] < 0 || ir->compress[ZZ][ZZ] < 0
1127               || (trace(ir->compress) == 0 && ir->compress[YY][XX] <= 0 && ir->compress[ZZ][XX] <= 0
1128                   && ir->compress[ZZ][YY] <= 0));
1129
1130         if (epcPARRINELLORAHMAN == ir->epc && opts->bGenVel)
1131         {
1132             sprintf(warn_buf,
1133                     "You are generating velocities so I am assuming you "
1134                     "are equilibrating a system. You are using "
1135                     "%s pressure coupling, but this can be "
1136                     "unstable for equilibration. If your system crashes, try "
1137                     "equilibrating first with Berendsen pressure coupling. If "
1138                     "you are not equilibrating the system, you can probably "
1139                     "ignore this warning.",
1140                     epcoupl_names[ir->epc]);
1141             warning(wi, warn_buf);
1142         }
1143     }
1144
1145     if (!EI_VV(ir->eI))
1146     {
1147         if (ir->epc == epcMTTK)
1148         {
1149             warning_error(wi, "MTTK pressure coupling requires a Velocity-verlet integrator");
1150         }
1151     }
1152
1153     /* ELECTROSTATICS */
1154     /* More checks are in triple check (grompp.c) */
1155
1156     if (ir->coulombtype == eelSWITCH)
1157     {
1158         sprintf(warn_buf,
1159                 "coulombtype = %s is only for testing purposes and can lead to serious "
1160                 "artifacts, advice: use coulombtype = %s",
1161                 eel_names[ir->coulombtype], eel_names[eelRF_ZERO]);
1162         warning(wi, warn_buf);
1163     }
1164
1165     if (EEL_RF(ir->coulombtype) && ir->epsilon_rf == 1 && ir->epsilon_r != 1)
1166     {
1167         sprintf(warn_buf,
1168                 "epsilon-r = %g and epsilon-rf = 1 with reaction field, proceeding assuming old "
1169                 "format and exchanging epsilon-r and epsilon-rf",
1170                 ir->epsilon_r);
1171         warning(wi, warn_buf);
1172         ir->epsilon_rf = ir->epsilon_r;
1173         ir->epsilon_r  = 1.0;
1174     }
1175
1176     if (ir->epsilon_r == 0)
1177     {
1178         sprintf(err_buf,
1179                 "It is pointless to use long-range electrostatics with infinite relative "
1180                 "permittivity."
1181                 "Since you are effectively turning of electrostatics, a plain cutoff will be much "
1182                 "faster.");
1183         CHECK(EEL_FULL(ir->coulombtype));
1184     }
1185
1186     if (getenv("GMX_DO_GALACTIC_DYNAMICS") == nullptr)
1187     {
1188         sprintf(err_buf, "epsilon-r must be >= 0 instead of %g\n", ir->epsilon_r);
1189         CHECK(ir->epsilon_r < 0);
1190     }
1191
1192     if (EEL_RF(ir->coulombtype))
1193     {
1194         /* reaction field (at the cut-off) */
1195
1196         if (ir->coulombtype == eelRF_ZERO && ir->epsilon_rf != 0)
1197         {
1198             sprintf(warn_buf,
1199                     "With coulombtype = %s, epsilon-rf must be 0, assuming you meant epsilon_rf=0",
1200                     eel_names[ir->coulombtype]);
1201             warning(wi, warn_buf);
1202             ir->epsilon_rf = 0.0;
1203         }
1204
1205         sprintf(err_buf, "epsilon-rf must be >= epsilon-r");
1206         CHECK((ir->epsilon_rf < ir->epsilon_r && ir->epsilon_rf != 0) || (ir->epsilon_r == 0));
1207         if (ir->epsilon_rf == ir->epsilon_r)
1208         {
1209             sprintf(warn_buf, "Using epsilon-rf = epsilon-r with %s does not make sense",
1210                     eel_names[ir->coulombtype]);
1211             warning(wi, warn_buf);
1212         }
1213     }
1214     /* Allow rlist>rcoulomb for tabulated long range stuff. This just
1215      * means the interaction is zero outside rcoulomb, but it helps to
1216      * provide accurate energy conservation.
1217      */
1218     if (ir_coulomb_might_be_zero_at_cutoff(ir))
1219     {
1220         if (ir_coulomb_switched(ir))
1221         {
1222             sprintf(err_buf,
1223                     "With coulombtype = %s rcoulomb_switch must be < rcoulomb. Or, better: Use the "
1224                     "potential modifier options!",
1225                     eel_names[ir->coulombtype]);
1226             CHECK(ir->rcoulomb_switch >= ir->rcoulomb);
1227         }
1228     }
1229
1230     if (ir->coulombtype == eelSWITCH || ir->coulombtype == eelSHIFT)
1231     {
1232         sprintf(err_buf,
1233                 "Explicit switch/shift coulomb interactions cannot be used in combination with a "
1234                 "secondary coulomb-modifier.");
1235         CHECK(ir->coulomb_modifier != eintmodNONE);
1236     }
1237     if (ir->vdwtype == evdwSWITCH || ir->vdwtype == evdwSHIFT)
1238     {
1239         sprintf(err_buf,
1240                 "Explicit switch/shift vdw interactions cannot be used in combination with a "
1241                 "secondary vdw-modifier.");
1242         CHECK(ir->vdw_modifier != eintmodNONE);
1243     }
1244
1245     if (ir->coulombtype == eelSWITCH || ir->coulombtype == eelSHIFT || ir->vdwtype == evdwSWITCH
1246         || ir->vdwtype == evdwSHIFT)
1247     {
1248         sprintf(warn_buf,
1249                 "The switch/shift interaction settings are just for compatibility; you will get "
1250                 "better "
1251                 "performance from applying potential modifiers to your interactions!\n");
1252         warning_note(wi, warn_buf);
1253     }
1254
1255     if (ir->coulombtype == eelPMESWITCH || ir->coulomb_modifier == eintmodPOTSWITCH)
1256     {
1257         if (ir->rcoulomb_switch / ir->rcoulomb < 0.9499)
1258         {
1259             real percentage = 100 * (ir->rcoulomb - ir->rcoulomb_switch) / ir->rcoulomb;
1260             sprintf(warn_buf,
1261                     "The switching range should be 5%% or less (currently %.2f%% using a switching "
1262                     "range of %4f-%4f) for accurate electrostatic energies, energy conservation "
1263                     "will be good regardless, since ewald_rtol = %g.",
1264                     percentage, ir->rcoulomb_switch, ir->rcoulomb, ir->ewald_rtol);
1265             warning(wi, warn_buf);
1266         }
1267     }
1268
1269     if (ir->vdwtype == evdwSWITCH || ir->vdw_modifier == eintmodPOTSWITCH)
1270     {
1271         if (ir->rvdw_switch == 0)
1272         {
1273             sprintf(warn_buf,
1274                     "rvdw-switch is equal 0 even though you are using a switched Lennard-Jones "
1275                     "potential.  This suggests it was not set in the mdp, which can lead to large "
1276                     "energy errors.  In GROMACS, 0.05 to 0.1 nm is often a reasonable vdw "
1277                     "switching range.");
1278             warning(wi, warn_buf);
1279         }
1280     }
1281
1282     if (EEL_FULL(ir->coulombtype))
1283     {
1284         if (ir->coulombtype == eelPMESWITCH || ir->coulombtype == eelPMEUSER
1285             || ir->coulombtype == eelPMEUSERSWITCH)
1286         {
1287             sprintf(err_buf, "With coulombtype = %s, rcoulomb must be <= rlist",
1288                     eel_names[ir->coulombtype]);
1289             CHECK(ir->rcoulomb > ir->rlist);
1290         }
1291     }
1292
1293     if (EEL_PME(ir->coulombtype) || EVDW_PME(ir->vdwtype))
1294     {
1295         // TODO: Move these checks into the ewald module with the options class
1296         int orderMin = 3;
1297         int orderMax = (ir->coulombtype == eelP3M_AD ? 8 : 12);
1298
1299         if (ir->pme_order < orderMin || ir->pme_order > orderMax)
1300         {
1301             sprintf(warn_buf, "With coulombtype = %s, you should have %d <= pme-order <= %d",
1302                     eel_names[ir->coulombtype], orderMin, orderMax);
1303             warning_error(wi, warn_buf);
1304         }
1305     }
1306
1307     if (ir->nwall == 2 && EEL_FULL(ir->coulombtype))
1308     {
1309         if (ir->ewald_geometry == eewg3D)
1310         {
1311             sprintf(warn_buf, "With pbc=%s you should use ewald-geometry=%s", epbc_names[ir->ePBC],
1312                     eewg_names[eewg3DC]);
1313             warning(wi, warn_buf);
1314         }
1315         /* This check avoids extra pbc coding for exclusion corrections */
1316         sprintf(err_buf, "wall-ewald-zfac should be >= 2");
1317         CHECK(ir->wall_ewald_zfac < 2);
1318     }
1319     if ((ir->ewald_geometry == eewg3DC) && (ir->ePBC != epbcXY) && EEL_FULL(ir->coulombtype))
1320     {
1321         sprintf(warn_buf, "With %s and ewald_geometry = %s you should use pbc = %s",
1322                 eel_names[ir->coulombtype], eewg_names[eewg3DC], epbc_names[epbcXY]);
1323         warning(wi, warn_buf);
1324     }
1325     if ((ir->epsilon_surface != 0) && EEL_FULL(ir->coulombtype))
1326     {
1327         sprintf(err_buf, "Cannot have periodic molecules with epsilon_surface > 0");
1328         CHECK(ir->bPeriodicMols);
1329         sprintf(warn_buf, "With epsilon_surface > 0 all molecules should be neutral.");
1330         warning_note(wi, warn_buf);
1331         sprintf(warn_buf,
1332                 "With epsilon_surface > 0 you can only use domain decomposition "
1333                 "when there are only small molecules with all bonds constrained (mdrun will check "
1334                 "for this).");
1335         warning_note(wi, warn_buf);
1336     }
1337
1338     if (ir_vdw_switched(ir))
1339     {
1340         sprintf(err_buf, "With switched vdw forces or potentials, rvdw-switch must be < rvdw");
1341         CHECK(ir->rvdw_switch >= ir->rvdw);
1342
1343         if (ir->rvdw_switch < 0.5 * ir->rvdw)
1344         {
1345             sprintf(warn_buf,
1346                     "You are applying a switch function to vdw forces or potentials from %g to %g "
1347                     "nm, which is more than half the interaction range, whereas switch functions "
1348                     "are intended to act only close to the cut-off.",
1349                     ir->rvdw_switch, ir->rvdw);
1350             warning_note(wi, warn_buf);
1351         }
1352     }
1353
1354     if (ir->vdwtype == evdwPME)
1355     {
1356         if (!(ir->vdw_modifier == eintmodNONE || ir->vdw_modifier == eintmodPOTSHIFT))
1357         {
1358             sprintf(err_buf, "With vdwtype = %s, the only supported modifiers are %s and %s",
1359                     evdw_names[ir->vdwtype], eintmod_names[eintmodPOTSHIFT], eintmod_names[eintmodNONE]);
1360             warning_error(wi, err_buf);
1361         }
1362     }
1363
1364     if (ir->vdwtype == evdwUSER && ir->eDispCorr != edispcNO)
1365     {
1366         warning_note(wi,
1367                      "You have selected user tables with dispersion correction, the dispersion "
1368                      "will be corrected to -C6/r^6 beyond rvdw_switch (the tabulated interaction "
1369                      "between rvdw_switch and rvdw will not be double counted). Make sure that you "
1370                      "really want dispersion correction to -C6/r^6.");
1371     }
1372
1373     if (ir->eI == eiLBFGS && (ir->coulombtype == eelCUT || ir->vdwtype == evdwCUT) && ir->rvdw != 0)
1374     {
1375         warning(wi, "For efficient BFGS minimization, use switch/shift/pme instead of cut-off.");
1376     }
1377
1378     if (ir->eI == eiLBFGS && ir->nbfgscorr <= 0)
1379     {
1380         warning(wi, "Using L-BFGS with nbfgscorr<=0 just gets you steepest descent.");
1381     }
1382
1383     /* IMPLICIT SOLVENT */
1384     if (ir->coulombtype == eelGB_NOTUSED)
1385     {
1386         sprintf(warn_buf, "Invalid option %s for coulombtype", eel_names[ir->coulombtype]);
1387         warning_error(wi, warn_buf);
1388     }
1389
1390     if (ir->bQMMM)
1391     {
1392         warning_error(wi, "QMMM is currently not supported");
1393         if (!EI_DYNAMICS(ir->eI))
1394         {
1395             char buf[STRLEN];
1396             sprintf(buf, "QMMM is only supported with dynamics, not with integrator %s", ei_names[ir->eI]);
1397             warning_error(wi, buf);
1398         }
1399     }
1400
1401     if (ir->bAdress)
1402     {
1403         gmx_fatal(FARGS, "AdResS simulations are no longer supported");
1404     }
1405 }
1406
1407 /* interpret a number of doubles from a string and put them in an array,
1408    after allocating space for them.
1409    str = the input string
1410    n = the (pre-allocated) number of doubles read
1411    r = the output array of doubles. */
1412 static void parse_n_real(char* str, int* n, real** r, warninp_t wi)
1413 {
1414     auto values = gmx::splitString(str);
1415     *n          = values.size();
1416
1417     snew(*r, *n);
1418     for (int i = 0; i < *n; i++)
1419     {
1420         try
1421         {
1422             (*r)[i] = gmx::fromString<real>(values[i]);
1423         }
1424         catch (gmx::GromacsException&)
1425         {
1426             warning_error(wi, "Invalid value " + values[i]
1427                                       + " in string in mdp file. Expected a real number.");
1428         }
1429     }
1430 }
1431
1432
1433 static void do_fep_params(t_inputrec* ir, char fep_lambda[][STRLEN], char weights[STRLEN], warninp_t wi)
1434 {
1435
1436     int         i, j, max_n_lambda, nweights, nfep[efptNR];
1437     t_lambda*   fep    = ir->fepvals;
1438     t_expanded* expand = ir->expandedvals;
1439     real**      count_fep_lambdas;
1440     bool        bOneLambda = TRUE;
1441
1442     snew(count_fep_lambdas, efptNR);
1443
1444     /* FEP input processing */
1445     /* first, identify the number of lambda values for each type.
1446        All that are nonzero must have the same number */
1447
1448     for (i = 0; i < efptNR; i++)
1449     {
1450         parse_n_real(fep_lambda[i], &(nfep[i]), &(count_fep_lambdas[i]), wi);
1451     }
1452
1453     /* now, determine the number of components.  All must be either zero, or equal. */
1454
1455     max_n_lambda = 0;
1456     for (i = 0; i < efptNR; i++)
1457     {
1458         if (nfep[i] > max_n_lambda)
1459         {
1460             max_n_lambda = nfep[i]; /* here's a nonzero one.  All of them
1461                                        must have the same number if its not zero.*/
1462             break;
1463         }
1464     }
1465
1466     for (i = 0; i < efptNR; i++)
1467     {
1468         if (nfep[i] == 0)
1469         {
1470             ir->fepvals->separate_dvdl[i] = FALSE;
1471         }
1472         else if (nfep[i] == max_n_lambda)
1473         {
1474             if (i != efptTEMPERATURE) /* we treat this differently -- not really a reason to compute
1475                                          the derivative with respect to the temperature currently */
1476             {
1477                 ir->fepvals->separate_dvdl[i] = TRUE;
1478             }
1479         }
1480         else
1481         {
1482             gmx_fatal(FARGS,
1483                       "Number of lambdas (%d) for FEP type %s not equal to number of other types "
1484                       "(%d)",
1485                       nfep[i], efpt_names[i], max_n_lambda);
1486         }
1487     }
1488     /* we don't print out dhdl if the temperature is changing, since we can't correctly define dhdl in this case */
1489     ir->fepvals->separate_dvdl[efptTEMPERATURE] = FALSE;
1490
1491     /* the number of lambdas is the number we've read in, which is either zero
1492        or the same for all */
1493     fep->n_lambda = max_n_lambda;
1494
1495     /* allocate space for the array of lambda values */
1496     snew(fep->all_lambda, efptNR);
1497     /* if init_lambda is defined, we need to set lambda */
1498     if ((fep->init_lambda > 0) && (fep->n_lambda == 0))
1499     {
1500         ir->fepvals->separate_dvdl[efptFEP] = TRUE;
1501     }
1502     /* otherwise allocate the space for all of the lambdas, and transfer the data */
1503     for (i = 0; i < efptNR; i++)
1504     {
1505         snew(fep->all_lambda[i], fep->n_lambda);
1506         if (nfep[i] > 0) /* if it's zero, then the count_fep_lambda arrays
1507                             are zero */
1508         {
1509             for (j = 0; j < fep->n_lambda; j++)
1510             {
1511                 fep->all_lambda[i][j] = static_cast<double>(count_fep_lambdas[i][j]);
1512             }
1513             sfree(count_fep_lambdas[i]);
1514         }
1515     }
1516     sfree(count_fep_lambdas);
1517
1518     /* "fep-vals" is either zero or the full number. If zero, we'll need to define fep-lambdas for
1519        internal bookkeeping -- for now, init_lambda */
1520
1521     if ((nfep[efptFEP] == 0) && (fep->init_lambda >= 0))
1522     {
1523         for (i = 0; i < fep->n_lambda; i++)
1524         {
1525             fep->all_lambda[efptFEP][i] = fep->init_lambda;
1526         }
1527     }
1528
1529     /* check to see if only a single component lambda is defined, and soft core is defined.
