src/gromacs/mdrun/shellfc.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) 2001-2008, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014,2015,2016,2017 by the GROMACS development team.
   7  * Copyright (c) 2018,2019,2020, by the GROMACS development team, led by
   8  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   9  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
  10  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  11  *
  12  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  15  * of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with GROMACS; if not, see
  24  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  26  *
  27  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  28  * consider that scientific software is very special. Version
  29  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  30  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  31  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  32  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  33  * official version at http://www.gromacs.org.
  34  *
  35  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  36  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  37  */
  38 #include "gmxpre.h"
  39
  40 #include "shellfc.h"
  41
  42 #include <cmath>
  43 #include <cstdint>
  44 #include <cstdlib>
  45 #include <cstring>
  46
  47 #include <algorithm>
  48 #include <array>
  49
  50 #include "gromacs/domdec/dlbtiming.h"
  51 #include "gromacs/domdec/domdec.h"
  52 #include "gromacs/domdec/domdec_struct.h"
  53 #include "gromacs/domdec/mdsetup.h"
  54 #include "gromacs/gmxlib/network.h"
  55 #include "gromacs/math/functions.h"
  56 #include "gromacs/math/units.h"
  57 #include "gromacs/math/vec.h"
  58 #include "gromacs/math/vecdump.h"
  59 #include "gromacs/mdlib/constr.h"
  60 #include "gromacs/mdlib/enerdata_utils.h"
  61 #include "gromacs/mdlib/force.h"
  62 #include "gromacs/mdlib/force_flags.h"
  63 #include "gromacs/mdlib/gmx_omp_nthreads.h"
  64 #include "gromacs/mdlib/mdatoms.h"
  65 #include "gromacs/mdlib/vsite.h"
  66 #include "gromacs/mdtypes/commrec.h"
  67 #include "gromacs/mdtypes/enerdata.h"
  68 #include "gromacs/mdtypes/forcebuffers.h"
  69 #include "gromacs/mdtypes/forcerec.h"
  70 #include "gromacs/mdtypes/inputrec.h"
  71 #include "gromacs/mdtypes/md_enums.h"
  72 #include "gromacs/mdtypes/mdatom.h"
  73 #include "gromacs/mdtypes/state.h"
  74 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  75 #include "gromacs/topology/ifunc.h"
  76 #include "gromacs/topology/mtop_lookup.h"
  77 #include "gromacs/topology/mtop_util.h"
  78 #include "gromacs/utility/arrayref.h"
  79 #include "gromacs/utility/arraysize.h"
  80 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  81 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  82 #include "gromacs/utility/gmxassert.h"
  83
  84 using gmx::ArrayRef;
  85 using gmx::ArrayRefWithPadding;
  86 using gmx::RVec;
  87
  88 struct t_shell
  89 {
  90     int  nnucl      = 0;  /* The number of nuclei */
  91     int  shellIndex = -1; /* The shell index */
  92     int  nucl1      = -1; /* The first nuclei connected to the shell    */
  93     int  nucl2      = -1; /* The second nuclei connected to the shell   */
  94     int  nucl3      = -1; /* The third nuclei connected to the shell    */
  95     real k          = 0;  /* force constant                     */
  96     real k_1        = 0;  /* 1 over force constant              */
  97     rvec xold;            /* The old shell coordinates */
  98     rvec fold;            /* The old force on the shell */
  99     rvec step;            /* Step size for steepest descents */
 100 };
 101
 102 struct gmx_shellfc_t
 103 {
 104     /* Shell counts, indices, parameters and working data */
 105     std::vector<t_shell> shell_gl;              /* All the shells (for DD only)              */
 106     std::vector<int>     shell_index_gl;        /* Global shell index (for DD only)          */