1530        In this case, turn on coulomb soft core */
1531
1532     if (max_n_lambda == 0)
1533     {
1534         bOneLambda = TRUE;
1535     }
1536     else
1537     {
1538         for (i = 0; i < efptNR; i++)
1539         {
1540             if ((nfep[i] != 0) && (i != efptFEP))
1541             {
1542                 bOneLambda = FALSE;
1543             }
1544         }
1545     }
1546     if ((bOneLambda) && (fep->sc_alpha > 0))
1547     {
1548         fep->bScCoul = TRUE;
1549     }
1550
1551     /* Fill in the others with the efptFEP if they are not explicitly
1552        specified (i.e. nfep[i] == 0).  This means if fep is not defined,
1553        they are all zero. */
1554
1555     for (i = 0; i < efptNR; i++)
1556     {
1557         if ((nfep[i] == 0) && (i != efptFEP))
1558         {
1559             for (j = 0; j < fep->n_lambda; j++)
1560             {
1561                 fep->all_lambda[i][j] = fep->all_lambda[efptFEP][j];
1562             }
1563         }
1564     }
1565
1566
1567     /* make it easier if sc_r_power = 48 by increasing it to the 4th power, to be in the right scale. */
1568     if (fep->sc_r_power == 48)
1569     {
1570         if (fep->sc_alpha > 0.1)
1571         {
1572             gmx_fatal(FARGS,
1573                       "sc_alpha (%f) for sc_r_power = 48 should usually be between 0.001 and 0.004",
1574                       fep->sc_alpha);
1575         }
1576     }
1577
1578     /* now read in the weights */
1579     parse_n_real(weights, &nweights, &(expand->init_lambda_weights), wi);
1580     if (nweights == 0)
1581     {
1582         snew(expand->init_lambda_weights, fep->n_lambda); /* initialize to zero */
1583     }
1584     else if (nweights != fep->n_lambda)
1585     {
1586         gmx_fatal(FARGS, "Number of weights (%d) is not equal to number of lambda values (%d)",
1587                   nweights, fep->n_lambda);
1588     }
1589     if ((expand->nstexpanded < 0) && (ir->efep != efepNO))
1590     {
1591         expand->nstexpanded = fep->nstdhdl;
1592         /* if you don't specify nstexpanded when doing expanded ensemble free energy calcs, it is set to nstdhdl */
1593     }
1594 }
1595
1596
1597 static void do_simtemp_params(t_inputrec* ir)
1598 {
1599
1600     snew(ir->simtempvals->temperatures, ir->fepvals->n_lambda);
1601     GetSimTemps(ir->fepvals->n_lambda, ir->simtempvals, ir->fepvals->all_lambda[efptTEMPERATURE]);
1602 }
1603
1604 static void convertYesNos(warninp_t /*wi*/,
1605                           gmx::ArrayRef<const std::string> inputs,
1606                           const char* /*name*/,
1607                           gmx_bool* outputs)
1608 {
1609     int i = 0;
1610     for (const auto& input : inputs)
1611     {
1612         outputs[i] = gmx::equalCaseInsensitive(input, "Y", 1);
1613         ++i;
1614     }
1615 }
1616
1617 template<typename T>
1618 void convertInts(warninp_t wi, gmx::ArrayRef<const std::string> inputs, const char* name, T* outputs)
1619 {
1620     int i = 0;
1621     for (const auto& input : inputs)
1622     {
1623         try
1624         {
1625             outputs[i] = gmx::fromStdString<T>(input);
1626         }
1627         catch (gmx::GromacsException&)
1628         {
1629             auto message = gmx::formatString(
1630                     "Invalid value for mdp option %s. %s should only consist of integers separated "
1631                     "by spaces.",
1632                     name, name);
1633             warning_error(wi, message);
1634         }
1635         ++i;
1636     }
1637 }
1638
1639 static void convertReals(warninp_t wi, gmx::ArrayRef<const std::string> inputs, const char* name, real* outputs)
1640 {
1641     int i = 0;
1642     for (const auto& input : inputs)
1643     {
1644         try
1645         {
1646             outputs[i] = gmx::fromString<real>(input);
1647         }
1648         catch (gmx::GromacsException&)
1649         {
1650             auto message = gmx::formatString(
1651                     "Invalid value for mdp option %s. %s should only consist of real numbers "
1652                     "separated by spaces.",
1653                     name, name);
1654             warning_error(wi, message);
1655         }
1656         ++i;
1657     }
1658 }
1659
1660 static void convertRvecs(warninp_t wi, gmx::ArrayRef<const std::string> inputs, const char* name, rvec* outputs)
1661 {
1662     int i = 0, d = 0;
1663     for (const auto& input : inputs)
1664     {
1665         try
1666         {
1667             outputs[i][d] = gmx::fromString<real>(input);
1668         }
1669         catch (gmx::GromacsException&)
1670         {
1671             auto message = gmx::formatString(
1672                     "Invalid value for mdp option %s. %s should only consist of real numbers "
1673                     "separated by spaces.",
1674                     name, name);
1675             warning_error(wi, message);
1676         }
1677         ++d;
1678         if (d == DIM)
1679         {
1680             d = 0;
1681             ++i;
1682         }
1683     }
1684 }
1685
1686 static void do_wall_params(t_inputrec* ir, char* wall_atomtype, char* wall_density, t_gromppopts* opts, warninp_t wi)
1687 {
1688     opts->wall_atomtype[0] = nullptr;
1689     opts->wall_atomtype[1] = nullptr;
1690
1691     ir->wall_atomtype[0] = -1;
1692     ir->wall_atomtype[1] = -1;
1693     ir->wall_density[0]  = 0;
1694     ir->wall_density[1]  = 0;
1695
1696     if (ir->nwall > 0)
1697     {
1698         auto wallAtomTypes = gmx::splitString(wall_atomtype);
1699         if (wallAtomTypes.size() != size_t(ir->nwall))
1700         {
1701             gmx_fatal(FARGS, "Expected %d elements for wall_atomtype, found %zu", ir->nwall,
1702                       wallAtomTypes.size());
1703         }
1704         for (int i = 0; i < ir->nwall; i++)
1705         {
1706             opts->wall_atomtype[i] = gmx_strdup(wallAtomTypes[i].c_str());
1707         }
1708
1709         if (ir->wall_type == ewt93 || ir->wall_type == ewt104)
1710         {
1711             auto wallDensity = gmx::splitString(wall_density);
1712             if (wallDensity.size() != size_t(ir->nwall))
1713             {
1714                 gmx_fatal(FARGS, "Expected %d elements for wall-density, found %zu", ir->nwall,
1715                           wallDensity.size());
1716             }
1717             convertReals(wi, wallDensity, "wall-density", ir->wall_density);
1718             for (int i = 0; i < ir->nwall; i++)
1719             {
1720                 if (ir->wall_density[i] <= 0)
1721                 {
1722                     gmx_fatal(FARGS, "wall-density[%d] = %f\n", i, ir->wall_density[i]);
1723                 }
1724             }
1725         }
1726     }
1727 }
1728
1729 static void add_wall_energrps(SimulationGroups* groups, int nwall, t_symtab* symtab)
1730 {
1731     if (nwall > 0)
1732     {
1733         AtomGroupIndices* grps = &(groups->groups[SimulationAtomGroupType::EnergyOutput]);
1734         for (int i = 0; i < nwall; i++)
1735         {
1736             groups->groupNames.emplace_back(put_symtab(symtab, gmx::formatString("wall%d", i).c_str()));
1737             grps->emplace_back(groups->groupNames.size() - 1);
1738         }
1739     }
1740 }
1741
1742 static void read_expandedparams(std::vector<t_inpfile>* inp, t_expanded* expand, warninp_t wi)
1743 {
1744     /* read expanded ensemble parameters */
1745     printStringNewline(inp, "expanded ensemble variables");
1746     expand->nstexpanded    = get_eint(inp, "nstexpanded", -1, wi);
1747     expand->elamstats      = get_eeenum(inp, "lmc-stats", elamstats_names, wi);
1748     expand->elmcmove       = get_eeenum(inp, "lmc-move", elmcmove_names, wi);
1749     expand->elmceq         = get_eeenum(inp, "lmc-weights-equil", elmceq_names, wi);
1750     expand->equil_n_at_lam = get_eint(inp, "weight-equil-number-all-lambda", -1, wi);
1751     expand->equil_samples  = get_eint(inp, "weight-equil-number-samples", -1, wi);
1752     expand->equil_steps    = get_eint(inp, "weight-equil-number-steps", -1, wi);
1753     expand->equil_wl_delta = get_ereal(inp, "weight-equil-wl-delta", -1, wi);
1754     expand->equil_ratio    = get_ereal(inp, "weight-equil-count-ratio", -1, wi);
1755     printStringNewline(inp, "Seed for Monte Carlo in lambda space");
1756     expand->lmc_seed          = get_eint(inp, "lmc-seed", -1, wi);
1757     expand->mc_temp           = get_ereal(inp, "mc-temperature", -1, wi);
1758     expand->lmc_repeats       = get_eint(inp, "lmc-repeats", 1, wi);
1759     expand->gibbsdeltalam     = get_eint(inp, "lmc-gibbsdelta", -1, wi);
1760     expand->lmc_forced_nstart = get_eint(inp, "lmc-forced-nstart", 0, wi);
1761     expand->bSymmetrizedTMatrix =
1762             (get_eeenum(inp, "symmetrized-transition-matrix", yesno_names, wi) != 0);
1763     expand->nstTij        = get_eint(inp, "nst-transition-matrix", -1, wi);
1764     expand->minvarmin     = get_eint(inp, "mininum-var-min", 100, wi); /*default is reasonable */
1765     expand->c_range       = get_eint(inp, "weight-c-range", 0, wi);    /* default is just C=0 */
1766     expand->wl_scale      = get_ereal(inp, "wl-scale", 0.8, wi);
1767     expand->wl_ratio      = get_ereal(inp, "wl-ratio", 0.8, wi);
1768     expand->init_wl_delta = get_ereal(inp, "init-wl-delta", 1.0, wi);
1769     expand->bWLoneovert   = (get_eeenum(inp, "wl-oneovert", yesno_names, wi) != 0);
1770 }
1771
1772 /*! \brief Return whether an end state with the given coupling-lambda
1773  * value describes fully-interacting VDW.
1774  *
1775  * \param[in]  couple_lambda_value  Enumeration ecouplam value describing the end state
1776  * \return                          Whether VDW is on (i.e. the user chose vdw or vdw-q in the .mdp file)
1777  */
1778 static bool couple_lambda_has_vdw_on(int couple_lambda_value)
1779 {
1780     return (couple_lambda_value == ecouplamVDW || couple_lambda_value == ecouplamVDWQ);
1781 }
1782
1783 namespace
1784 {
1785
1786 class MdpErrorHandler : public gmx::IKeyValueTreeErrorHandler
1787 {
1788 public:
1789     explicit MdpErrorHandler(warninp_t wi) : wi_(wi), mapping_(nullptr) {}
1790
1791     void setBackMapping(const gmx::IKeyValueTreeBackMapping& mapping) { mapping_ = &mapping; }
1792
1793     bool onError(gmx::UserInputError* ex, const gmx::KeyValueTreePath& context) override
1794     {
1795         ex->prependContext(
1796                 gmx::formatString("Error in mdp option \"%s\":", getOptionName(context).c_str()));
1797         std::string message = gmx::formatExceptionMessageToString(*ex);
1798         warning_error(wi_, message.c_str());
1799         return true;
1800     }
1801
1802 private:
1803     std::string getOptionName(const gmx::KeyValueTreePath& context)
1804     {
1805         if (mapping_ != nullptr)
1806         {
1807             gmx::KeyValueTreePath path = mapping_->originalPath(context);
1808             GMX_ASSERT(path.size() == 1, "Inconsistent mapping back to mdp options");
1809             return path[0];
1810         }
1811         GMX_ASSERT(context.size() == 1, "Inconsistent context for mdp option parsing");
1812         return context[0];
1813     }
1814
1815     warninp_t                            wi_;
1816     const gmx::IKeyValueTreeBackMapping* mapping_;
1817 };
1818
1819 } // namespace
1820
1821 void get_ir(const char*     mdparin,
1822             const char*     mdparout,
1823             gmx::MDModules* mdModules,
1824             t_inputrec*     ir,
1825             t_gromppopts*   opts,
1826             WriteMdpHeader  writeMdpHeader,
1827             warninp_t       wi)
1828 {
1829     char*       dumstr[2];
1830     double      dumdub[2][6];
1831     int         i, j, m;
1832     char        warn_buf[STRLEN];
1833     t_lambda*   fep    = ir->fepvals;
1834     t_expanded* expand = ir->expandedvals;
1835
1836     const char* no_names[] = { "no", nullptr };
1837
1838     init_inputrec_strings();
1839     gmx::TextInputFile     stream(mdparin);
1840     std::vector<t_inpfile> inp = read_inpfile(&stream, mdparin, wi);
1841
1842     snew(dumstr[0], STRLEN);
1843     snew(dumstr[1], STRLEN);
1844
1845     /* ignore the following deprecated commands */
1846     replace_inp_entry(inp, "title", nullptr);
1847     replace_inp_entry(inp, "cpp", nullptr);
1848     replace_inp_entry(inp, "domain-decomposition", nullptr);
1849     replace_inp_entry(inp, "andersen-seed", nullptr);
1850     replace_inp_entry(inp, "dihre", nullptr);
1851     replace_inp_entry(inp, "dihre-fc", nullptr);
1852     replace_inp_entry(inp, "dihre-tau", nullptr);
1853     replace_inp_entry(inp, "nstdihreout", nullptr);
1854     replace_inp_entry(inp, "nstcheckpoint", nullptr);
1855     replace_inp_entry(inp, "optimize-fft", nullptr);
1856     replace_inp_entry(inp, "adress_type", nullptr);
1857     replace_inp_entry(inp, "adress_const_wf", nullptr);
1858     replace_inp_entry(inp, "adress_ex_width", nullptr);
1859     replace_inp_entry(inp, "adress_hy_width", nullptr);
1860     replace_inp_entry(inp, "adress_ex_forcecap", nullptr);
1861     replace_inp_entry(inp, "adress_interface_correction", nullptr);
1862     replace_inp_entry(inp, "adress_site", nullptr);
1863     replace_inp_entry(inp, "adress_reference_coords", nullptr);
1864     replace_inp_entry(inp, "adress_tf_grp_names", nullptr);
1865     replace_inp_entry(inp, "adress_cg_grp_names", nullptr);
1866     replace_inp_entry(inp, "adress_do_hybridpairs", nullptr);
1867     replace_inp_entry(inp, "rlistlong", nullptr);
1868     replace_inp_entry(inp, "nstcalclr", nullptr);
1869     replace_inp_entry(inp, "pull-print-com2", nullptr);
1870     replace_inp_entry(inp, "gb-algorithm", nullptr);
1871     replace_inp_entry(inp, "nstgbradii", nullptr);
1872     replace_inp_entry(inp, "rgbradii", nullptr);
1873     replace_inp_entry(inp, "gb-epsilon-solvent", nullptr);
1874     replace_inp_entry(inp, "gb-saltconc", nullptr);
1875     replace_inp_entry(inp, "gb-obc-alpha", nullptr);
1876     replace_inp_entry(inp, "gb-obc-beta", nullptr);
1877     replace_inp_entry(inp, "gb-obc-gamma", nullptr);
1878     replace_inp_entry(inp, "gb-dielectric-offset", nullptr);
1879     replace_inp_entry(inp, "sa-algorithm", nullptr);
1880     replace_inp_entry(inp, "sa-surface-tension", nullptr);
1881     replace_inp_entry(inp, "ns-type", nullptr);
1882
1883     /* replace the following commands with the clearer new versions*/
1884     replace_inp_entry(inp, "unconstrained-start", "continuation");
1885     replace_inp_entry(inp, "foreign-lambda", "fep-lambdas");
1886     replace_inp_entry(inp, "verlet-buffer-drift", "verlet-buffer-tolerance");
1887     replace_inp_entry(inp, "nstxtcout", "nstxout-compressed");
1888     replace_inp_entry(inp, "xtc-grps", "compressed-x-grps");
1889     replace_inp_entry(inp, "xtc-precision", "compressed-x-precision");
1890     replace_inp_entry(inp, "pull-print-com1", "pull-print-com");
1891
1892     printStringNewline(&inp, "VARIOUS PREPROCESSING OPTIONS");
1893     printStringNoNewline(&inp, "Preprocessor information: use cpp syntax.");
1894     printStringNoNewline(&inp, "e.g.: -I/home/joe/doe -I/home/mary/roe");
1895     setStringEntry(&inp, "include", opts->include, nullptr);
1896     printStringNoNewline(
1897             &inp, "e.g.: -DPOSRES -DFLEXIBLE (note these variable names are case sensitive)");
1898     setStringEntry(&inp, "define", opts->define, nullptr);
1899
1900     printStringNewline(&inp, "RUN CONTROL PARAMETERS");
1901     ir->eI = get_eeenum(&inp, "integrator", ei_names, wi);
1902     printStringNoNewline(&inp, "Start time and timestep in ps");
1903     ir->init_t  = get_ereal(&inp, "tinit", 0.0, wi);
1904     ir->delta_t = get_ereal(&inp, "dt", 0.001, wi);
1905     ir->nsteps  = get_eint64(&inp, "nsteps", 0, wi);
1906     printStringNoNewline(&inp, "For exact run continuation or redoing part of a run");
1907     ir->init_step = get_eint64(&inp, "init-step", 0, wi);
1908     printStringNoNewline(
1909             &inp, "Part index is updated automatically on checkpointing (keeps files separate)");
1910     ir->simulation_part = get_eint(&inp, "simulation-part", 1, wi);
1911     printStringNoNewline(&inp, "mode for center of mass motion removal");
1912     ir->comm_mode = get_eeenum(&inp, "comm-mode", ecm_names, wi);
1913     printStringNoNewline(&inp, "number of steps for center of mass motion removal");
1914     ir->nstcomm = get_eint(&inp, "nstcomm", 100, wi);
1915     printStringNoNewline(&inp, "group(s) for center of mass motion removal");
1916     setStringEntry(&inp, "comm-grps", is->vcm, nullptr);
1917
1918     printStringNewline(&inp, "LANGEVIN DYNAMICS OPTIONS");
1919     printStringNoNewline(&inp, "Friction coefficient (amu/ps) and random seed");
1920     ir->bd_fric = get_ereal(&inp, "bd-fric", 0.0, wi);
1921     ir->ld_seed = get_eint64(&inp, "ld-seed", -1, wi);
1922
1923     /* Em stuff */
1924     printStringNewline(&inp, "ENERGY MINIMIZATION OPTIONS");
1925     printStringNoNewline(&inp, "Force tolerance and initial step-size");
1926     ir->em_tol      = get_ereal(&inp, "emtol", 10.0, wi);
1927     ir->em_stepsize = get_ereal(&inp, "emstep", 0.01, wi);
1928     printStringNoNewline(&inp, "Max number of iterations in relax-shells");
1929     ir->niter = get_eint(&inp, "niter", 20, wi);
1930     printStringNoNewline(&inp, "Step size (ps^2) for minimization of flexible constraints");