 107     gmx_bool             bInterCG;              /* Are there inter charge-group shells?      */
 108     std::vector<t_shell> shells;                /* The local shells                          */
 109     bool                 predictShells = false; /* Predict shell positions                   */
 110     bool                 requireInit   = false; /* Require initialization of shell positions */
 111     int                  nflexcon      = 0;     /* The number of flexible constraints        */
 112
 113     std::array<PaddedHostVector<RVec>, 2> x; /* Coordinate buffers for iterative minimization */
 114     std::array<PaddedHostVector<RVec>, 2> f; /* Force buffers for iterative minimization */
 115
 116     /* Flexible constraint working data */
 117     std::vector<RVec>       acc_dir;                /* Acceleration direction for flexcon        */
 118     gmx::PaddedVector<RVec> x_old;                  /* Old coordinates for flexcon               */
 119     gmx::PaddedVector<RVec> adir_xnold;             /* Work space for init_adir                  */
 120     gmx::PaddedVector<RVec> adir_xnew;              /* Work space for init_adir                  */
 121     std::int64_t            numForceEvaluations;    /* Total number of force evaluations         */
 122     int                     numConvergedIterations; /* Total number of iterations that converged */
 123 };
 124
 125
 126 static void pr_shell(FILE* fplog, ArrayRef<const t_shell> shells)
 127 {
 128     fprintf(fplog, "SHELL DATA\n");
 129     fprintf(fplog, "%5s  %8s  %5s  %5s  %5s\n", "Shell", "Force k", "Nucl1", "Nucl2", "Nucl3");
 130     for (const t_shell& shell : shells)
 131     {
 132         fprintf(fplog, "%5d  %8.3f  %5d", shell.shellIndex, 1.0 / shell.k_1, shell.nucl1);
 133         if (shell.nnucl == 2)
 134         {
 135             fprintf(fplog, "  %5d\n", shell.nucl2);
 136         }
 137         else if (shell.nnucl == 3)
 138         {
 139             fprintf(fplog, "  %5d  %5d\n", shell.nucl2, shell.nucl3);
 140         }
 141         else
 142         {
 143             fprintf(fplog, "\n");
 144         }
 145     }
 146 }
 147
 148 /* TODO The remain call of this function passes non-NULL mass and NULL
 149  * mtop, so this routine can be simplified.
 150  *
 151  * The other code path supported doing prediction before the MD loop
 152  * started, but even when called, the prediction was always
 153  * over-written by a subsequent call in the MD loop, so has been
 154  * removed. */
 155 static void predict_shells(FILE*                   fplog,
 156                            ArrayRef<RVec>          x,
 157                            ArrayRef<RVec>          v,
 158                            real                    dt,
 159                            ArrayRef<const t_shell> shells,
 160                            const real              mass[],
 161                            gmx_mtop_t*             mtop,
 162                            gmx_bool                bInit)
 163 {
 164     int  m, n1, n2, n3;
 165     real dt_1, fudge, tm, m1, m2, m3;
 166
 167     GMX_RELEASE_ASSERT(mass || mtop, "Must have masses or a way to look them up");
 168
 169     /* We introduce a fudge factor for performance reasons: with this choice
 170      * the initial force on the shells is about a factor of two lower than
 171      * without
 172      */
 173     fudge = 1.0;
 174
 175     ArrayRef<RVec> xOrV;
 176     if (bInit)
 177     {
 178         if (fplog)
 179         {
 180             fprintf(fplog, "RELAX: Using prediction for initial shell placement\n");
 181         }
 182         xOrV = x;
 183         dt_1 = 1;
 184     }
 185     else
 186     {
 187         xOrV = v;
 188         dt_1 = fudge * dt;
 189     }
 190
 191     int molb = 0;
 192     for (const t_shell& shell : shells)
 193     {
 194         const int s1 = shell.shellIndex;
 195         if (bInit)
 196         {
 197             clear_rvec(x[s1]);
 198         }
 199         switch (shell.nnucl)
 200         {
 201             case 1:
 202                 n1 = shell.nucl1;
 203                 for (m = 0; (m < DIM); m++)
 204                 {
 205                     x[s1][m] += xOrV[n1][m] * dt_1;
 206                 }
 207                 break;
 208             case 2:
 209                 n1 = shell.nucl1;
 210                 n2 = shell.nucl2;
 211                 if (mass)
 212                 {
 213                     m1 = mass[n1];
 214                     m2 = mass[n2];
 215                 }
 216                 else
 217                 {
 218                     /* Not the correct masses with FE, but it is just a prediction... */
 219                     m1 = mtopGetAtomMass(mtop, n1, &molb);
 220                     m2 = mtopGetAtomMass(mtop, n2, &molb);
 221                 }
 222                 tm = dt_1 / (m1 + m2);
 223                 for (m = 0; (m < DIM); m++)
 224                 {
 225                     x[s1][m] += (m1 * xOrV[n1][m] + m2 * xOrV[n2][m]) * tm;
 226                 }
 227                 break;
 228             case 3:
 229                 n1 = shell.nucl1;
 230                 n2 = shell.nucl2;
 231                 n3 = shell.nucl3;
 232                 if (mass)
 233                 {
 234                     m1 = mass[n1];
 235                     m2 = mass[n2];
 236                     m3 = mass[n3];
 237                 }
 238                 else
 239                 {
 240                     /* Not the correct masses with FE, but it is just a prediction... */
 241                     m1 = mtopGetAtomMass(mtop, n1, &molb);
 242                     m2 = mtopGetAtomMass(mtop, n2, &molb);
 243                     m3 = mtopGetAtomMass(mtop, n3, &molb);
 244                 }
 245                 tm = dt_1 / (m1 + m2 + m3);
 246                 for (m = 0; (m < DIM); m++)
 247                 {
 248                     x[s1][m] += (m1 * xOrV[n1][m] + m2 * xOrV[n2][m] + m3 * xOrV[n3][m]) * tm;
 249                 }
 250                 break;
 251             default: gmx_fatal(FARGS, "Shell %d has %d nuclei!", s1, shell.nnucl);
 252         }
 253     }
 254 }
 255
 256 gmx_shellfc_t* init_shell_flexcon(FILE*             fplog,
 257                                   const gmx_mtop_t* mtop,
 258                                   int               nflexcon,
 259                                   int               nstcalcenergy,
 260                                   bool              usingDomainDecomposition,
 261                                   bool              usingPmeOnGpu)
 262 {
 263     gmx_shellfc_t* shfc;
 264
 265     int  ns, nshell, nsi;
 266     int  i, j, type, a_offset, mol, ftype, nra;
 267     real qS, alpha;
 268     int  aS, aN = 0; /* Shell and nucleus */
 269     int bondtypes[] = { F_BONDS, F_HARMONIC, F_CUBICBONDS, F_POLARIZATION, F_ANHARM_POL, F_WATER_POL };
 270 #define NBT asize(bondtypes)
 271     const gmx_ffparams_t* ffparams;
 272
 273     const std::array<int, eptNR> numParticles = gmx_mtop_particletype_count(*mtop);
 274     if (fplog)
 275     {
 276         /* Print the number of each particle type */
 277         int pType = 0;
 278         for (const auto& n : numParticles)
 279         {
 280             if (n != 0)
 281             {
 282                 fprintf(fplog, "There are: %d %ss\n", n, ptype_str[pType]);
 283             }
 284             pType++;
 285         }
 286     }
 287
 288     nshell = numParticles[eptShell];
 289
 290     if (nshell == 0 && nflexcon == 0)
 291     {
 292         /* We're not doing shells or flexible constraints */
 293         return nullptr;
 294     }
 295
 296     shfc           = new gmx_shellfc_t;
 297     shfc->nflexcon = nflexcon;
 298
 299     if (nshell == 0)
 300     {
 301         /* Only flexible constraints, no shells.
 302          * Note that make_local_shells() does not need to be called.