1931     ir->fc_stepsize = get_ereal(&inp, "fcstep", 0, wi);
1932     printStringNoNewline(&inp, "Frequency of steepest descents steps when doing CG");
1933     ir->nstcgsteep = get_eint(&inp, "nstcgsteep", 1000, wi);
1934     ir->nbfgscorr  = get_eint(&inp, "nbfgscorr", 10, wi);
1935
1936     printStringNewline(&inp, "TEST PARTICLE INSERTION OPTIONS");
1937     ir->rtpi = get_ereal(&inp, "rtpi", 0.05, wi);
1938
1939     /* Output options */
1940     printStringNewline(&inp, "OUTPUT CONTROL OPTIONS");
1941     printStringNoNewline(&inp, "Output frequency for coords (x), velocities (v) and forces (f)");
1942     ir->nstxout = get_eint(&inp, "nstxout", 0, wi);
1943     ir->nstvout = get_eint(&inp, "nstvout", 0, wi);
1944     ir->nstfout = get_eint(&inp, "nstfout", 0, wi);
1945     printStringNoNewline(&inp, "Output frequency for energies to log file and energy file");
1946     ir->nstlog        = get_eint(&inp, "nstlog", 1000, wi);
1947     ir->nstcalcenergy = get_eint(&inp, "nstcalcenergy", 100, wi);
1948     ir->nstenergy     = get_eint(&inp, "nstenergy", 1000, wi);
1949     printStringNoNewline(&inp, "Output frequency and precision for .xtc file");
1950     ir->nstxout_compressed      = get_eint(&inp, "nstxout-compressed", 0, wi);
1951     ir->x_compression_precision = get_ereal(&inp, "compressed-x-precision", 1000.0, wi);
1952     printStringNoNewline(&inp, "This selects the subset of atoms for the compressed");
1953     printStringNoNewline(&inp, "trajectory file. You can select multiple groups. By");
1954     printStringNoNewline(&inp, "default, all atoms will be written.");
1955     setStringEntry(&inp, "compressed-x-grps", is->x_compressed_groups, nullptr);
1956     printStringNoNewline(&inp, "Selection of energy groups");
1957     setStringEntry(&inp, "energygrps", is->energy, nullptr);
1958
1959     /* Neighbor searching */
1960     printStringNewline(&inp, "NEIGHBORSEARCHING PARAMETERS");
1961     printStringNoNewline(&inp, "cut-off scheme (Verlet: particle based cut-offs)");
1962     ir->cutoff_scheme = get_eeenum(&inp, "cutoff-scheme", ecutscheme_names, wi);
1963     printStringNoNewline(&inp, "nblist update frequency");
1964     ir->nstlist = get_eint(&inp, "nstlist", 10, wi);
1965     printStringNoNewline(&inp, "Periodic boundary conditions: xyz, no, xy");
1966     ir->ePBC          = get_eeenum(&inp, "pbc", epbc_names, wi);
1967     ir->bPeriodicMols = get_eeenum(&inp, "periodic-molecules", yesno_names, wi) != 0;
1968     printStringNoNewline(&inp,
1969                          "Allowed energy error due to the Verlet buffer in kJ/mol/ps per atom,");
1970     printStringNoNewline(&inp, "a value of -1 means: use rlist");
1971     ir->verletbuf_tol = get_ereal(&inp, "verlet-buffer-tolerance", 0.005, wi);
1972     printStringNoNewline(&inp, "nblist cut-off");
1973     ir->rlist = get_ereal(&inp, "rlist", 1.0, wi);
1974     printStringNoNewline(&inp, "long-range cut-off for switched potentials");
1975
1976     /* Electrostatics */
1977     printStringNewline(&inp, "OPTIONS FOR ELECTROSTATICS AND VDW");
1978     printStringNoNewline(&inp, "Method for doing electrostatics");
1979     ir->coulombtype      = get_eeenum(&inp, "coulombtype", eel_names, wi);
1980     ir->coulomb_modifier = get_eeenum(&inp, "coulomb-modifier", eintmod_names, wi);
1981     printStringNoNewline(&inp, "cut-off lengths");
1982     ir->rcoulomb_switch = get_ereal(&inp, "rcoulomb-switch", 0.0, wi);
1983     ir->rcoulomb        = get_ereal(&inp, "rcoulomb", 1.0, wi);
1984     printStringNoNewline(&inp,
1985                          "Relative dielectric constant for the medium and the reaction field");
1986     ir->epsilon_r  = get_ereal(&inp, "epsilon-r", 1.0, wi);
1987     ir->epsilon_rf = get_ereal(&inp, "epsilon-rf", 0.0, wi);
1988     printStringNoNewline(&inp, "Method for doing Van der Waals");
1989     ir->vdwtype      = get_eeenum(&inp, "vdw-type", evdw_names, wi);
1990     ir->vdw_modifier = get_eeenum(&inp, "vdw-modifier", eintmod_names, wi);
1991     printStringNoNewline(&inp, "cut-off lengths");
1992     ir->rvdw_switch = get_ereal(&inp, "rvdw-switch", 0.0, wi);
1993     ir->rvdw        = get_ereal(&inp, "rvdw", 1.0, wi);
1994     printStringNoNewline(&inp, "Apply long range dispersion corrections for Energy and Pressure");
1995     ir->eDispCorr = get_eeenum(&inp, "DispCorr", edispc_names, wi);
1996     printStringNoNewline(&inp, "Extension of the potential lookup tables beyond the cut-off");
1997     ir->tabext = get_ereal(&inp, "table-extension", 1.0, wi);
1998     printStringNoNewline(&inp, "Separate tables between energy group pairs");
1999     setStringEntry(&inp, "energygrp-table", is->egptable, nullptr);
2000     printStringNoNewline(&inp, "Spacing for the PME/PPPM FFT grid");
2001     ir->fourier_spacing = get_ereal(&inp, "fourierspacing", 0.12, wi);
2002     printStringNoNewline(&inp, "FFT grid size, when a value is 0 fourierspacing will be used");
2003     ir->nkx = get_eint(&inp, "fourier-nx", 0, wi);
2004     ir->nky = get_eint(&inp, "fourier-ny", 0, wi);
2005     ir->nkz = get_eint(&inp, "fourier-nz", 0, wi);
2006     printStringNoNewline(&inp, "EWALD/PME/PPPM parameters");
2007     ir->pme_order              = get_eint(&inp, "pme-order", 4, wi);
2008     ir->ewald_rtol             = get_ereal(&inp, "ewald-rtol", 0.00001, wi);
2009     ir->ewald_rtol_lj          = get_ereal(&inp, "ewald-rtol-lj", 0.001, wi);
2010     ir->ljpme_combination_rule = get_eeenum(&inp, "lj-pme-comb-rule", eljpme_names, wi);
2011     ir->ewald_geometry         = get_eeenum(&inp, "ewald-geometry", eewg_names, wi);
2012     ir->epsilon_surface        = get_ereal(&inp, "epsilon-surface", 0.0, wi);
2013
2014     /* Implicit solvation is no longer supported, but we need grompp
2015        to be able to refuse old .mdp files that would have built a tpr
2016        to run it. Thus, only "no" is accepted. */
2017     ir->implicit_solvent = (get_eeenum(&inp, "implicit-solvent", no_names, wi) != 0);
2018
2019     /* Coupling stuff */
2020     printStringNewline(&inp, "OPTIONS FOR WEAK COUPLING ALGORITHMS");
2021     printStringNoNewline(&inp, "Temperature coupling");
2022     ir->etc                = get_eeenum(&inp, "tcoupl", etcoupl_names, wi);
2023     ir->nsttcouple         = get_eint(&inp, "nsttcouple", -1, wi);
2024     ir->opts.nhchainlength = get_eint(&inp, "nh-chain-length", 10, wi);
2025     ir->bPrintNHChains = (get_eeenum(&inp, "print-nose-hoover-chain-variables", yesno_names, wi) != 0);
2026     printStringNoNewline(&inp, "Groups to couple separately");
2027     setStringEntry(&inp, "tc-grps", is->tcgrps, nullptr);
2028     printStringNoNewline(&inp, "Time constant (ps) and reference temperature (K)");
2029     setStringEntry(&inp, "tau-t", is->tau_t, nullptr);
2030     setStringEntry(&inp, "ref-t", is->ref_t, nullptr);
2031     printStringNoNewline(&inp, "pressure coupling");
2032     ir->epc        = get_eeenum(&inp, "pcoupl", epcoupl_names, wi);
2033     ir->epct       = get_eeenum(&inp, "pcoupltype", epcoupltype_names, wi);
2034     ir->nstpcouple = get_eint(&inp, "nstpcouple", -1, wi);
2035     printStringNoNewline(&inp, "Time constant (ps), compressibility (1/bar) and reference P (bar)");
2036     ir->tau_p = get_ereal(&inp, "tau-p", 1.0, wi);
2037     setStringEntry(&inp, "compressibility", dumstr[0], nullptr);
2038     setStringEntry(&inp, "ref-p", dumstr[1], nullptr);
2039     printStringNoNewline(&inp, "Scaling of reference coordinates, No, All or COM");
2040     ir->refcoord_scaling = get_eeenum(&inp, "refcoord-scaling", erefscaling_names, wi);
2041
2042     /* QMMM */
2043     printStringNewline(&inp, "OPTIONS FOR QMMM calculations");
2044     ir->bQMMM = (get_eeenum(&inp, "QMMM", yesno_names, wi) != 0);
2045     printStringNoNewline(&inp, "Groups treated Quantum Mechanically");
2046     setStringEntry(&inp, "QMMM-grps", is->QMMM, nullptr);
2047     printStringNoNewline(&inp, "QM method");
2048     setStringEntry(&inp, "QMmethod", is->QMmethod, nullptr);
2049     printStringNoNewline(&inp, "QMMM scheme");
2050     ir->QMMMscheme = get_eeenum(&inp, "QMMMscheme", eQMMMscheme_names, wi);
2051     printStringNoNewline(&inp, "QM basisset");
2052     setStringEntry(&inp, "QMbasis", is->QMbasis, nullptr);
2053     printStringNoNewline(&inp, "QM charge");
2054     setStringEntry(&inp, "QMcharge", is->QMcharge, nullptr);
2055     printStringNoNewline(&inp, "QM multiplicity");
2056     setStringEntry(&inp, "QMmult", is->QMmult, nullptr);
2057     printStringNoNewline(&inp, "Surface Hopping");
2058     setStringEntry(&inp, "SH", is->bSH, nullptr);
2059     printStringNoNewline(&inp, "CAS space options");
2060     setStringEntry(&inp, "CASorbitals", is->CASorbitals, nullptr);
2061     setStringEntry(&inp, "CASelectrons", is->CASelectrons, nullptr);
2062     setStringEntry(&inp, "SAon", is->SAon, nullptr);
2063     setStringEntry(&inp, "SAoff", is->SAoff, nullptr);
2064     setStringEntry(&inp, "SAsteps", is->SAsteps, nullptr);
2065     printStringNoNewline(&inp, "Scale factor for MM charges");
2066     ir->scalefactor = get_ereal(&inp, "MMChargeScaleFactor", 1.0, wi);
2067
2068     /* Simulated annealing */
2069     printStringNewline(&inp, "SIMULATED ANNEALING");
2070     printStringNoNewline(&inp, "Type of annealing for each temperature group (no/single/periodic)");
2071     setStringEntry(&inp, "annealing", is->anneal, nullptr);
2072     printStringNoNewline(&inp,
2073                          "Number of time points to use for specifying annealing in each group");
2074     setStringEntry(&inp, "annealing-npoints", is->anneal_npoints, nullptr);
2075     printStringNoNewline(&inp, "List of times at the annealing points for each group");
2076     setStringEntry(&inp, "annealing-time", is->anneal_time, nullptr);
2077     printStringNoNewline(&inp, "Temp. at each annealing point, for each group.");
2078     setStringEntry(&inp, "annealing-temp", is->anneal_temp, nullptr);
2079
2080     /* Startup run */
2081     printStringNewline(&inp, "GENERATE VELOCITIES FOR STARTUP RUN");
2082     opts->bGenVel = (get_eeenum(&inp, "gen-vel", yesno_names, wi) != 0);
2083     opts->tempi   = get_ereal(&inp, "gen-temp", 300.0, wi);
2084     opts->seed    = get_eint(&inp, "gen-seed", -1, wi);
2085
2086     /* Shake stuff */
2087     printStringNewline(&inp, "OPTIONS FOR BONDS");
2088     opts->nshake = get_eeenum(&inp, "constraints", constraints, wi);
2089     printStringNoNewline(&inp, "Type of constraint algorithm");
2090     ir->eConstrAlg = get_eeenum(&inp, "constraint-algorithm", econstr_names, wi);
2091     printStringNoNewline(&inp, "Do not constrain the start configuration");
2092     ir->bContinuation = (get_eeenum(&inp, "continuation", yesno_names, wi) != 0);
2093     printStringNoNewline(&inp,
2094                          "Use successive overrelaxation to reduce the number of shake iterations");
2095     ir->bShakeSOR = (get_eeenum(&inp, "Shake-SOR", yesno_names, wi) != 0);
2096     printStringNoNewline(&inp, "Relative tolerance of shake");
2097     ir->shake_tol = get_ereal(&inp, "shake-tol", 0.0001, wi);
2098     printStringNoNewline(&inp, "Highest order in the expansion of the constraint coupling matrix");
2099     ir->nProjOrder = get_eint(&inp, "lincs-order", 4, wi);
2100     printStringNoNewline(&inp, "Number of iterations in the final step of LINCS. 1 is fine for");
2101     printStringNoNewline(&inp, "normal simulations, but use 2 to conserve energy in NVE runs.");
2102     printStringNoNewline(&inp, "For energy minimization with constraints it should be 4 to 8.");
2103     ir->nLincsIter = get_eint(&inp, "lincs-iter", 1, wi);
2104     printStringNoNewline(&inp, "Lincs will write a warning to the stderr if in one step a bond");
2105     printStringNoNewline(&inp, "rotates over more degrees than");
2106     ir->LincsWarnAngle = get_ereal(&inp, "lincs-warnangle", 30.0, wi);
2107     printStringNoNewline(&inp, "Convert harmonic bonds to morse potentials");
2108     opts->bMorse = (get_eeenum(&inp, "morse", yesno_names, wi) != 0);
2109
2110     /* Energy group exclusions */
2111     printStringNewline(&inp, "ENERGY GROUP EXCLUSIONS");
2112     printStringNoNewline(
2113             &inp, "Pairs of energy groups for which all non-bonded interactions are excluded");
2114     setStringEntry(&inp, "energygrp-excl", is->egpexcl, nullptr);
2115
2116     /* Walls */
2117     printStringNewline(&inp, "WALLS");
2118     printStringNoNewline(
2119             &inp, "Number of walls, type, atom types, densities and box-z scale factor for Ewald");
2120     ir->nwall         = get_eint(&inp, "nwall", 0, wi);
2121     ir->wall_type     = get_eeenum(&inp, "wall-type", ewt_names, wi);
2122     ir->wall_r_linpot = get_ereal(&inp, "wall-r-linpot", -1, wi);
2123     setStringEntry(&inp, "wall-atomtype", is->wall_atomtype, nullptr);
2124     setStringEntry(&inp, "wall-density", is->wall_density, nullptr);
2125     ir->wall_ewald_zfac = get_ereal(&inp, "wall-ewald-zfac", 3, wi);
2126
2127     /* COM pulling */
2128     printStringNewline(&inp, "COM PULLING");
2129     ir->bPull = (get_eeenum(&inp, "pull", yesno_names, wi) != 0);
2130     if (ir->bPull)
2131     {
2132         snew(ir->pull, 1);
2133         is->pull_grp = read_pullparams(&inp, ir->pull, wi);
2134     }
2135
2136     /* AWH biasing
2137        NOTE: needs COM pulling input */
2138     printStringNewline(&inp, "AWH biasing");
2139     ir->bDoAwh = (get_eeenum(&inp, "awh", yesno_names, wi) != 0);
2140     if (ir->bDoAwh)
2141     {
2142         if (ir->bPull)
2143         {
2144             ir->awhParams = gmx::readAndCheckAwhParams(&inp, ir, wi);
2145         }
2146         else
2147         {
2148             gmx_fatal(FARGS, "AWH biasing is only compatible with COM pulling turned on");
2149         }
2150     }
2151
2152     /* Enforced rotation */
2153     printStringNewline(&inp, "ENFORCED ROTATION");
2154     printStringNoNewline(&inp, "Enforced rotation: No or Yes");
2155     ir->bRot = (get_eeenum(&inp, "rotation", yesno_names, wi) != 0);
2156     if (ir->bRot)
2157     {
2158         snew(ir->rot, 1);
2159         is->rot_grp = read_rotparams(&inp, ir->rot, wi);
2160     }
2161
2162     /* Interactive MD */
2163     ir->bIMD = FALSE;
2164     printStringNewline(&inp, "Group to display and/or manipulate in interactive MD session");
2165     setStringEntry(&inp, "IMD-group", is->imd_grp, nullptr);
2166     if (is->imd_grp[0] != '\0')
2167     {
2168         snew(ir->imd, 1);
2169         ir->bIMD = TRUE;
2170     }
2171
2172     /* Refinement */
2173     printStringNewline(&inp, "NMR refinement stuff");
2174     printStringNoNewline(&inp, "Distance restraints type: No, Simple or Ensemble");
2175     ir->eDisre = get_eeenum(&inp, "disre", edisre_names, wi);
2176     printStringNoNewline(
2177             &inp, "Force weighting of pairs in one distance restraint: Conservative or Equal");
2178     ir->eDisreWeighting = get_eeenum(&inp, "disre-weighting", edisreweighting_names, wi);
2179     printStringNoNewline(&inp, "Use sqrt of the time averaged times the instantaneous violation");
2180     ir->bDisreMixed = (get_eeenum(&inp, "disre-mixed", yesno_names, wi) != 0);
2181     ir->dr_fc       = get_ereal(&inp, "disre-fc", 1000.0, wi);
2182     ir->dr_tau      = get_ereal(&inp, "disre-tau", 0.0, wi);
2183     printStringNoNewline(&inp, "Output frequency for pair distances to energy file");
2184     ir->nstdisreout = get_eint(&inp, "nstdisreout", 100, wi);
2185     printStringNoNewline(&inp, "Orientation restraints: No or Yes");
2186     opts->bOrire = (get_eeenum(&inp, "orire", yesno_names, wi) != 0);
2187     printStringNoNewline(&inp, "Orientation restraints force constant and tau for time averaging");
2188     ir->orires_fc  = get_ereal(&inp, "orire-fc", 0.0, wi);
2189     ir->orires_tau = get_ereal(&inp, "orire-tau", 0.0, wi);
2190     setStringEntry(&inp, "orire-fitgrp", is->orirefitgrp, nullptr);
2191     printStringNoNewline(&inp, "Output frequency for trace(SD) and S to energy file");
2192     ir->nstorireout = get_eint(&inp, "nstorireout", 100, wi);
2193
2194     /* free energy variables */
2195     printStringNewline(&inp, "Free energy variables");
2196     ir->efep = get_eeenum(&inp, "free-energy", efep_names, wi);
2197     setStringEntry(&inp, "couple-moltype", is->couple_moltype, nullptr);
2198     opts->couple_lam0  = get_eeenum(&inp, "couple-lambda0", couple_lam, wi);
2199     opts->couple_lam1  = get_eeenum(&inp, "couple-lambda1", couple_lam, wi);
2200     opts->bCoupleIntra = (get_eeenum(&inp, "couple-intramol", yesno_names, wi) != 0);
2201
2202     fep->init_lambda = get_ereal(&inp, "init-lambda", -1, wi); /* start with -1 so
2203                                                                          we can recognize if
2204                                                                          it was not entered */
2205     fep->init_fep_state = get_eint(&inp, "init-lambda-state", -1, wi);
2206     fep->delta_lambda   = get_ereal(&inp, "delta-lambda", 0.0, wi);
2207     fep->nstdhdl        = get_eint(&inp, "nstdhdl", 50, wi);
2208     setStringEntry(&inp, "fep-lambdas", is->fep_lambda[efptFEP], nullptr);
2209     setStringEntry(&inp, "mass-lambdas", is->fep_lambda[efptMASS], nullptr);
2210     setStringEntry(&inp, "coul-lambdas", is->fep_lambda[efptCOUL], nullptr);
2211     setStringEntry(&inp, "vdw-lambdas", is->fep_lambda[efptVDW], nullptr);
2212     setStringEntry(&inp, "bonded-lambdas", is->fep_lambda[efptBONDED], nullptr);
2213     setStringEntry(&inp, "restraint-lambdas", is->fep_lambda[efptRESTRAINT], nullptr);
2214     setStringEntry(&inp, "temperature-lambdas", is->fep_lambda[efptTEMPERATURE], nullptr);
2215     fep->lambda_neighbors = get_eint(&inp, "calc-lambda-neighbors", 1, wi);
2216     setStringEntry(&inp, "init-lambda-weights", is->lambda_weights, nullptr);
2217     fep->edHdLPrintEnergy   = get_eeenum(&inp, "dhdl-print-energy", edHdLPrintEnergy_names, wi);
2218     fep->sc_alpha           = get_ereal(&inp, "sc-alpha", 0.0, wi);
2219     fep->sc_power           = get_eint(&inp, "sc-power", 1, wi);
2220     fep->sc_r_power         = get_ereal(&inp, "sc-r-power", 6.0, wi);
2221     fep->sc_sigma           = get_ereal(&inp, "sc-sigma", 0.3, wi);
2222     fep->bScCoul            = (get_eeenum(&inp, "sc-coul", yesno_names, wi) != 0);
2223     fep->dh_hist_size       = get_eint(&inp, "dh_hist_size", 0, wi);
2224     fep->dh_hist_spacing    = get_ereal(&inp, "dh_hist_spacing", 0.1, wi);
2225     fep->separate_dhdl_file = get_eeenum(&inp, "separate-dhdl-file", separate_dhdl_file_names, wi);
2226     fep->dhdl_derivatives   = get_eeenum(&inp, "dhdl-derivatives", dhdl_derivatives_names, wi);
2227     fep->dh_hist_size       = get_eint(&inp, "dh_hist_size", 0, wi);
2228     fep->dh_hist_spacing    = get_ereal(&inp, "dh_hist_spacing", 0.1, wi);
2229
2230     /* Non-equilibrium MD stuff */
2231     printStringNewline(&inp, "Non-equilibrium MD stuff");
2232     setStringEntry(&inp, "acc-grps", is->accgrps, nullptr);
2233     setStringEntry(&inp, "accelerate", is->acc, nullptr);
2234     setStringEntry(&inp, "freezegrps", is->freeze, nullptr);
2235     setStringEntry(&inp, "freezedim", is->frdim, nullptr);
2236     ir->cos_accel = get_ereal(&inp, "cos-acceleration", 0, wi);
2237     setStringEntry(&inp, "deform", is->deform, nullptr);
2238
2239     /* simulated tempering variables */
2240     printStringNewline(&inp, "simulated tempering variables");
2241     ir->bSimTemp = (get_eeenum(&inp, "simulated-tempering", yesno_names, wi) != 0);
2242     ir->simtempvals->eSimTempScale = get_eeenum(&inp, "simulated-tempering-scaling", esimtemp_names, wi);
2243     ir->simtempvals->simtemp_low  = get_ereal(&inp, "sim-temp-low", 300.0, wi);
2244     ir->simtempvals->simtemp_high = get_ereal(&inp, "sim-temp-high", 300.0, wi);
2245
2246     /* expanded ensemble variables */
2247     if (ir->efep == efepEXPANDED || ir->bSimTemp)
2248     {
2249         read_expandedparams(&inp, expand, wi);
2250     }
2251
2252     /* Electric fields */
2253     {
2254         gmx::KeyValueTreeObject      convertedValues = flatKeyValueTreeFromInpFile(inp);
2255         gmx::KeyValueTreeTransformer transform;
2256         transform.rules()->addRule().keyMatchType("/", gmx::StringCompareType::CaseAndDashInsensitive);
2257         mdModules->initMdpTransform(transform.rules());
2258         for (const auto& path : transform.mappedPaths())
2259         {
2260             GMX_ASSERT(path.size() == 1, "Inconsistent mapping back to mdp options");
2261             mark_einp_set(inp, path[0].c_str());
2262         }
2263         MdpErrorHandler errorHandler(wi);
2264         auto            result = transform.transform(convertedValues, &errorHandler);
2265         ir->params             = new gmx::KeyValueTreeObject(result.object());
2266         mdModules->adjustInputrecBasedOnModules(ir);
2267         errorHandler.setBackMapping(result.backMapping());
2268         mdModules->assignOptionsToModules(*ir->params, &errorHandler);
2269     }
2270
2271     /* Ion/water position swapping ("computational electrophysiology") */
2272     printStringNewline(&inp,
2273                        "Ion/water position swapping for computational electrophysiology setups");
2274     printStringNoNewline(&inp, "Swap positions along direction: no, X, Y, Z");
2275     ir->eSwapCoords = get_eeenum(&inp, "swapcoords", eSwapTypes_names, wi);
2276     if (ir->eSwapCoords != eswapNO)
2277     {
2278         char buf[STRLEN];
2279         int  nIonTypes;
2280
2281
2282         snew(ir->swap, 1);
2283         printStringNoNewline(&inp, "Swap attempt frequency");
2284         ir->swap->nstswap = get_eint(&inp, "swap-frequency", 1, wi);
2285         printStringNoNewline(&inp, "Number of ion types to be controlled");
2286         nIonTypes = get_eint(&inp, "iontypes", 1, wi);
2287         if (nIonTypes < 1)
2288         {
2289             warning_error(wi, "You need to provide at least one ion type for position exchanges.");
2290         }
2291         ir->swap->ngrp = nIonTypes + eSwapFixedGrpNR;
2292         snew(ir->swap->grp, ir->swap->ngrp);
2293         for (i = 0; i < ir->swap->ngrp; i++)
2294         {
2295             snew(ir->swap->grp[i].molname, STRLEN);
2296         }
2297         printStringNoNewline(&inp,
2298                              "Two index groups that contain the compartment-partitioning atoms");
2299         setStringEntry(&inp, "split-group0", ir->swap->grp[eGrpSplit0].molname, nullptr);
2300         setStringEntry(&inp, "split-group1", ir->swap->grp[eGrpSplit1].molname, nullptr);
2301         printStringNoNewline(&inp,
2302                              "Use center of mass of split groups (yes/no), otherwise center of "
2303                              "geometry is used");
2304         ir->swap->massw_split[0] = (get_eeenum(&inp, "massw-split0", yesno_names, wi) != 0);
2305         ir->swap->massw_split[1] = (get_eeenum(&inp, "massw-split1", yesno_names, wi) != 0);
2306
2307         printStringNoNewline(&inp, "Name of solvent molecules");
2308         setStringEntry(&inp, "solvent-group", ir->swap->grp[eGrpSolvent].molname, nullptr);
2309
2310         printStringNoNewline(&inp,
2311                              "Split cylinder: radius, upper and lower extension (nm) (this will "
2312                              "define the channels)");
2313         printStringNoNewline(&inp,
2314                              "Note that the split cylinder settings do not have an influence on "
2315                              "the swapping protocol,");
2316         printStringNoNewline(
2317                 &inp,
2318                 "however, if correctly defined, the permeation events are recorded per channel");
2319         ir->swap->cyl0r = get_ereal(&inp, "cyl0-r", 2.0, wi);
2320         ir->swap->cyl0u = get_ereal(&inp, "cyl0-up", 1.0, wi);
2321         ir->swap->cyl0l = get_ereal(&inp, "cyl0-down", 1.0, wi);
2322         ir->swap->cyl1r = get_ereal(&inp, "cyl1-r", 2.0, wi);
2323         ir->swap->cyl1u = get_ereal(&inp, "cyl1-up", 1.0, wi);
2324         ir->swap->cyl1l = get_ereal(&inp, "cyl1-down", 1.0, wi);
2325
2326         printStringNoNewline(
2327                 &inp,
2328                 "Average the number of ions per compartment over these many swap attempt steps");
2329         ir->swap->nAverage = get_eint(&inp, "coupl-steps", 10, wi);
2330
2331         printStringNoNewline(
2332                 &inp, "Names of the ion types that can be exchanged with solvent molecules,");
2333         printStringNoNewline(
2334                 &inp, "and the requested number of ions of this type in compartments A and B");
2335         printStringNoNewline(&inp, "-1 means fix the numbers as found in step 0");
2336         for (i = 0; i < nIonTypes; i++)
2337         {
2338             int ig = eSwapFixedGrpNR + i;
2339
2340             sprintf(buf, "iontype%d-name", i);
2341             setStringEntry(&inp, buf, ir->swap->grp[ig].molname, nullptr);
2342             sprintf(buf, "iontype%d-in-A", i);
2343             ir->swap->grp[ig].nmolReq[0] = get_eint(&inp, buf, -1, wi);
2344             sprintf(buf, "iontype%d-in-B", i);
2345             ir->swap->grp[ig].nmolReq[1] = get_eint(&inp, buf, -1, wi);
2346         }
2347
2348         printStringNoNewline(
2349                 &inp,
2350                 "By default (i.e. bulk offset = 0.0), ion/water exchanges happen between layers");
2351         printStringNoNewline(
2352                 &inp,
2353                 "at maximum distance (= bulk concentration) to the split group layers. However,");
2354         printStringNoNewline(&inp,
2355                              "an offset b (-1.0 < b < +1.0) can be specified to offset the bulk "
2356                              "layer from the middle at 0.0");
2357         printStringNoNewline(&inp,
2358                              "towards one of the compartment-partitioning layers (at +/- 1.0).");
2359         ir->swap->bulkOffset[0] = get_ereal(&inp, "bulk-offsetA", 0.0, wi);
2360         ir->swap->bulkOffset[1] = get_ereal(&inp, "bulk-offsetB", 0.0, wi);
2361         if (!(ir->swap->bulkOffset[0] > -1.0 && ir->swap->bulkOffset[0] < 1.0)
2362             || !(ir->swap->bulkOffset[1] > -1.0 && ir->swap->bulkOffset[1] < 1.0))
2363         {
2364             warning_error(wi, "Bulk layer offsets must be > -1.0 and < 1.0 !");
2365         }
2366
2367         printStringNoNewline(
2368                 &inp, "Start to swap ions if threshold difference to requested count is reached");
2369         ir->swap->threshold = get_ereal(&inp, "threshold", 1.0, wi);
2370     }
2371
2372     /* AdResS is no longer supported, but we need grompp to be able to
2373        refuse to process old .mdp files that used it. */
2374     ir->bAdress = (get_eeenum(&inp, "adress", no_names, wi) != 0);
2375
2376     /* User defined thingies */
2377     printStringNewline(&inp, "User defined thingies");
2378     setStringEntry(&inp, "user1-grps", is->user1, nullptr);
2379     setStringEntry(&inp, "user2-grps", is->user2, nullptr);
2380     ir->userint1  = get_eint(&inp, "userint1", 0, wi);
2381     ir->userint2  = get_eint(&inp, "userint2", 0, wi);
2382     ir->userint3  = get_eint(&inp, "userint3", 0, wi);
2383     ir->userint4  = get_eint(&inp, "userint4", 0, wi);
2384     ir->userreal1 = get_ereal(&inp, "userreal1", 0, wi);
2385     ir->userreal2 = get_ereal(&inp, "userreal2", 0, wi);
2386     ir->userreal3 = get_ereal(&inp, "userreal3", 0, wi);
2387     ir->userreal4 = get_ereal(&inp, "userreal4", 0, wi);
2388 #undef CTYPE
2389
2390     {
2391         gmx::TextOutputFile stream(mdparout);
2392         write_inpfile(&stream, mdparout, &inp, FALSE, writeMdpHeader, wi);
2393
2394         // Transform module data into a flat key-value tree for output.
2395         gmx::KeyValueTreeBuilder       builder;
2396         gmx::KeyValueTreeObjectBuilder builderObject = builder.rootObject();
2397         mdModules->buildMdpOutput(&builderObject);
2398         {
2399             gmx::TextWriter writer(&stream);
2400             writeKeyValueTreeAsMdp(&writer, builder.build());
2401         }
2402         stream.close();
2403     }
2404
2405     /* Process options if necessary */
2406     for (m = 0; m < 2; m++)
2407     {
2408         for (i = 0; i < 2 * DIM; i++)
2409         {
2410             dumdub[m][i] = 0.0;
2411         }
2412         if (ir->epc)
2413         {
2414             switch (ir->epct)
2415             {
2416                 case epctISOTROPIC:
2417                     if (sscanf(dumstr[m], "%lf", &(dumdub[m][XX])) != 1)
2418                     {
2419                         warning_error(
2420                                 wi,
2421                                 "Pressure coupling incorrect number of values (I need exactly 1)");
2422                     }
2423                     dumdub[m][YY] = dumdub[m][ZZ] = dumdub[m][XX];
2424                     break;
2425                 case epctSEMIISOTROPIC:
2426                 case epctSURFACETENSION:
2427                     if (sscanf(dumstr[m], "%lf%lf", &(dumdub[m][XX]), &(dumdub[m][ZZ])) != 2)
2428                     {
2429                         warning_error(
2430                                 wi,
2431                                 "Pressure coupling incorrect number of values (I need exactly 2)");
2432                     }
2433                     dumdub[m][YY] = dumdub[m][XX];
2434                     break;
2435                 case epctANISOTROPIC:
2436                     if (sscanf(dumstr[m], "%lf%lf%lf%lf%lf%lf", &(dumdub[m][XX]), &(dumdub[m][YY]),
2437                                &(dumdub[m][ZZ]), &(dumdub[m][3]), &(dumdub[m][4]), &(dumdub[m][5]))
2438                         != 6)
2439                     {
2440                         warning_error(
2441                                 wi,
2442                                 "Pressure coupling incorrect number of values (I need exactly 6)");
2443                     }
2444                     break;
2445                 default:
2446                     gmx_fatal(FARGS, "Pressure coupling type %s not implemented yet",
2447                               epcoupltype_names[ir->epct]);
2448             }
2449         }
2450     }
2451     clear_mat(ir->ref_p);
2452     clear_mat(ir->compress);
2453     for (i = 0; i < DIM; i++)
2454     {
2455         ir->ref_p[i][i]    = dumdub[1][i];
2456         ir->compress[i][i] = dumdub[0][i];
2457     }
2458     if (ir->epct == epctANISOTROPIC)
2459     {
2460         ir->ref_p[XX][YY] = dumdub[1][3];
2461         ir->ref_p[XX][ZZ] = dumdub[1][4];
2462         ir->ref_p[YY][ZZ] = dumdub[1][5];
2463         if (ir->ref_p[XX][YY] != 0 && ir->ref_p[XX][ZZ] != 0 && ir->ref_p[YY][ZZ] != 0)
2464         {
2465             warning(wi,
2466                     "All off-diagonal reference pressures are non-zero. Are you sure you want to "
2467                     "apply a threefold shear stress?\n");
2468         }
2469         ir->compress[XX][YY] = dumdub[0][3];
2470         ir->compress[XX][ZZ] = dumdub[0][4];
2471         ir->compress[YY][ZZ] = dumdub[0][5];
2472         for (i = 0; i < DIM; i++)
2473         {
2474             for (m = 0; m < i; m++)
2475             {
2476                 ir->ref_p[i][m]    = ir->ref_p[m][i];
2477                 ir->compress[i][m] = ir->compress[m][i];
2478             }
2479         }
2480     }
2481
2482     if (ir->comm_mode == ecmNO)
2483     {
2484         ir->nstcomm = 0;
2485     }
2486
2487     opts->couple_moltype = nullptr;
2488     if (strlen(is->couple_moltype) > 0)
2489     {
2490         if (ir->efep != efepNO)
2491         {
2492             opts->couple_moltype = gmx_strdup(is->couple_moltype);
2493             if (opts->couple_lam0 == opts->couple_lam1)
2494             {
2495                 warning(wi, "The lambda=0 and lambda=1 states for coupling are identical");
2496             }
2497             if (ir->eI == eiMD && (opts->couple_lam0 == ecouplamNONE || opts->couple_lam1 == ecouplamNONE))
2498             {
2499                 warning_note(
2500                         wi,
2501                         "For proper sampling of the (nearly) decoupled state, stochastic dynamics "
2502                         "should be used");
2503             }
2504         }
2505         else
2506         {
2507             warning_note(wi,
2508                          "Free energy is turned off, so we will not decouple the molecule listed "
2509                          "in your input.");
2510         }
2511     }
2512     /* FREE ENERGY AND EXPANDED ENSEMBLE OPTIONS */
2513     if (ir->efep != efepNO)
2514     {
2515         if (fep->delta_lambda > 0)
2516         {
2517             ir->efep = efepSLOWGROWTH;
2518         }
2519     }
2520
2521     if (fep->edHdLPrintEnergy == edHdLPrintEnergyYES)
2522     {
2523         fep->edHdLPrintEnergy = edHdLPrintEnergyTOTAL;
2524         warning_note(wi,
2525                      "Old option for dhdl-print-energy given: "
2526                      "changing \"yes\" to \"total\"\n");
2527     }
2528
2529     if (ir->bSimTemp && (fep->edHdLPrintEnergy == edHdLPrintEnergyNO))
2530     {
2531         /* always print out the energy to dhdl if we are doing
2532            expanded ensemble, since we need the total energy for
2533            analysis if the temperature is changing. In some
2534            conditions one may only want the potential energy, so
2535            we will allow that if the appropriate mdp setting has
2536            been enabled. Otherwise, total it is:
2537          */
2538         fep->edHdLPrintEnergy = edHdLPrintEnergyTOTAL;
2539     }
2540
2541     if ((ir->efep != efepNO) || ir->bSimTemp)
2542     {
2543         ir->bExpanded = FALSE;
2544         if ((ir->efep == efepEXPANDED) || ir->bSimTemp)
2545         {
2546             ir->bExpanded = TRUE;
2547         }
2548         do_fep_params(ir, is->fep_lambda, is->lambda_weights, wi);
2549         if (ir->bSimTemp) /* done after fep params */
2550         {
2551             do_simtemp_params(ir);
2552         }
2553
2554         /* Because sc-coul (=FALSE by default) only acts on the lambda state
2555          * setup and not on the old way of specifying the free-energy setup,
2556          * we should check for using soft-core when not needed, since that
2557          * can complicate the sampling significantly.
2558          * Note that we only check for the automated coupling setup.
2559          * If the (advanced) user does FEP through manual topology changes,
2560          * this check will not be triggered.