 303          */
 304         return shfc;
 305     }
 306
 307     if (nstcalcenergy != 1)
 308     {
 309         gmx_fatal(FARGS,
 310                   "You have nstcalcenergy set to a value (%d) that is different from 1.\nThis is "
 311                   "not supported in combination with shell particles.\nPlease make a new tpr file.",
 312                   nstcalcenergy);
 313     }
 314     if (usingDomainDecomposition)
 315     {
 316         gmx_fatal(
 317                 FARGS,
 318                 "Shell particles are not implemented with domain decomposition, use a single rank");
 319     }
 320
 321     /* We have shells: fill the shell data structure */
 322
 323     /* Global system sized array, this should be avoided */
 324     std::vector<int> shell_index(mtop->natoms);
 325
 326     nshell = 0;
 327     for (const AtomProxy atomP : AtomRange(*mtop))
 328     {
 329         const t_atom& local = atomP.atom();
 330         int           i     = atomP.globalAtomNumber();
 331         if (local.ptype == eptShell)
 332         {
 333             shell_index[i] = nshell++;
 334         }
 335     }
 336
 337     std::vector<t_shell> shell(nshell);
 338
 339     ffparams = &mtop->ffparams;
 340
 341     /* Now fill the structures */
 342     /* TODO: See if we can use update groups that cover shell constructions */
 343     shfc->bInterCG = FALSE;
 344     ns             = 0;
 345     a_offset       = 0;
 346     for (size_t mb = 0; mb < mtop->molblock.size(); mb++)
 347     {
 348         const gmx_molblock_t* molb = &mtop->molblock[mb];
 349         const gmx_moltype_t*  molt = &mtop->moltype[molb->type];
 350
 351         const t_atom* atom = molt->atoms.atom;
 352         for (mol = 0; mol < molb->nmol; mol++)
 353         {
 354             for (j = 0; (j < NBT); j++)
 355             {
 356                 const int* ia = molt->ilist[bondtypes[j]].iatoms.data();
 357                 for (i = 0; (i < molt->ilist[bondtypes[j]].size());)
 358                 {
 359                     type  = ia[0];
 360                     ftype = ffparams->functype[type];
 361                     nra   = interaction_function[ftype].nratoms;
 362
 363                     /* Check whether we have a bond with a shell */
 364                     aS = -1;
 365
 366                     switch (bondtypes[j])
 367                     {
 368                         case F_BONDS:
 369                         case F_HARMONIC:
 370                         case F_CUBICBONDS:
 371                         case F_POLARIZATION:
 372                         case F_ANHARM_POL:
 373                             if (atom[ia[1]].ptype == eptShell)
 374                             {
 375                                 aS = ia[1];
 376                                 aN = ia[2];
 377                             }
 378                             else if (atom[ia[2]].ptype == eptShell)
 379                             {
 380                                 aS = ia[2];
 381                                 aN = ia[1];
 382                             }
 383                             break;
 384                         case F_WATER_POL:
 385                             aN = ia[4]; /* Dummy */
 386                             aS = ia[5]; /* Shell */
 387                             break;
 388                         default: gmx_fatal(FARGS, "Death Horror: %s, %d", __FILE__, __LINE__);
 389                     }
 390
 391                     if (aS != -1)
 392                     {
 393                         qS = atom[aS].q;
 394
 395                         /* Check whether one of the particles is a shell... */
 396                         nsi = shell_index[a_offset + aS];
 397                         if ((nsi < 0) || (nsi >= nshell))
 398                         {
 399                             gmx_fatal(FARGS, "nsi is %d should be within 0 - %d. aS = %d", nsi, nshell, aS);
 400                         }
 401                         if (shell[nsi].shellIndex == -1)
 402                         {
 403                             shell[nsi].shellIndex = a_offset + aS;
 404                             ns++;
 405                         }
 406                         else if (shell[nsi].shellIndex != a_offset + aS)
 407                         {
 408                             gmx_fatal(FARGS, "Weird stuff in %s, %d", __FILE__, __LINE__);
 409                         }
 410
 411                         if (shell[nsi].nucl1 == -1)
 412                         {
 413                             shell[nsi].nucl1 = a_offset + aN;
 414                         }
 415                         else if (shell[nsi].nucl2 == -1)
 416                         {
 417                             shell[nsi].nucl2 = a_offset + aN;
 418                         }
 419                         else if (shell[nsi].nucl3 == -1)
 420                         {
 421                             shell[nsi].nucl3 = a_offset + aN;
 422                         }
 423                         else
 424                         {
 425                             if (fplog)
 426                             {
 427                                 pr_shell(fplog, shell);
 428                             }
 429                             gmx_fatal(FARGS, "Can not handle more than three bonds per shell\n");