2561          */
2562         if (ir->efep != efepNO && ir->fepvals->n_lambda == 0 && ir->fepvals->sc_alpha != 0
2563             && (couple_lambda_has_vdw_on(opts->couple_lam0) && couple_lambda_has_vdw_on(opts->couple_lam1)))
2564         {
2565             warning(wi,
2566                     "You are using soft-core interactions while the Van der Waals interactions are "
2567                     "not decoupled (note that the sc-coul option is only active when using lambda "
2568                     "states). Although this will not lead to errors, you will need much more "
2569                     "sampling than without soft-core interactions. Consider using sc-alpha=0.");
2570         }
2571     }
2572     else
2573     {
2574         ir->fepvals->n_lambda = 0;
2575     }
2576
2577     /* WALL PARAMETERS */
2578
2579     do_wall_params(ir, is->wall_atomtype, is->wall_density, opts, wi);
2580
2581     /* ORIENTATION RESTRAINT PARAMETERS */
2582
2583     if (opts->bOrire && gmx::splitString(is->orirefitgrp).size() != 1)
2584     {
2585         warning_error(wi, "ERROR: Need one orientation restraint fit group\n");
2586     }
2587
2588     /* DEFORMATION PARAMETERS */
2589
2590     clear_mat(ir->deform);
2591     for (i = 0; i < 6; i++)
2592     {
2593         dumdub[0][i] = 0;
2594     }
2595
2596     double gmx_unused canary;
2597     int ndeform = sscanf(is->deform, "%lf %lf %lf %lf %lf %lf %lf", &(dumdub[0][0]), &(dumdub[0][1]),
2598                          &(dumdub[0][2]), &(dumdub[0][3]), &(dumdub[0][4]), &(dumdub[0][5]), &canary);
2599
2600     if (strlen(is->deform) > 0 && ndeform != 6)
2601     {
2602         warning_error(
2603                 wi, gmx::formatString(
2604                             "Cannot parse exactly 6 box deformation velocities from string '%s'", is->deform)
2605                             .c_str());
2606     }
2607     for (i = 0; i < 3; i++)
2608     {
2609         ir->deform[i][i] = dumdub[0][i];
2610     }
2611     ir->deform[YY][XX] = dumdub[0][3];
2612     ir->deform[ZZ][XX] = dumdub[0][4];
2613     ir->deform[ZZ][YY] = dumdub[0][5];
2614     if (ir->epc != epcNO)
2615     {
2616         for (i = 0; i < 3; i++)
2617         {
2618             for (j = 0; j <= i; j++)
2619             {
2620                 if (ir->deform[i][j] != 0 && ir->compress[i][j] != 0)
2621                 {
2622                     warning_error(wi, "A box element has deform set and compressibility > 0");
2623                 }
2624             }
2625         }
2626         for (i = 0; i < 3; i++)
2627         {
2628             for (j = 0; j < i; j++)
2629             {
2630                 if (ir->deform[i][j] != 0)
2631                 {
2632                     for (m = j; m < DIM; m++)
2633                     {
2634                         if (ir->compress[m][j] != 0)
2635                         {
2636                             sprintf(warn_buf,
2637                                     "An off-diagonal box element has deform set while "
2638                                     "compressibility > 0 for the same component of another box "
2639                                     "vector, this might lead to spurious periodicity effects.");
2640                             warning(wi, warn_buf);
2641                         }
2642                     }
2643                 }
2644             }
2645         }
2646     }
2647
2648     /* Ion/water position swapping checks */
2649     if (ir->eSwapCoords != eswapNO)
2650     {
2651         if (ir->swap->nstswap < 1)
2652         {
2653             warning_error(wi, "swap_frequency must be 1 or larger when ion swapping is requested");
2654         }
2655         if (ir->swap->nAverage < 1)
2656         {
2657             warning_error(wi, "coupl_steps must be 1 or larger.\n");
2658         }
2659         if (ir->swap->threshold < 1.0)
2660         {
2661             warning_error(wi, "Ion count threshold must be at least 1.\n");
2662         }
2663     }
2664
2665     sfree(dumstr[0]);
2666     sfree(dumstr[1]);
2667 }
2668
2669 static int search_QMstring(const char* s, int ng, const char* gn[])
2670 {
2671     /* same as normal search_string, but this one searches QM strings */
2672     int i;
2673
2674     for (i = 0; (i < ng); i++)
2675     {
2676         if (gmx_strcasecmp(s, gn[i]) == 0)
2677         {
2678             return i;
2679         }
2680     }
2681
2682     gmx_fatal(FARGS, "this QM method or basisset (%s) is not implemented\n!", s);
2683 } /* search_QMstring */
2684
2685 /* We would like gn to be const as well, but C doesn't allow this */
2686 /* TODO this is utility functionality (search for the index of a
2687    string in a collection), so should be refactored and located more
2688    centrally. */
2689 int search_string(const char* s, int ng, char* gn[])
2690 {
2691     int i;
2692
2693     for (i = 0; (i < ng); i++)
2694     {
2695         if (gmx_strcasecmp(s, gn[i]) == 0)
2696         {
2697             return i;
2698         }
2699     }
2700
2701     gmx_fatal(FARGS,
2702               "Group %s referenced in the .mdp file was not found in the index file.\n"
2703               "Group names must match either [moleculetype] names or custom index group\n"
2704               "names, in which case you must supply an index file to the '-n' option\n"
2705               "of grompp.",
2706               s);
2707 }
2708
2709 static bool do_numbering(int                        natoms,
2710                          SimulationGroups*          groups,
2711                          gmx::ArrayRef<std::string> groupsFromMdpFile,
2712                          t_blocka*                  block,
2713                          char*                      gnames[],
2714                          SimulationAtomGroupType    gtype,
2715                          int                        restnm,
2716                          int                        grptp,
2717                          bool                       bVerbose,
2718                          warninp_t                  wi)
2719 {
2720     unsigned short*   cbuf;
2721     AtomGroupIndices* grps = &(groups->groups[gtype]);
2722     int               j, gid, aj, ognr, ntot = 0;
2723     const char*       title;
2724     bool              bRest;
2725     char              warn_buf[STRLEN];
2726
2727     title = shortName(gtype);
2728
2729     snew(cbuf, natoms);
2730     /* Mark all id's as not set */
2731     for (int i = 0; (i < natoms); i++)
2732     {
2733         cbuf[i] = NOGID;
2734     }
2735
2736     for (int i = 0; i != groupsFromMdpFile.ssize(); ++i)
2737     {
2738         /* Lookup the group name in the block structure */
2739         gid = search_string(groupsFromMdpFile[i].c_str(), block->nr, gnames);
2740         if ((grptp != egrptpONE) || (i == 0))
2741         {
2742             grps->emplace_back(gid);
2743         }
2744
2745         /* Now go over the atoms in the group */
2746         for (j = block->index[gid]; (j < block->index[gid + 1]); j++)
2747         {
2748
2749             aj = block->a[j];
2750
2751             /* Range checking */
2752             if ((aj < 0) || (aj >= natoms))
2753             {
2754                 gmx_fatal(FARGS, "Invalid atom number %d in indexfile", aj + 1);
2755             }
2756             /* Lookup up the old group number */
2757             ognr = cbuf[aj];
2758             if (ognr != NOGID)
2759             {
2760                 gmx_fatal(FARGS, "Atom %d in multiple %s groups (%d and %d)", aj + 1, title,
2761                           ognr + 1, i + 1);
2762             }
2763             else
2764             {
2765                 /* Store the group number in buffer */
2766                 if (grptp == egrptpONE)
2767                 {
2768                     cbuf[aj] = 0;
2769                 }
2770                 else
2771                 {
2772                     cbuf[aj] = i;
2773                 }
2774                 ntot++;
2775             }
2776         }
2777     }
2778
2779     /* Now check whether we have done all atoms */
2780     bRest = FALSE;
2781     if (ntot != natoms)
2782     {
2783         if (grptp == egrptpALL)
2784         {
2785             gmx_fatal(FARGS, "%d atoms are not part of any of the %s groups", natoms - ntot, title);
2786         }
2787         else if (grptp == egrptpPART)
2788         {
2789             sprintf(warn_buf, "%d atoms are not part of any of the %s groups", natoms - ntot, title);
2790             warning_note(wi, warn_buf);
2791         }
2792         /* Assign all atoms currently unassigned to a rest group */
2793         for (j = 0; (j < natoms); j++)
2794         {
2795             if (cbuf[j] == NOGID)
2796             {
2797                 cbuf[j] = grps->size();
2798                 bRest   = TRUE;
2799             }
2800         }
2801         if (grptp != egrptpPART)
2802         {
2803             if (bVerbose)
2804             {
2805                 fprintf(stderr, "Making dummy/rest group for %s containing %d elements\n", title,
2806                         natoms - ntot);
2807             }
2808             /* Add group name "rest" */
2809             grps->emplace_back(restnm);
2810
2811             /* Assign the rest name to all atoms not currently assigned to a group */
2812             for (j = 0; (j < natoms); j++)
2813             {
2814                 if (cbuf[j] == NOGID)
2815                 {
2816                     // group size was not updated before this here, so need to use -1.
2817                     cbuf[j] = grps->size() - 1;
2818                 }
2819             }
2820         }
2821     }
2822
2823     if (grps->size() == 1 && (ntot == 0 || ntot == natoms))
2824     {
2825         /* All atoms are part of one (or no) group, no index required */
2826         groups->groupNumbers[gtype].clear();
2827     }
2828     else
2829     {
2830         for (int j = 0; (j < natoms); j++)
2831         {
2832             groups->groupNumbers[gtype].emplace_back(cbuf[j]);
2833         }
2834     }
2835
2836     sfree(cbuf);
2837
2838     return (bRest && grptp == egrptpPART);
2839 }
2840
2841 static void calc_nrdf(const gmx_mtop_t* mtop, t_inputrec* ir, char** gnames)
2842 {
2843     t_grpopts*     opts;
2844     pull_params_t* pull;
2845     int            natoms, imin, jmin;
2846     int *          nrdf2, *na_vcm, na_tot;
2847     double *       nrdf_tc, *nrdf_vcm, nrdf_uc, *nrdf_vcm_sub;
2848     ivec*          dof_vcm;
2849     int            as;
2850
2851     /* Calculate nrdf.
2852      * First calc 3xnr-atoms for each group
2853      * then subtract half a degree of freedom for each constraint
2854      *
2855      * Only atoms and nuclei contribute to the degrees of freedom...
2856      */
2857
2858     opts = &ir->opts;
2859
2860     const SimulationGroups& groups = mtop->groups;
2861     natoms                         = mtop->natoms;
2862
2863     /* Allocate one more for a possible rest group */
2864     /* We need to sum degrees of freedom into doubles,
2865      * since floats give too low nrdf's above 3 million atoms.
2866      */
2867     snew(nrdf_tc, groups.groups[SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling].size() + 1);
2868     snew(nrdf_vcm, groups.groups[SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval].size() + 1);
2869     snew(dof_vcm, groups.groups[SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval].size() + 1);
2870     snew(na_vcm, groups.groups[SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval].size() + 1);
2871     snew(nrdf_vcm_sub, groups.groups[SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval].size() + 1);
2872
2873     for (gmx::index i = 0; i < gmx::ssize(groups.groups[SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling]); i++)
2874     {
2875         nrdf_tc[i] = 0;
2876     }
2877     for (gmx::index i = 0;
2878          i < gmx::ssize(groups.groups[SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval]) + 1; i++)
2879     {
2880         nrdf_vcm[i] = 0;
2881         clear_ivec(dof_vcm[i]);
2882         na_vcm[i]       = 0;
2883         nrdf_vcm_sub[i] = 0;
2884     }
2885     snew(nrdf2, natoms);
2886     for (const AtomProxy atomP : AtomRange(*mtop))
2887     {
2888         const t_atom& local = atomP.atom();
2889         int           i     = atomP.globalAtomNumber();
2890         nrdf2[i]            = 0;
2891         if (local.ptype == eptAtom || local.ptype == eptNucleus)
2892         {
2893             int g = getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::Freeze, i);
2894             for (int d = 0; d < DIM; d++)
2895             {
2896                 if (opts->nFreeze[g][d] == 0)
2897                 {
2898                     /* Add one DOF for particle i (counted as 2*1) */
2899                     nrdf2[i] += 2;
2900                     /* VCM group i has dim d as a DOF */
2901                     dof_vcm[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval, i)][d] =
2902                             1;
2903                 }
2904             }
2905             nrdf_tc[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling, i)] +=
2906                     0.5 * nrdf2[i];
2907             nrdf_vcm[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval, i)] +=
2908                     0.5 * nrdf2[i];
2909         }
2910     }
2911
2912     as = 0;
2913     for (const gmx_molblock_t& molb : mtop->molblock)
2914     {
2915         const gmx_moltype_t& molt = mtop->moltype[molb.type];
2916         const t_atom*        atom = molt.atoms.atom;
2917         for (int mol = 0; mol < molb.nmol; mol++)
2918         {
2919             for (int ftype = F_CONSTR; ftype <= F_CONSTRNC; ftype++)
2920             {
2921                 gmx::ArrayRef<const int> ia = molt.ilist[ftype].iatoms;
2922                 for (int i = 0; i < molt.ilist[ftype].size();)
2923                 {
2924                     /* Subtract degrees of freedom for the constraints,
2925                      * if the particles still have degrees of freedom left.
2926                      * If one of the particles is a vsite or a shell, then all
2927                      * constraint motion will go there, but since they do not
2928                      * contribute to the constraints the degrees of freedom do not
2929                      * change.
2930                      */
2931                     int ai = as + ia[i + 1];
2932                     int aj = as + ia[i + 2];
2933                     if (((atom[ia[i + 1]].ptype == eptNucleus) || (atom[ia[i + 1]].ptype == eptAtom))
2934                         && ((atom[ia[i + 2]].ptype == eptNucleus) || (atom[ia[i + 2]].ptype == eptAtom)))
2935                     {
2936                         if (nrdf2[ai] > 0)
2937                         {
2938                             jmin = 1;
2939                         }
2940                         else
2941                         {
2942                             jmin = 2;
2943                         }
2944                         if (nrdf2[aj] > 0)
2945                         {
2946                             imin = 1;
2947                         }
2948                         else
2949                         {
2950                             imin = 2;
2951                         }
2952                         imin = std::min(imin, nrdf2[ai]);
2953                         jmin = std::min(jmin, nrdf2[aj]);
2954                         nrdf2[ai] -= imin;
2955                         nrdf2[aj] -= jmin;
2956                         nrdf_tc[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling, ai)] -=
2957                                 0.5 * imin;
2958                         nrdf_tc[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling, aj)] -=
2959                                 0.5 * jmin;
2960                         nrdf_vcm[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval, ai)] -=
2961                                 0.5 * imin;
2962                         nrdf_vcm[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval, aj)] -=
2963                                 0.5 * jmin;
2964                     }
2965                     i += interaction_function[ftype].nratoms + 1;
2966                 }
2967             }
2968             gmx::ArrayRef<const int> ia = molt.ilist[F_SETTLE].iatoms;
2969             for (int i = 0; i < molt.ilist[F_SETTLE].size();)
2970             {
2971                 /* Subtract 1 dof from every atom in the SETTLE */
2972                 for (int j = 0; j < 3; j++)
2973                 {
2974                     int ai = as + ia[i + 1 + j];
2975                     imin   = std::min(2, nrdf2[ai]);
2976                     nrdf2[ai] -= imin;
2977                     nrdf_tc[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling, ai)] -=
2978                             0.5 * imin;
2979                     nrdf_vcm[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval, ai)] -=
2980                             0.5 * imin;
2981                 }
2982                 i += 4;
2983             }
2984             as += molt.atoms.nr;
2985         }
2986     }
2987
2988     if (ir->bPull)
2989     {
2990         /* Correct nrdf for the COM constraints.
2991          * We correct using the TC and VCM group of the first atom
2992          * in the reference and pull group. If atoms in one pull group
2993          * belong to different TC or VCM groups it is anyhow difficult
2994          * to determine the optimal nrdf assignment.
2995          */
2996         pull = ir->pull;
2997
2998         for (int i = 0; i < pull->ncoord; i++)
2999         {
3000             if (pull->coord[i].eType != epullCONSTRAINT)
3001             {
3002                 continue;
3003             }
3004
3005             imin = 1;
3006
3007             for (int j = 0; j < 2; j++)
3008             {
3009                 const t_pull_group* pgrp;
3010
3011                 pgrp = &pull->group[pull->coord[i].group[j]];
3012
3013                 if (pgrp->nat > 0)
3014                 {
3015                     /* Subtract 1/2 dof from each group */
3016                     int ai = pgrp->ind[0];
3017                     nrdf_tc[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling, ai)] -=
3018                             0.5 * imin;
3019                     nrdf_vcm[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval, ai)] -=
3020                             0.5 * imin;
3021                     if (nrdf_tc[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling, ai)] < 0)
3022                     {
3023                         gmx_fatal(FARGS,
3024                                   "Center of mass pulling constraints caused the number of degrees "
3025                                   "of freedom for temperature coupling group %s to be negative",
3026                                   gnames[groups.groups[SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling][getGroupType(
3027                                           groups, SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling, ai)]]);
3028                     }
3029                 }
3030                 else
3031                 {
3032                     /* We need to subtract the whole DOF from group j=1 */
3033                     imin += 1;
3034                 }
3035             }
3036         }
3037     }
3038
3039     if (ir->nstcomm != 0)
3040     {
3041         int ndim_rm_vcm;
3042
3043         /* We remove COM motion up to dim ndof_com() */
3044         ndim_rm_vcm = ndof_com(ir);
3045
3046         /* Subtract ndim_rm_vcm (or less with frozen dimensions) from
3047          * the number of degrees of freedom in each vcm group when COM
3048          * translation is removed and 6 when rotation is removed as well.
3049          */
3050         for (gmx::index j = 0;
3051              j < gmx::ssize(groups.groups[SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval]) + 1; j++)
3052         {
3053             switch (ir->comm_mode)
3054             {
3055                 case ecmLINEAR:
3056                 case ecmLINEAR_ACCELERATION_CORRECTION:
3057                     nrdf_vcm_sub[j] = 0;
3058                     for (int d = 0; d < ndim_rm_vcm; d++)
3059                     {
3060                         if (dof_vcm[j][d])
3061                         {
3062                             nrdf_vcm_sub[j]++;
3063                         }
3064                     }
3065                     break;
3066                 case ecmANGULAR: nrdf_vcm_sub[j] = 6; break;
3067                 default: gmx_incons("Checking comm_mode");
3068             }
3069         }
3070
3071         for (gmx::index i = 0;
3072              i < gmx::ssize(groups.groups[SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling]); i++)
3073         {
3074             /* Count the number of atoms of TC group i for every VCM group */
3075             for (gmx::index j = 0;
3076                  j < gmx::ssize(groups.groups[SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval]) + 1; j++)
3077             {
3078                 na_vcm[j] = 0;
3079             }
3080             na_tot = 0;
3081             for (int ai = 0; ai < natoms; ai++)
3082             {
3083                 if (getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling, ai) == i)
3084                 {
3085                     na_vcm[getGroupType(groups, SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval, ai)]++;
3086                     na_tot++;
3087                 }
3088             }
3089             /* Correct for VCM removal according to the fraction of each VCM
3090              * group present in this TC group.
3091              */
3092             nrdf_uc    = nrdf_tc[i];
3093             nrdf_tc[i] = 0;
3094             for (gmx::index j = 0;
3095                  j < gmx::ssize(groups.groups[SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval]) + 1; j++)
3096             {
3097                 if (nrdf_vcm[j] > nrdf_vcm_sub[j])
3098                 {
3099                     nrdf_tc[i] += nrdf_uc * (static_cast<double>(na_vcm[j]) / static_cast<double>(na_tot))
3100                                   * (nrdf_vcm[j] - nrdf_vcm_sub[j]) / nrdf_vcm[j];
3101                 }
3102             }
3103         }
3104     }
3105     for (int i = 0; (i < gmx::ssize(groups.groups[SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling])); i++)
3106     {
3107         opts->nrdf[i] = nrdf_tc[i];
3108         if (opts->nrdf[i] < 0)
3109         {
3110             opts->nrdf[i] = 0;
3111         }
3112         fprintf(stderr, "Number of degrees of freedom in T-Coupling group %s is %.2f\n",
3113                 gnames[groups.groups[SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling][i]], opts->nrdf[i]);
3114     }
3115
3116     sfree(nrdf2);
3117     sfree(nrdf_tc);
3118     sfree(nrdf_vcm);
3119     sfree(dof_vcm);
3120     sfree(na_vcm);
3121     sfree(nrdf_vcm_sub);
3122 }
3123
3124 static bool do_egp_flag(t_inputrec* ir, SimulationGroups* groups, const char* option, const char* val, int flag)
3125 {
3126     /* The maximum number of energy group pairs would be MAXPTR*(MAXPTR+1)/2.
3127      * But since this is much larger than STRLEN, such a line can not be parsed.
3128      * The real maximum is the number of names that fit in a string: STRLEN/2.
3129      */
3130 #define EGP_MAX (STRLEN / 2)
3131     int  j, k, nr;
3132     bool bSet;
3133
3134     auto names = gmx::splitString(val);
3135     if (names.size() % 2 != 0)
3136     {
3137         gmx_fatal(FARGS, "The number of groups for %s is odd", option);
3138     }
3139     nr   = groups->groups[SimulationAtomGroupType::EnergyOutput].size();
3140     bSet = FALSE;
3141     for (size_t i = 0; i < names.size() / 2; i++)
3142     {
3143         // TODO this needs to be replaced by a solution using std::find_if
3144         j = 0;
3145         while ((j < nr)
3146                && gmx_strcasecmp(
3147                           names[2 * i].c_str(),
3148                           *(groups->groupNames[groups->groups[SimulationAtomGroupType::EnergyOutput][j]])))
3149         {
3150             j++;
3151         }
3152         if (j == nr)
3153         {
3154             gmx_fatal(FARGS, "%s in %s is not an energy group\n", names[2 * i].c_str(), option);
3155         }
3156         k = 0;
3157         while ((k < nr)
3158                && gmx_strcasecmp(
3159                           names[2 * i + 1].c_str(),
3160                           *(groups->groupNames[groups->groups[SimulationAtomGroupType::EnergyOutput][k]])))
3161         {
3162             k++;
3163         }
3164         if (k == nr)
3165         {
3166             gmx_fatal(FARGS, "%s in %s is not an energy group\n", names[2 * i + 1].c_str(), option);
3167         }
3168         if ((j < nr) && (k < nr))
3169         {
3170             ir->opts.egp_flags[nr * j + k] |= flag;
3171             ir->opts.egp_flags[nr * k + j] |= flag;
3172             bSet = TRUE;
3173         }
3174     }
3175
3176     return bSet;
3177 }
3178
3179
3180 static void make_swap_groups(t_swapcoords* swap, t_blocka* grps, char** gnames)
3181 {
3182     int          ig = -1, i = 0, gind;
3183     t_swapGroup* swapg;
3184
3185
3186     /* Just a quick check here, more thorough checks are in mdrun */
3187     if (strcmp(swap->grp[eGrpSplit0].molname, swap->grp[eGrpSplit1].molname) == 0)
3188     {
3189         gmx_fatal(FARGS, "The split groups can not both be '%s'.", swap->grp[eGrpSplit0].molname);
3190     }
3191
3192     /* Get the index atoms of the split0, split1, solvent, and swap groups */
3193     for (ig = 0; ig < swap->ngrp; ig++)
3194     {
3195         swapg      = &swap->grp[ig];
3196         gind       = search_string(swap->grp[ig].molname, grps->nr, gnames);
3197         swapg->nat = grps->index[gind + 1] - grps->index[gind];
3198
3199         if (swapg->nat > 0)
3200         {
3201             fprintf(stderr, "%s group '%s' contains %d atoms.\n",
3202                     ig < 3 ? eSwapFixedGrp_names[ig] : "Swap", swap->grp[ig].molname, swapg->nat);
3203             snew(swapg->ind, swapg->nat);
3204             for (i = 0; i < swapg->nat; i++)
3205             {
3206                 swapg->ind[i] = grps->a[grps->index[gind] + i];
3207             }
3208         }
3209         else
3210         {
3211             gmx_fatal(FARGS, "Swap group %s does not contain any atoms.", swap->grp[ig].molname);
3212         }
3213     }
3214 }
3215
3216
3217 static void make_IMD_group(t_IMD* IMDgroup, char* IMDgname, t_blocka* grps, char** gnames)
3218 {
3219     int ig, i;
3220
3221
3222     ig            = search_string(IMDgname, grps->nr, gnames);
3223     IMDgroup->nat = grps->index[ig + 1] - grps->index[ig];
3224
3225     if (IMDgroup->nat > 0)
3226     {
3227         fprintf(stderr,
3228                 "Group '%s' with %d atoms can be activated for interactive molecular dynamics "
3229                 "(IMD).\n",
3230                 IMDgname, IMDgroup->nat);
3231         snew(IMDgroup->ind, IMDgroup->nat);
3232         for (i = 0; i < IMDgroup->nat; i++)
3233         {
3234             IMDgroup->ind[i] = grps->a[grps->index[ig] + i];
3235         }
3236     }
3237 }
3238
3239 void do_index(const char*                   mdparin,
3240               const char*                   ndx,
3241               gmx_mtop_t*                   mtop,
3242               bool                          bVerbose,
3243               const gmx::MdModulesNotifier& notifier,
3244               t_inputrec*                   ir,
3245               warninp_t                     wi)
3246 {
3247     t_blocka* defaultIndexGroups;
3248     int       natoms;
3249     t_symtab* symtab;
3250     t_atoms   atoms_all;
3251     char      warnbuf[STRLEN], **gnames;
3252     int       nr;
3253     real      tau_min;
3254     int       nstcmin;
3255     int       i, j, k, restnm;
3256     bool      bExcl, bTable, bAnneal, bRest;
3257     char      warn_buf[STRLEN];
3258
3259     if (bVerbose)
3260     {
3261         fprintf(stderr, "processing index file...\n");
3262     }
3263     if (ndx == nullptr)
3264     {
3265         snew(defaultIndexGroups, 1);
3266         snew(defaultIndexGroups->index, 1);
3267         snew(gnames, 1);
3268         atoms_all = gmx_mtop_global_atoms(mtop);
3269         analyse(&atoms_all, defaultIndexGroups, &gnames, FALSE, TRUE);
3270         done_atom(&atoms_all);
3271     }
3272     else
3273     {
3274         defaultIndexGroups = init_index(ndx, &gnames);
3275     }
3276
3277     SimulationGroups* groups = &mtop->groups;
3278     natoms                   = mtop->natoms;
3279     symtab                   = &mtop->symtab;
3280
3281     for (int i = 0; (i < defaultIndexGroups->nr); i++)
3282     {
3283         groups->groupNames.emplace_back(put_symtab(symtab, gnames[i]));
3284     }
3285     groups->groupNames.emplace_back(put_symtab(symtab, "rest"));
3286     restnm = groups->groupNames.size() - 1;
3287     GMX_RELEASE_ASSERT(restnm == defaultIndexGroups->nr, "Size of allocations must match");
3288     srenew(gnames, defaultIndexGroups->nr + 1);
3289     gnames[restnm] = *(groups->groupNames.back());
3290
3291     set_warning_line(wi, mdparin, -1);
3292
3293     auto temperatureCouplingTauValues       = gmx::splitString(is->tau_t);
3294     auto temperatureCouplingReferenceValues = gmx::splitString(is->ref_t);
3295     auto temperatureCouplingGroupNames      = gmx::splitString(is->tcgrps);
3296     if (temperatureCouplingTauValues.size() != temperatureCouplingGroupNames.size()
3297         || temperatureCouplingReferenceValues.size() != temperatureCouplingGroupNames.size())
3298     {
3299         gmx_fatal(FARGS,
3300                   "Invalid T coupling input: %zu groups, %zu ref-t values and "
3301                   "%zu tau-t values",
3302                   temperatureCouplingGroupNames.size(), temperatureCouplingReferenceValues.size(),
3303                   temperatureCouplingTauValues.size());
3304     }
3305
3306     const bool useReferenceTemperature = integratorHasReferenceTemperature(ir);
3307     do_numbering(natoms, groups, temperatureCouplingGroupNames, defaultIndexGroups, gnames,
3308                  SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling, restnm,
3309                  useReferenceTemperature ? egrptpALL : egrptpALL_GENREST, bVerbose, wi);
3310     nr            = groups->groups[SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling].size();
3311     ir->opts.ngtc = nr;
3312     snew(ir->opts.nrdf, nr);
3313     snew(ir->opts.tau_t, nr);
3314     snew(ir->opts.ref_t, nr);
3315     if (ir->eI == eiBD && ir->bd_fric == 0)
3316     {
3317         fprintf(stderr, "bd-fric=0, so tau-t will be used as the inverse friction constant(s)\n");
3318     }
3319
3320     if (useReferenceTemperature)
3321     {
3322         if (size_t(nr) != temperatureCouplingReferenceValues.size())
3323         {
3324             gmx_fatal(FARGS, "Not enough ref-t and tau-t values!");
3325         }
3326
3327         tau_min = 1e20;
3328         convertReals(wi, temperatureCouplingTauValues, "tau-t", ir->opts.tau_t);
3329         for (i = 0; (i < nr); i++)
3330         {
3331             if ((ir->eI == eiBD) && ir->opts.tau_t[i] <= 0)
3332             {
3333                 sprintf(warn_buf, "With integrator %s tau-t should be larger than 0", ei_names[ir->eI]);
3334                 warning_error(wi, warn_buf);
3335             }
3336
3337             if (ir->etc != etcVRESCALE && ir->opts.tau_t[i] == 0)
3338             {
3339                 warning_note(
3340                         wi,
3341                         "tau-t = -1 is the value to signal that a group should not have "
3342                         "temperature coupling. Treating your use of tau-t = 0 as if you used -1.");
3343             }
3344
3345             if (ir->opts.tau_t[i] >= 0)
3346             {
3347                 tau_min = std::min(tau_min, ir->opts.tau_t[i]);
3348             }
3349         }
3350         if (ir->etc != etcNO && ir->nsttcouple == -1)
3351         {
3352             ir->nsttcouple = ir_optimal_nsttcouple(ir);
3353         }
3354
3355         if (EI_VV(ir->eI))
3356         {
3357             if ((ir->etc == etcNOSEHOOVER) && (ir->epc == epcBERENDSEN))
3358             {
3359                 gmx_fatal(FARGS,
3360                           "Cannot do Nose-Hoover temperature with Berendsen pressure control with "
3361                           "md-vv; use either vrescale temperature with berendsen pressure or "
3362                           "Nose-Hoover temperature with MTTK pressure");
3363             }
3364             if (ir->epc == epcMTTK)
3365             {
3366                 if (ir->etc != etcNOSEHOOVER)
3367                 {
3368                     gmx_fatal(FARGS,
3369                               "Cannot do MTTK pressure coupling without Nose-Hoover temperature "
3370                               "control");
3371                 }
3372                 else
3373                 {
3374                     if (ir->nstpcouple != ir->nsttcouple)
3375                     {
3376                         int mincouple  = std::min(ir->nstpcouple, ir->nsttcouple);
3377                         ir->nstpcouple = ir->nsttcouple = mincouple;
3378                         sprintf(warn_buf,
3379                                 "for current Trotter decomposition methods with vv, nsttcouple and "
3380                                 "nstpcouple must be equal.  Both have been reset to "
3381                                 "min(nsttcouple,nstpcouple) = %d",
3382                                 mincouple);
3383                         warning_note(wi, warn_buf);
3384                     }
3385                 }
3386             }
3387         }
3388         /* velocity verlet with averaged kinetic energy KE = 0.5*(v(t+1/2) - v(t-1/2)) is implemented
3389            primarily for testing purposes, and does not work with temperature coupling other than 1 */
3390
3391         if (ETC_ANDERSEN(ir->etc))
3392         {
3393             if (ir->nsttcouple != 1)
3394             {
3395                 ir->nsttcouple = 1;
3396                 sprintf(warn_buf,
3397                         "Andersen temperature control methods assume nsttcouple = 1; there is no "
3398                         "need for larger nsttcouple > 1, since no global parameters are computed. "
3399                         "nsttcouple has been reset to 1");
3400                 warning_note(wi, warn_buf);
3401             }
3402         }
3403         nstcmin = tcouple_min_integration_steps(ir->etc);
3404         if (nstcmin > 1)
3405         {
3406             if (tau_min / (ir->delta_t * ir->nsttcouple) < nstcmin - 10 * GMX_REAL_EPS)
3407             {
3408                 sprintf(warn_buf,
3409                         "For proper integration of the %s thermostat, tau-t (%g) should be at "
3410                         "least %d times larger than nsttcouple*dt (%g)",
3411                         ETCOUPLTYPE(ir->etc), tau_min, nstcmin, ir->nsttcouple * ir->delta_t);
3412                 warning(wi, warn_buf);
3413             }
3414         }
3415         convertReals(wi, temperatureCouplingReferenceValues, "ref-t", ir->opts.ref_t);
3416         for (i = 0; (i < nr); i++)
3417         {
3418             if (ir->opts.ref_t[i] < 0)
3419             {
3420                 gmx_fatal(FARGS, "ref-t for group %d negative", i);
3421             }
3422         }
3423         /* set the lambda mc temperature to the md integrator temperature (which should be defined
3424            if we are in this conditional) if mc_temp is negative */
3425         if (ir->expandedvals->mc_temp < 0)
3426         {
3427             ir->expandedvals->mc_temp = ir->opts.ref_t[0]; /*for now, set to the first reft */
3428         }
3429     }
3430
3431     /* Simulated annealing for each group. There are nr groups */
3432     auto simulatedAnnealingGroupNames = gmx::splitString(is->anneal);
3433     if (simulatedAnnealingGroupNames.size() == 1
3434         && gmx::equalCaseInsensitive(simulatedAnnealingGroupNames[0], "N", 1))
3435     {
3436         simulatedAnnealingGroupNames.resize(0);
3437     }
3438     if (!simulatedAnnealingGroupNames.empty() && gmx::ssize(simulatedAnnealingGroupNames) != nr)
3439     {
3440         gmx_fatal(FARGS, "Wrong number of annealing values: %zu (for %d groups)\n",
3441                   simulatedAnnealingGroupNames.size(), nr);
3442     }
3443     else
3444     {
3445         snew(ir->opts.annealing, nr);
3446         snew(ir->opts.anneal_npoints, nr);
3447         snew(ir->opts.anneal_time, nr);
3448         snew(ir->opts.anneal_temp, nr);
3449         for (i = 0; i < nr; i++)
3450         {
3451             ir->opts.annealing[i]      = eannNO;
3452             ir->opts.anneal_npoints[i] = 0;
3453             ir->opts.anneal_time[i]    = nullptr;
3454             ir->opts.anneal_temp[i]    = nullptr;
3455         }
3456         if (!simulatedAnnealingGroupNames.empty())
3457         {
3458             bAnneal = FALSE;
3459             for (i = 0; i < nr; i++)
3460             {
3461                 if (gmx::equalCaseInsensitive(simulatedAnnealingGroupNames[i], "N", 1))
3462                 {
3463                     ir->opts.annealing[i] = eannNO;
3464                 }
3465                 else if (gmx::equalCaseInsensitive(simulatedAnnealingGroupNames[i], "S", 1))
3466                 {
3467                     ir->opts.annealing[i] = eannSINGLE;
3468                     bAnneal               = TRUE;
3469                 }
3470                 else if (gmx::equalCaseInsensitive(simulatedAnnealingGroupNames[i], "P", 1))
3471                 {
3472                     ir->opts.annealing[i] = eannPERIODIC;
3473                     bAnneal               = TRUE;
3474                 }
3475             }
3476             if (bAnneal)
3477             {
3478                 /* Read the other fields too */
3479                 auto simulatedAnnealingPoints = gmx::splitString(is->anneal_npoints);
3480                 if (simulatedAnnealingPoints.size() != simulatedAnnealingGroupNames.size())
3481                 {
3482                     gmx_fatal(FARGS, "Found %zu annealing-npoints values for %zu groups\n",
3483                               simulatedAnnealingPoints.size(), simulatedAnnealingGroupNames.size());
3484                 }
3485                 convertInts(wi, simulatedAnnealingPoints, "annealing points", ir->opts.anneal_npoints);
3486                 size_t numSimulatedAnnealingFields = 0;
3487                 for (i = 0; i < nr; i++)
3488                 {
3489                     if (ir->opts.anneal_npoints[i] == 1)
3490                     {
3491                         gmx_fatal(
3492                                 FARGS,
3493                                 "Please specify at least a start and an end point for annealing\n");
3494                     }
3495                     snew(ir->opts.anneal_time[i], ir->opts.anneal_npoints[i]);
3496                     snew(ir->opts.anneal_temp[i], ir->opts.anneal_npoints[i]);
3497                     numSimulatedAnnealingFields += ir->opts.anneal_npoints[i];
3498                 }
3499
3500                 auto simulatedAnnealingTimes = gmx::splitString(is->anneal_time);
3501
3502                 if (simulatedAnnealingTimes.size() != numSimulatedAnnealingFields)
3503                 {
3504                     gmx_fatal(FARGS, "Found %zu annealing-time values, wanted %zu\n",
3505                               simulatedAnnealingTimes.size(), numSimulatedAnnealingFields);
3506                 }
3507                 auto simulatedAnnealingTemperatures = gmx::splitString(is->anneal_temp);
3508                 if (simulatedAnnealingTemperatures.size() != numSimulatedAnnealingFields)
3509                 {
3510                     gmx_fatal(FARGS, "Found %zu annealing-temp values, wanted %zu\n",
3511                               simulatedAnnealingTemperatures.size(), numSimulatedAnnealingFields);
3512                 }
3513
3514                 std::vector<real> allSimulatedAnnealingTimes(numSimulatedAnnealingFields);
3515                 std::vector<real> allSimulatedAnnealingTemperatures(numSimulatedAnnealingFields);
3516                 convertReals(wi, simulatedAnnealingTimes, "anneal-time",
3517                              allSimulatedAnnealingTimes.data());
3518                 convertReals(wi, simulatedAnnealingTemperatures, "anneal-temp",
3519                              allSimulatedAnnealingTemperatures.data());
3520                 for (i = 0, k = 0; i < nr; i++)
3521                 {
3522                     for (j = 0; j < ir->opts.anneal_npoints[i]; j++)
3523                     {
3524                         ir->opts.anneal_time[i][j] = allSimulatedAnnealingTimes[k];
3525                         ir->opts.anneal_temp[i][j] = allSimulatedAnnealingTemperatures[k];
3526                         if (j == 0)
3527                         {
3528                             if (ir->opts.anneal_time[i][0] > (ir->init_t + GMX_REAL_EPS))
3529                             {
3530                                 gmx_fatal(FARGS, "First time point for annealing > init_t.\n");
3531                             }
3532                         }
3533                         else
3534                         {
3535                             /* j>0 */
3536                             if (ir->opts.anneal_time[i][j] < ir->opts.anneal_time[i][j - 1])
3537                             {
3538                                 gmx_fatal(FARGS,
3539                                           "Annealing timepoints out of order: t=%f comes after "
3540                                           "t=%f\n",
3541                                           ir->opts.anneal_time[i][j], ir->opts.anneal_time[i][j - 1]);
3542                             }
3543                         }
3544                         if (ir->opts.anneal_temp[i][j] < 0)
3545                         {
3546                             gmx_fatal(FARGS, "Found negative temperature in annealing: %f\n",
3547                                       ir->opts.anneal_temp[i][j]);
3548                         }
3549                         k++;
3550                     }
3551                 }
3552                 /* Print out some summary information, to make sure we got it right */
3553                 for (i = 0; i < nr; i++)
3554                 {
3555                     if (ir->opts.annealing[i] != eannNO)
3556                     {
3557                         j = groups->groups[SimulationAtomGroupType::TemperatureCoupling][i];
3558                         fprintf(stderr, "Simulated annealing for group %s: %s, %d timepoints\n",
3559                                 *(groups->groupNames[j]), eann_names[ir->opts.annealing[i]],
3560                                 ir->opts.anneal_npoints[i]);
3561                         fprintf(stderr, "Time (ps)   Temperature (K)\n");
3562                         /* All terms except the last one */
3563                         for (j = 0; j < (ir->opts.anneal_npoints[i] - 1); j++)
3564                         {
3565                             fprintf(stderr, "%9.1f      %5.1f\n", ir->opts.anneal_time[i][j],
3566                                     ir->opts.anneal_temp[i][j]);
3567                         }
3568
3569                         /* Finally the last one */
3570                         j = ir->opts.anneal_npoints[i] - 1;
3571                         if (ir->opts.annealing[i] == eannSINGLE)
3572                         {
3573                             fprintf(stderr, "%9.1f-     %5.1f\n", ir->opts.anneal_time[i][j],
3574                                     ir->opts.anneal_temp[i][j]);
3575                         }
3576                         else
3577                         {
3578                             fprintf(stderr, "%9.1f      %5.1f\n", ir->opts.anneal_time[i][j],
3579                                     ir->opts.anneal_temp[i][j]);
3580                             if (std::fabs(ir->opts.anneal_temp[i][j] - ir->opts.anneal_temp[i][0]) > GMX_REAL_EPS)
3581                             {
3582                                 warning_note(wi,
3583                                              "There is a temperature jump when your annealing "
3584                                              "loops back.\n");
3585                             }
3586                         }
3587                     }
3588                 }
3589             }
3590         }
3591     }
3592
3593     if (ir->bPull)
3594     {
3595         make_pull_groups(ir->pull, is->pull_grp, defaultIndexGroups, gnames);
3596
3597         make_pull_coords(ir->pull);
3598     }
3599
3600     if (ir->bRot)
3601     {
3602         make_rotation_groups(ir->rot, is->rot_grp, defaultIndexGroups, gnames);
3603     }
3604
3605     if (ir->eSwapCoords != eswapNO)
3606     {
3607         make_swap_groups(ir->swap, defaultIndexGroups, gnames);
3608     }
3609
3610     /* Make indices for IMD session */
3611     if (ir->bIMD)
3612     {
3613         make_IMD_group(ir->imd, is->imd_grp, defaultIndexGroups, gnames);
3614     }
3615
3616     gmx::IndexGroupsAndNames defaultIndexGroupsAndNames(
3617             *defaultIndexGroups, gmx::arrayRefFromArray(gnames, defaultIndexGroups->nr));
3618     notifier.notifier_.notify(defaultIndexGroupsAndNames);
3619
3620     auto accelerations          = gmx::splitString(is->acc);
3621     auto accelerationGroupNames = gmx::splitString(is->accgrps);
3622     if (accelerationGroupNames.size() * DIM != accelerations.size())
3623     {
3624         gmx_fatal(FARGS, "Invalid Acceleration input: %zu groups and %zu acc. values",
3625                   accelerationGroupNames.size(), accelerations.size());
3626     }
3627     do_numbering(natoms, groups, accelerationGroupNames, defaultIndexGroups, gnames,
3628                  SimulationAtomGroupType::Acceleration, restnm, egrptpALL_GENREST, bVerbose, wi);
3629     nr = groups->groups[SimulationAtomGroupType::Acceleration].size();
3630     snew(ir->opts.acc, nr);
3631     ir->opts.ngacc = nr;
3632
3633     convertRvecs(wi, accelerations, "anneal-time", ir->opts.acc);
3634
3635     auto freezeDims       = gmx::splitString(is->frdim);
3636     auto freezeGroupNames = gmx::splitString(is->freeze);
3637     if (freezeDims.size() != DIM * freezeGroupNames.size())
3638     {
3639         gmx_fatal(FARGS, "Invalid Freezing input: %zu groups and %zu freeze values",
3640                   freezeGroupNames.size(), freezeDims.size());
3641     }
3642     do_numbering(natoms, groups, freezeGroupNames, defaultIndexGroups, gnames,
3643                  SimulationAtomGroupType::Freeze, restnm, egrptpALL_GENREST, bVerbose, wi);
3644     nr             = groups->groups[SimulationAtomGroupType::Freeze].size();
3645     ir->opts.ngfrz = nr;
3646     snew(ir->opts.nFreeze, nr);
3647     for (i = k = 0; (size_t(i) < freezeGroupNames.size()); i++)
3648     {
3649         for (j = 0; (j < DIM); j++, k++)
3650         {
3651             ir->opts.nFreeze[i][j] = static_cast<int>(gmx::equalCaseInsensitive(freezeDims[k], "Y", 1));
3652             if (!ir->opts.nFreeze[i][j])
3653             {
3654                 if (!gmx::equalCaseInsensitive(freezeDims[k], "N", 1))
3655                 {
3656                     sprintf(warnbuf,
3657                             "Please use Y(ES) or N(O) for freezedim only "
3658                             "(not %s)",
3659                             freezeDims[k].c_str());
3660                     warning(wi, warn_buf);
3661                 }
3662             }
3663         }
3664     }
3665     for (; (i < nr); i++)
3666     {
3667         for (j = 0; (j < DIM); j++)
3668         {
3669             ir->opts.nFreeze[i][j] = 0;
3670         }
3671     }
3672
3673     auto energyGroupNames = gmx::splitString(is->energy);
3674     do_numbering(natoms, groups, energyGroupNames, defaultIndexGroups, gnames,
3675                  SimulationAtomGroupType::EnergyOutput, restnm, egrptpALL_GENREST, bVerbose, wi);
3676     add_wall_energrps(groups, ir->nwall, symtab);
3677     ir->opts.ngener    = groups->groups[SimulationAtomGroupType::EnergyOutput].size();
3678     auto vcmGroupNames = gmx::splitString(is->vcm);
3679     bRest              = do_numbering(natoms, groups, vcmGroupNames, defaultIndexGroups, gnames,
3680                          SimulationAtomGroupType::MassCenterVelocityRemoval, restnm,
3681                          vcmGroupNames.empty() ? egrptpALL_GENREST : egrptpPART, bVerbose, wi);
3682     if (bRest)
3683     {
3684         warning(wi,
3685                 "Some atoms are not part of any center of mass motion removal group.\n"
3686                 "This may lead to artifacts.\n"
3687                 "In most cases one should use one group for the whole system.");
3688     }
3689
3690     /* Now we have filled the freeze struct, so we can calculate NRDF */
3691     calc_nrdf(mtop, ir, gnames);
3692
3693     auto user1GroupNames = gmx::splitString(is->user1);
3694     do_numbering(natoms, groups, user1GroupNames, defaultIndexGroups, gnames,
3695                  SimulationAtomGroupType::User1, restnm, egrptpALL_GENREST, bVerbose, wi);
3696     auto user2GroupNames = gmx::splitString(is->user2);
3697     do_numbering(natoms, groups, user2GroupNames, defaultIndexGroups, gnames,
3698                  SimulationAtomGroupType::User2, restnm, egrptpALL_GENREST, bVerbose, wi);
3699     auto compressedXGroupNames = gmx::splitString(is->x_compressed_groups);
3700     do_numbering(natoms, groups, compressedXGroupNames, defaultIndexGroups, gnames,
3701                  SimulationAtomGroupType::CompressedPositionOutput, restnm, egrptpONE, bVerbose, wi);
3702     auto orirefFitGroupNames = gmx::splitString(is->orirefitgrp);
3703     do_numbering(natoms, groups, orirefFitGroupNames, defaultIndexGroups, gnames,
3704                  SimulationAtomGroupType::OrientationRestraintsFit, restnm, egrptpALL_GENREST,
3705                  bVerbose, wi);
3706
3707     /* QMMM input processing */
3708     auto qmGroupNames = gmx::splitString(is->QMMM);
3709     auto qmMethods    = gmx::splitString(is->QMmethod);
3710     auto qmBasisSets  = gmx::splitString(is->QMbasis);
3711     if (ir->eI != eiMimic)
3712     {
3713         if (qmMethods.size() != qmGroupNames.size() || qmBasisSets.size() != qmGroupNames.size())
3714         {
3715             gmx_fatal(FARGS,
3716                       "Invalid QMMM input: %zu groups %zu basissets"
3717                       " and %zu methods\n",
3718                       qmGroupNames.size(), qmBasisSets.size(), qmMethods.size());
3719         }
3720         /* group rest, if any, is always MM! */
3721         do_numbering(natoms, groups, qmGroupNames, defaultIndexGroups, gnames,
3722                      SimulationAtomGroupType::QuantumMechanics, restnm, egrptpALL_GENREST, bVerbose, wi);
3723         nr            = qmGroupNames.size(); /*atoms->grps[egcQMMM].nr;*/
3724         ir->opts.ngQM = qmGroupNames.size();
3725         snew(ir->opts.QMmethod, nr);
3726         snew(ir->opts.QMbasis, nr);
3727         for (i = 0; i < nr; i++)
3728         {
3729             /* input consists of strings: RHF CASSCF PM3 .. These need to be
3730              * converted to the corresponding enum in names.c
3731              */
3732             ir->opts.QMmethod[i] = search_QMstring(qmMethods[i].c_str(), eQMmethodNR, eQMmethod_names);
3733             ir->opts.QMbasis[i] = search_QMstring(qmBasisSets[i].c_str(), eQMbasisNR, eQMbasis_names);
3734         }
3735         auto qmMultiplicities = gmx::splitString(is->QMmult);
3736         auto qmCharges        = gmx::splitString(is->QMcharge);
3737         auto qmbSH            = gmx::splitString(is->bSH);
3738         snew(ir->opts.QMmult, nr);
3739         snew(ir->opts.QMcharge, nr);
3740         snew(ir->opts.bSH, nr);
3741         convertInts(wi, qmMultiplicities, "QMmult", ir->opts.QMmult);
3742         convertInts(wi, qmCharges, "QMcharge", ir->opts.QMcharge);
3743         convertYesNos(wi, qmbSH, "bSH", ir->opts.bSH);
3744
3745         auto CASelectrons = gmx::splitString(is->CASelectrons);
3746         auto CASorbitals  = gmx::splitString(is->CASorbitals);
3747         snew(ir->opts.CASelectrons, nr);
3748         snew(ir->opts.CASorbitals, nr);
3749         convertInts(wi, CASelectrons, "CASelectrons", ir->opts.CASelectrons);
3750         convertInts(wi, CASorbitals, "CASOrbitals", ir->opts.CASorbitals);
3751
3752         auto SAon    = gmx::splitString(is->SAon);
3753         auto SAoff   = gmx::splitString(is->SAoff);
3754         auto SAsteps = gmx::splitString(is->SAsteps);
3755         snew(ir->opts.SAon, nr);
3756         snew(ir->opts.SAoff, nr);
3757         snew(ir->opts.SAsteps, nr);
3758         convertInts(wi, SAon, "SAon", ir->opts.SAon);
3759         convertInts(wi, SAoff, "SAoff", ir->opts.SAoff);
3760         convertInts(wi, SAsteps, "SAsteps", ir->opts.SAsteps);
3761     }
3762     else
3763     {
3764         /* MiMiC */
3765         if (qmGroupNames.size() > 1)
3766         {
3767             gmx_fatal(FARGS, "Currently, having more than one QM group in MiMiC is not supported");
3768         }
3769         /* group rest, if any, is always MM! */
3770         do_numbering(natoms, groups, qmGroupNames, defaultIndexGroups, gnames,
3771                      SimulationAtomGroupType::QuantumMechanics, restnm, egrptpALL_GENREST, bVerbose, wi);
3772
3773         ir->opts.ngQM = qmGroupNames.size();
3774     }
3775
3776     /* end of QMMM input */
3777
3778     if (bVerbose)
3779     {
3780         for (auto group : gmx::keysOf(groups->groups))
3781         {
3782             fprintf(stderr, "%-16s has %zu element(s):", shortName(group), groups->groups[group].size());
3783             for (const auto& entry : groups->groups[group])
3784             {
3785                 fprintf(stderr, " %s", *(groups->groupNames[entry]));
3786             }
3787             fprintf(stderr, "\n");
3788         }
3789     }
3790
3791     nr = groups->groups[SimulationAtomGroupType::EnergyOutput].size();
3792     snew(ir->opts.egp_flags, nr * nr);
3793
3794     bExcl = do_egp_flag(ir, groups, "energygrp-excl", is->egpexcl, EGP_EXCL);
3795     if (bExcl && ir->cutoff_scheme == ecutsVERLET)
3796     {
3797         warning_error(wi, "Energy group exclusions are currently not supported");
3798     }
3799     if (bExcl && EEL_FULL(ir->coulombtype))
3800     {
3801         warning(wi, "Can not exclude the lattice Coulomb energy between energy groups");
3802     }
3803
3804     bTable = do_egp_flag(ir, groups, "energygrp-table", is->egptable, EGP_TABLE);
3805     if (bTable && !(ir->vdwtype == evdwUSER) && !(ir->coulombtype == eelUSER)
3806         && !(ir->coulombtype == eelPMEUSER) && !(ir->coulombtype == eelPMEUSERSWITCH))
3807     {
3808         gmx_fatal(FARGS,
3809                   "Can only have energy group pair tables in combination with user tables for VdW "
3810                   "and/or Coulomb");
3811     }
3812
3813     /* final check before going out of scope if simulated tempering variables
3814      * need to be set to default values.
3815      */
3816     if ((ir->expandedvals->nstexpanded < 0) && ir->bSimTemp)
3817     {
3818         ir->expandedvals->nstexpanded = 2 * static_cast<int>(ir->opts.tau_t[0] / ir->delta_t);
3819         warning(wi, gmx::formatString(
3820                             "the value for nstexpanded was not specified for "
3821                             " expanded ensemble simulated tempering. It is set to 2*tau_t (%d) "
3822                             "by default, but it is recommended to set it to an explicit value!",
3823                             ir->expandedvals->nstexpanded));
3824     }
3825     for (i = 0; (i < defaultIndexGroups->nr); i++)
3826     {
3827         sfree(gnames[i]);
3828     }
3829     sfree(gnames);
3830     done_blocka(defaultIndexGroups);
3831     sfree(defaultIndexGroups);
3832 }
3833
3834
3835 static void check_disre(const gmx_mtop_t* mtop)
3836 {
3837     if (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_DISRES) > 0)
3838     {
3839         const gmx_ffparams_t& ffparams  = mtop->ffparams;
3840         int                   ndouble   = 0;
3841         int                   old_label = -1;
3842         for (int i = 0; i < ffparams.numTypes(); i++)
3843         {
3844             int ftype = ffparams.functype[i];
3845             if (ftype == F_DISRES)
3846             {
3847                 int label = ffparams.iparams[i].disres.label;
3848                 if (label == old_label)
3849                 {
3850                     fprintf(stderr, "Distance restraint index %d occurs twice\n", label);
3851                     ndouble++;
3852                 }
3853                 old_label = label;
3854             }
3855         }
3856         if (ndouble > 0)
3857         {
3858             gmx_fatal(FARGS,
3859                       "Found %d double distance restraint indices,\n"
3860                       "probably the parameters for multiple pairs in one restraint "
3861                       "are not identical\n",
3862                       ndouble);
3863         }
3864     }
3865 }
3866
3867 static bool absolute_reference(const t_inputrec* ir, const gmx_mtop_t* sys, const bool posres_only, ivec AbsRef)
3868 {
3869     int                  d, g, i;
3870     gmx_mtop_ilistloop_t iloop;
3871     int                  nmol;
3872     const t_iparams*     pr;
3873
3874     clear_ivec(AbsRef);
3875
3876     if (!posres_only)
3877     {
3878         /* Check the COM */
3879         for (d = 0; d < DIM; d++)
3880         {
3881             AbsRef[d] = (d < ndof_com(ir) ? 0 : 1);
3882         }
3883         /* Check for freeze groups */
3884         for (g = 0; g < ir->opts.ngfrz; g++)
3885         {
3886             for (d = 0; d < DIM; d++)
3887             {
3888                 if (ir->opts.nFreeze[g][d] != 0)
3889                 {
3890                     AbsRef[d] = 1;
3891                 }
3892             }
3893         }
3894     }
3895
3896     /* Check for position restraints */
3897     iloop = gmx_mtop_ilistloop_init(sys);
3898     while (const InteractionLists* ilist = gmx_mtop_ilistloop_next(iloop, &nmol))
3899     {
3900         if (nmol > 0 && (AbsRef[XX] == 0 || AbsRef[YY] == 0 || AbsRef[ZZ] == 0))
3901         {
3902             for (i = 0; i < (*ilist)[F_POSRES].size(); i += 2)
3903             {
3904                 pr = &sys->ffparams.iparams[(*ilist)[F_POSRES].iatoms[i]];
3905                 for (d = 0; d < DIM; d++)
3906                 {
3907                     if (pr->posres.fcA[d] != 0)
3908                     {
3909                         AbsRef[d] = 1;
3910                     }
3911                 }
3912             }
3913             for (i = 0; i < (*ilist)[F_FBPOSRES].size(); i += 2)
3914             {
3915                 /* Check for flat-bottom posres */
3916                 pr = &sys->ffparams.iparams[(*ilist)[F_FBPOSRES].iatoms[i]];
3917                 if (pr->fbposres.k != 0)
3918                 {
3919                     switch (pr->fbposres.geom)
3920                     {
3921                         case efbposresSPHERE: AbsRef[XX] = AbsRef[YY] = AbsRef[ZZ] = 1; break;
3922                         case efbposresCYLINDERX: AbsRef[YY] = AbsRef[ZZ] = 1; break;
3923                         case efbposresCYLINDERY: AbsRef[XX] = AbsRef[ZZ] = 1; break;
3924                         case efbposresCYLINDER:
3925                         /* efbposres is a synonym for efbposresCYLINDERZ for backwards compatibility */
3926                         case efbposresCYLINDERZ: AbsRef[XX] = AbsRef[YY] = 1; break;
3927                         case efbposresX: /* d=XX */
3928                         case efbposresY: /* d=YY */
3929                         case efbposresZ: /* d=ZZ */
3930                             d         = pr->fbposres.geom - efbposresX;
3931                             AbsRef[d] = 1;
3932                             break;
3933                         default:
3934                             gmx_fatal(FARGS,
3935                                       " Invalid geometry for flat-bottom position restraint.\n"
3936                                       "Expected nr between 1 and %d. Found %d\n",
3937                                       efbposresNR - 1, pr->fbposres.geom);
3938                     }
3939                 }
3940             }
3941         }
3942     }
3943
3944     return (AbsRef[XX] != 0 && AbsRef[YY] != 0 && AbsRef[ZZ] != 0);
3945 }
3946
3947 static void check_combination_rule_differences(const gmx_mtop_t* mtop,
3948                                                int               state,
3949                                                bool* bC6ParametersWorkWithGeometricRules,
3950                                                bool* bC6ParametersWorkWithLBRules,
3951                                                bool* bLBRulesPossible)
3952 {
3953     int         ntypes, tpi, tpj;
3954     int*        typecount;
3955     real        tol;
3956     double      c6i, c6j, c12i, c12j;
3957     double      c6, c6_geometric, c6_LB;
3958     double      sigmai, sigmaj, epsi, epsj;
3959     bool        bCanDoLBRules, bCanDoGeometricRules;
3960     const char* ptr;
3961
3962     /* A tolerance of 1e-5 seems reasonable for (possibly hand-typed)
3963      * force-field floating point parameters.
3964      */
3965     tol = 1e-5;
3966     ptr = getenv("GMX_LJCOMB_TOL");
3967     if (ptr != nullptr)
3968     {
3969         double dbl;
3970         double gmx_unused canary;
3971
3972         if (sscanf(ptr, "%lf%lf", &dbl, &canary) != 1)
3973         {
3974             gmx_fatal(FARGS,
3975                       "Could not parse a single floating-point number from GMX_LJCOMB_TOL (%s)", ptr);
3976         }
3977         tol = dbl;
3978     }
3979
3980     *bC6ParametersWorkWithLBRules        = TRUE;
3981     *bC6ParametersWorkWithGeometricRules = TRUE;
3982     bCanDoLBRules                        = TRUE;
3983     ntypes                               = mtop->ffparams.atnr;
3984     snew(typecount, ntypes);
3985     gmx_mtop_count_atomtypes(mtop, state, typecount);
3986     *bLBRulesPossible = TRUE;
3987     for (tpi = 0; tpi < ntypes; ++tpi)
3988     {
3989         c6i  = mtop->ffparams.iparams[(ntypes + 1) * tpi].lj.c6;
3990         c12i = mtop->ffparams.iparams[(ntypes + 1) * tpi].lj.c12;
3991         for (tpj = tpi; tpj < ntypes; ++tpj)
3992         {
3993             c6j          = mtop->ffparams.iparams[(ntypes + 1) * tpj].lj.c6;
3994             c12j         = mtop->ffparams.iparams[(ntypes + 1) * tpj].lj.c12;
3995             c6           = mtop->ffparams.iparams[ntypes * tpi + tpj].lj.c6;
3996             c6_geometric = std::sqrt(c6i * c6j);
3997             if (!gmx_numzero(c6_geometric))
3998             {
3999                 if (!gmx_numzero(c12i) && !gmx_numzero(c12j))
4000                 {
4001                     sigmai = gmx::sixthroot(c12i / c6i);
4002                     sigmaj = gmx::sixthroot(c12j / c6j);
4003                     epsi   = c6i * c6i / (4.0 * c12i);
4004                     epsj   = c6j * c6j / (4.0 * c12j);
4005                     c6_LB  = 4.0 * std::sqrt(epsi * epsj) * gmx::power6(0.5 * (sigmai + sigmaj));
4006                 }
4007                 else
4008                 {
4009                     *bLBRulesPossible = FALSE;
4010                     c6_LB             = c6_geometric;
4011                 }
4012                 bCanDoLBRules = gmx_within_tol(c6_LB, c6, tol);
4013             }
4014
4015             if (!bCanDoLBRules)
4016             {
4017                 *bC6ParametersWorkWithLBRules = FALSE;
4018             }
4019
4020             bCanDoGeometricRules = gmx_within_tol(c6_geometric, c6, tol);
4021
4022             if (!bCanDoGeometricRules)
4023             {
4024                 *bC6ParametersWorkWithGeometricRules = FALSE;
4025             }
4026         }
4027     }
4028     sfree(typecount);
4029 }
4030
4031 static void check_combination_rules(const t_inputrec* ir, const gmx_mtop_t* mtop, warninp_t wi)
4032 {
4033     bool bLBRulesPossible, bC6ParametersWorkWithGeometricRules, bC6ParametersWorkWithLBRules;
4034
4035     check_combination_rule_differences(mtop, 0, &bC6ParametersWorkWithGeometricRules,
4036                                        &bC6ParametersWorkWithLBRules, &bLBRulesPossible);
4037     if (ir->ljpme_combination_rule == eljpmeLB)
4038     {
4039         if (!bC6ParametersWorkWithLBRules || !bLBRulesPossible)
4040         {
4041             warning(wi,
4042                     "You are using arithmetic-geometric combination rules "
4043                     "in LJ-PME, but your non-bonded C6 parameters do not "
4044                     "follow these rules.");
4045         }
4046     }
4047     else
4048     {
4049         if (!bC6ParametersWorkWithGeometricRules)
4050         {
4051             if (ir->eDispCorr != edispcNO)
4052             {
4053                 warning_note(wi,
4054                              "You are using geometric combination rules in "
4055                              "LJ-PME, but your non-bonded C6 parameters do "
4056                              "not follow these rules. "
4057                              "This will introduce very small errors in the forces and energies in "
4058                              "your simulations. Dispersion correction will correct total energy "
4059                              "and/or pressure for isotropic systems, but not forces or surface "
4060                              "tensions.");
4061             }
4062             else
4063             {
4064                 warning_note(wi,
4065                              "You are using geometric combination rules in "
4066                              "LJ-PME, but your non-bonded C6 parameters do "
4067                              "not follow these rules. "
4068                              "This will introduce very small errors in the forces and energies in "
4069                              "your simulations. If your system is homogeneous, consider using "
4070                              "dispersion correction "
4071                              "for the total energy and pressure.");
4072             }
4073         }
4074     }
4075 }
4076
4077 void triple_check(const char* mdparin, t_inputrec* ir, gmx_mtop_t* sys, warninp_t wi)
4078 {
4079     char                      err_buf[STRLEN];
4080     int                       i, m, c, nmol;
4081     bool                      bCharge, bAcc;
4082     real *                    mgrp, mt;
4083     rvec                      acc;
4084     gmx_mtop_atomloop_block_t aloopb;
4085     ivec                      AbsRef;
4086     char                      warn_buf[STRLEN];
4087
4088     set_warning_line(wi, mdparin, -1);
4089
4090     if (absolute_reference(ir, sys, false, AbsRef))
4091     {
4092         warning_note(wi,
4093                      "Removing center of mass motion in the presence of position restraints might "
4094                      "cause artifacts");
4095     }
4096
4097     if (ir->cutoff_scheme == ecutsVERLET && ir->verletbuf_tol > 0 && ir->nstlist > 1
4098         && ((EI_MD(ir->eI) || EI_SD(ir->eI)) && (ir->etc == etcVRESCALE || ir->etc == etcBERENDSEN)))
4099     {
4100         /* Check if a too small Verlet buffer might potentially
4101          * cause more drift than the thermostat can couple off.
4102          */
4103         /* Temperature error fraction for warning and suggestion */
4104         const real T_error_warn    = 0.002;
4105         const real T_error_suggest = 0.001;
4106         /* For safety: 2 DOF per atom (typical with constraints) */
4107         const real nrdf_at = 2;
4108         real       T, tau, max_T_error;
4109         int        i;
4110
4111         T   = 0;
4112         tau = 0;
4113         for (i = 0; i < ir->opts.ngtc; i++)
4114         {
4115             T   = std::max(T, ir->opts.ref_t[i]);
4116             tau = std::max(tau, ir->opts.tau_t[i]);
4117         }
4118         if (T > 0)
4119         {
4120             /* This is a worst case estimate of the temperature error,
4121              * assuming perfect buffer estimation and no cancelation
4122              * of errors. The factor 0.5 is because energy distributes
4123              * equally over Ekin and Epot.
4124              */
4125             max_T_error = 0.5 * tau * ir->verletbuf_tol / (nrdf_at * BOLTZ * T);
4126             if (max_T_error > T_error_warn)
4127             {
4128                 sprintf(warn_buf,
4129                         "With a verlet-buffer-tolerance of %g kJ/mol/ps, a reference temperature "
4130                         "of %g and a tau_t of %g, your temperature might be off by up to %.1f%%. "
4131                         "To ensure the error is below %.1f%%, decrease verlet-buffer-tolerance to "
4132                         "%.0e or decrease tau_t.",
4133                         ir->verletbuf_tol, T, tau, 100 * max_T_error, 100 * T_error_suggest,
4134                         ir->verletbuf_tol * T_error_suggest / max_T_error);
4135                 warning(wi, warn_buf);
4136             }
4137         }
4138     }
4139
4140     if (ETC_ANDERSEN(ir->etc))
4141     {
4142         int i;
4143
4144         for (i = 0; i < ir->opts.ngtc; i++)
4145         {
4146             sprintf(err_buf,
4147                     "all tau_t must currently be equal using Andersen temperature control, "
4148                     "violated for group %d",
4149                     i);
4150             CHECK(ir->opts.tau_t[0] != ir->opts.tau_t[i]);
4151             sprintf(err_buf,
4152                     "all tau_t must be positive using Andersen temperature control, "
4153                     "tau_t[%d]=%10.6f",
4154                     i, ir->opts.tau_t[i]);
4155             CHECK(ir->opts.tau_t[i] < 0);
4156         }
4157
4158         if (ir->etc == etcANDERSENMASSIVE && ir->comm_mode != ecmNO)
4159         {
4160             for (i = 0; i < ir->opts.ngtc; i++)
4161             {
4162                 int nsteps = gmx::roundToInt(ir->opts.tau_t[i] / ir->delta_t);
4163                 sprintf(err_buf,
4164                         "tau_t/delta_t for group %d for temperature control method %s must be a "
4165                         "multiple of nstcomm (%d), as velocities of atoms in coupled groups are "
4166                         "randomized every time step. The input tau_t (%8.3f) leads to %d steps per "
4167                         "randomization",
4168                         i, etcoupl_names[ir->etc], ir->nstcomm, ir->opts.tau_t[i], nsteps);
4169                 CHECK(nsteps % ir->nstcomm != 0);
4170             }
4171         }
4172     }
4173
4174     if (EI_DYNAMICS(ir->eI) && !EI_SD(ir->eI) && ir->eI != eiBD && ir->comm_mode == ecmNO
4175         && !(absolute_reference(ir, sys, FALSE, AbsRef) || ir->nsteps <= 10) && !ETC_ANDERSEN(ir->etc))
4176     {
4177         warning(wi,
4178                 "You are not using center of mass motion removal (mdp option comm-mode), numerical "
4179                 "rounding errors can lead to build up of kinetic energy of the center of mass");
4180     }
4181
4182     if (ir->epc == epcPARRINELLORAHMAN && ir->etc == etcNOSEHOOVER)
4183     {
4184         real tau_t_max = 0;
4185         for (int g = 0; g < ir->opts.ngtc; g++)
4186         {
4187             tau_t_max = std::max(tau_t_max, ir->opts.tau_t[g]);
4188         }
4189         if (ir->tau_p < 1.9 * tau_t_max)
4190         {
4191             std::string message = gmx::formatString(
4192                     "With %s T-coupling and %s p-coupling, "
4193                     "%s (%g) should be at least twice as large as %s (%g) to avoid resonances",
4194                     etcoupl_names[ir->etc], epcoupl_names[ir->epc], "tau-p", ir->tau_p, "tau-t",
4195                     tau_t_max);
4196             warning(wi, message.c_str());
4197         }
4198     }
4199
4200     /* Check for pressure coupling with absolute position restraints */
4201     if (ir->epc != epcNO && ir->refcoord_scaling == erscNO)
4202     {
4203         absolute_reference(ir, sys, TRUE, AbsRef);
4204         {
4205             for (m = 0; m < DIM; m++)
4206             {
4207                 if (AbsRef[m] && norm2(ir->compress[m]) > 0)
4208                 {
4209                     warning(wi,
4210                             "You are using pressure coupling with absolute position restraints, "
4211                             "this will give artifacts. Use the refcoord_scaling option.");
4212                     break;
4213                 }
4214             }
4215         }
4216     }
4217
4218     bCharge = FALSE;
4219     aloopb  = gmx_mtop_atomloop_block_init(sys);
4220     const t_atom* atom;
4221     while (gmx_mtop_atomloop_block_next(aloopb, &atom, &nmol))
4222     {
4223         if (atom->q != 0 || atom->qB != 0)
4224         {
4225             bCharge = TRUE;
4226         }
4227     }
4228
4229     if (!bCharge)
4230     {
4231         if (EEL_FULL(ir->coulombtype))
4232         {
4233             sprintf(err_buf,
4234                     "You are using full electrostatics treatment %s for a system without charges.\n"
4235                     "This costs a lot of performance for just processing zeros, consider using %s "
4236                     "instead.\n",
4237                     EELTYPE(ir->coulombtype), EELTYPE(eelCUT));
4238             warning(wi, err_buf);
4239         }
4240     }
4241     else
4242     {
4243         if (ir->coulombtype == eelCUT && ir->rcoulomb > 0)
4244         {
4245             sprintf(err_buf,
4246                     "You are using a plain Coulomb cut-off, which might produce artifacts.\n"
4247                     "You might want to consider using %s electrostatics.\n",
4248                     EELTYPE(eelPME));
4249             warning_note(wi, err_buf);
4250         }
4251     }
4252
4253     /* Check if combination rules used in LJ-PME are the same as in the force field */
4254     if (EVDW_PME(ir->vdwtype))
4255     {
4256         check_combination_rules(ir, sys, wi);
4257     }
4258
4259     /* Generalized reaction field */
4260     if (ir->coulombtype == eelGRF_NOTUSED)
4261     {
4262         warning_error(wi,
4263                       "Generalized reaction-field electrostatics is no longer supported. "
4264                       "You can use normal reaction-field instead and compute the reaction-field "
4265                       "constant by hand.");
4266     }
4267
4268     bAcc = FALSE;
4269     for (int i = 0; (i < gmx::ssize(sys->groups.groups[SimulationAtomGroupType::Acceleration])); i++)
4270     {
4271         for (m = 0; (m < DIM); m++)
4272         {
4273             if (fabs(ir->opts.acc[i][m]) > 1e-6)
4274             {
4275                 bAcc = TRUE;
4276             }
4277         }
4278     }
4279     if (bAcc)
4280     {
4281         clear_rvec(acc);
4282         snew(mgrp, sys->groups.groups[SimulationAtomGroupType::Acceleration].size());
4283         for (const AtomProxy atomP : AtomRange(*sys))
4284         {
4285             const t_atom& local = atomP.atom();
4286             int           i     = atomP.globalAtomNumber();
4287             mgrp[getGroupType(sys->groups, SimulationAtomGroupType::Acceleration, i)] += local.m;
4288         }
4289         mt = 0.0;
4290         for (i = 0; (i < gmx::ssize(sys->groups.groups[SimulationAtomGroupType::Acceleration])); i++)
4291         {
4292             for (m = 0; (m < DIM); m++)
4293             {
4294                 acc[m] += ir->opts.acc[i][m] * mgrp[i];
4295             }
4296             mt += mgrp[i];
4297         }
4298         for (m = 0; (m < DIM); m++)
4299         {
4300             if (fabs(acc[m]) > 1e-6)
4301             {
4302                 const char* dim[DIM] = { "X", "Y", "Z" };
4303                 fprintf(stderr, "Net Acceleration in %s direction, will %s be corrected\n", dim[m],
4304                         ir->nstcomm != 0 ? "" : "not");
4305                 if (ir->nstcomm != 0 && m < ndof_com(ir))
4306                 {
4307                     acc[m] /= mt;
4308                     for (i = 0;
4309                          (i < gmx::ssize(sys->groups.groups[SimulationAtomGroupType::Acceleration])); i++)
4310                     {
4311                         ir->opts.acc[i][m] -= acc[m];
4312                     }
4313                 }
4314             }
4315         }
4316         sfree(mgrp);
4317     }
4318
4319     if (ir->efep != efepNO && ir->fepvals->sc_alpha != 0
4320         && !gmx_within_tol(sys->ffparams.reppow, 12.0, 10 * GMX_DOUBLE_EPS))
4321     {
4322         gmx_fatal(FARGS, "Soft-core interactions are only supported with VdW repulsion power 12");
4323     }
4324
4325     if (ir->bPull)
4326     {
4327         bool bWarned;
4328
4329         bWarned = FALSE;
4330         for (i = 0; i < ir->pull->ncoord && !bWarned; i++)
4331         {
4332             if (ir->pull->coord[i].group[0] == 0 || ir->pull->coord[i].group[1] == 0)
4333             {
4334                 absolute_reference(ir, sys, FALSE, AbsRef);
4335                 for (m = 0; m < DIM; m++)
4336                 {
4337                     if (ir->pull->coord[i].dim[m] && !AbsRef[m])
4338                     {
4339                         warning(wi,
4340                                 "You are using an absolute reference for pulling, but the rest of "
4341                                 "the system does not have an absolute reference. This will lead to "
4342                                 "artifacts.");
4343                         bWarned = TRUE;
4344                         break;
4345                     }
4346                 }
4347             }
4348         }
4349
4350         for (i = 0; i < 3; i++)
4351         {
4352             for (m = 0; m <= i; m++)
4353             {
4354                 if ((ir->epc != epcNO && ir->compress[i][m] != 0) || ir->deform[i][m] != 0)
4355                 {
4356                     for (c = 0; c < ir->pull->ncoord; c++)
4357                     {
4358                         if (ir->pull->coord[c].eGeom == epullgDIRPBC && ir->pull->coord[c].vec[m] != 0)
4359                         {
4360                             gmx_fatal(FARGS,
4361                                       "Can not have dynamic box while using pull geometry '%s' "
4362                                       "(dim %c)",
4363                                       EPULLGEOM(ir->pull->coord[c].eGeom), 'x' + m);
4364                         }
4365                     }
4366                 }
4367             }
4368         }
4369     }
4370
4371     check_disre(sys);
4372 }
4373
4374 void double_check(t_inputrec* ir, matrix box, bool bHasNormalConstraints, bool bHasAnyConstraints, warninp_t wi)
4375 {
4376     char        warn_buf[STRLEN];
4377     const char* ptr;
4378
4379     ptr = check_box(ir->ePBC, box);
4380     if (ptr)
4381     {
4382         warning_error(wi, ptr);
4383     }
4384
4385     if (bHasNormalConstraints && ir->eConstrAlg == econtSHAKE)
4386     {
4387         if (ir->shake_tol <= 0.0)
4388         {
4389             sprintf(warn_buf, "ERROR: shake-tol must be > 0 instead of %g\n", ir->shake_tol);
4390             warning_error(wi, warn_buf);
4391         }
4392     }
4393
4394     if ((ir->eConstrAlg == econtLINCS) && bHasNormalConstraints)
4395     {
4396         /* If we have Lincs constraints: */
4397         if (ir->eI == eiMD && ir->etc == etcNO && ir->eConstrAlg == econtLINCS && ir->nLincsIter == 1)
4398         {
4399             sprintf(warn_buf,
4400                     "For energy conservation with LINCS, lincs_iter should be 2 or larger.\n");
4401             warning_note(wi, warn_buf);
4402         }
4403
4404         if ((ir->eI == eiCG || ir->eI == eiLBFGS) && (ir->nProjOrder < 8))
4405         {
4406             sprintf(warn_buf,
4407                     "For accurate %s with LINCS constraints, lincs-order should be 8 or more.",
4408                     ei_names[ir->eI]);
4409             warning_note(wi, warn_buf);
4410         }
4411         if (ir->epc == epcMTTK)
4412         {
4413             warning_error(wi, "MTTK not compatible with lincs -- use shake instead.");
4414         }
4415     }
4416
4417     if (bHasAnyConstraints && ir->epc == epcMTTK)
4418     {
4419         warning_error(wi, "Constraints are not implemented with MTTK pressure control.");
4420     }
4421
4422     if (ir->LincsWarnAngle > 90.0)
4423     {
4424         sprintf(warn_buf, "lincs-warnangle can not be larger than 90 degrees, setting it to 90.\n");
4425         warning(wi, warn_buf);
4426         ir->LincsWarnAngle = 90.0;
4427     }
4428
4429     if (ir->ePBC != epbcNONE)
4430     {
4431         if (ir->nstlist == 0)
4432         {
4433             warning(wi,
4434                     "With nstlist=0 atoms are only put into the box at step 0, therefore drifting "
4435                     "atoms might cause the simulation to crash.");
4436         }
4437         if (gmx::square(ir->rlist) >= max_cutoff2(ir->ePBC, box))
4438         {
4439             sprintf(warn_buf,
4440                     "ERROR: The cut-off length is longer than half the shortest box vector or "
4441                     "longer than the smallest box diagonal element. Increase the box size or "
4442                     "decrease rlist.\n");
4443             warning_error(wi, warn_buf);
4444         }
4445     }
4446 }