 430                         }
 431                         if (aS != aN)
 432                         {
 433                             /* shell[nsi].bInterCG = TRUE; */
 434                             shfc->bInterCG = TRUE;
 435                         }
 436
 437                         switch (bondtypes[j])
 438                         {
 439                             case F_BONDS:
 440                             case F_HARMONIC:
 441                                 shell[nsi].k += ffparams->iparams[type].harmonic.krA;
 442                                 break;
 443                             case F_CUBICBONDS:
 444                                 shell[nsi].k += ffparams->iparams[type].cubic.kb;
 445                                 break;
 446                             case F_POLARIZATION:
 447                             case F_ANHARM_POL:
 448                                 if (!gmx_within_tol(qS, atom[aS].qB, GMX_REAL_EPS * 10))
 449                                 {
 450                                     gmx_fatal(FARGS,
 451                                               "polarize can not be used with qA(%e) != qB(%e) for "
 452                                               "atom %d of molecule block %zu",
 453                                               qS, atom[aS].qB, aS + 1, mb + 1);
 454                                 }
 455                                 shell[nsi].k += gmx::square(qS) * ONE_4PI_EPS0
 456                                                 / ffparams->iparams[type].polarize.alpha;
 457                                 break;
 458                             case F_WATER_POL:
 459                                 if (!gmx_within_tol(qS, atom[aS].qB, GMX_REAL_EPS * 10))
 460                                 {
 461                                     gmx_fatal(FARGS,
 462                                               "water_pol can not be used with qA(%e) != qB(%e) for "
 463                                               "atom %d of molecule block %zu",
 464                                               qS, atom[aS].qB, aS + 1, mb + 1);
 465                                 }
 466                                 alpha = (ffparams->iparams[type].wpol.al_x
 467                                          + ffparams->iparams[type].wpol.al_y
 468                                          + ffparams->iparams[type].wpol.al_z)
 469                                         / 3.0;
 470                                 shell[nsi].k += gmx::square(qS) * ONE_4PI_EPS0 / alpha;
 471                                 break;
 472                             default: gmx_fatal(FARGS, "Death Horror: %s, %d", __FILE__, __LINE__);
 473                         }
 474                         shell[nsi].nnucl++;
 475                     }
 476                     ia += nra + 1;
 477                     i += nra + 1;
 478                 }
 479             }
 480             a_offset += molt->atoms.nr;
 481         }
 482         /* Done with this molecule type */
 483     }
 484
 485     /* Verify whether it's all correct */
 486     if (ns != nshell)
 487     {
 488         gmx_fatal(FARGS, "Something weird with shells. They may not be bonded to something");
 489     }
 490
 491     for (i = 0; (i < ns); i++)
 492     {
 493         shell[i].k_1 = 1.0 / shell[i].k;
 494     }
 495
 496     if (debug)
 497     {
 498         pr_shell(debug, shell);
 499     }
 500
 501
 502     shfc->shell_gl       = shell;
 503     shfc->shell_index_gl = shell_index;
 504
 505     shfc->predictShells = (getenv("GMX_NOPREDICT") == nullptr);
 506     shfc->requireInit   = false;
 507     if (!shfc->predictShells)
 508     {
 509         if (fplog)
 510         {
 511             fprintf(fplog, "\nWill never predict shell positions\n");
 512         }
 513     }
 514     else
 515     {
 516         shfc->requireInit = (getenv("GMX_REQUIRE_SHELL_INIT") != nullptr);
 517         if (shfc->requireInit && fplog)
 518         {
 519             fprintf(fplog, "\nWill always initiate shell positions\n");
 520         }
 521     }
 522
 523     if (shfc->predictShells)
 524     {
 525         if (shfc->bInterCG)
 526         {
 527             if (fplog)
 528             {
 529                 fprintf(fplog,
 530                         "\nNOTE: in the current version shell prediction during the crun is "
 531                         "disabled\n\n");
 532             }
 533             /* Prediction improves performance, so we should implement either:
 534              * 1. communication for the atoms needed for prediction
 535              * 2. prediction using the velocities of shells; currently the
 536              *    shell velocities are zeroed, it's a bit tricky to keep
 537              *    track of the shell displacements and thus the velocity.
 538              */
 539             shfc->predictShells = false;
 540         }
 541     }
 542
 543     /* shfc->x is used as a coordinate buffer for the sim_util's `do_force` function, and
 544      * when using PME it must be pinned. */
 545     if (usingPmeOnGpu)
 546     {
 547         for (i = 0; i < 2; i++)
 548         {
 549             changePinningPolicy(&shfc->x[i], gmx::PinningPolicy::PinnedIfSupported);
 550         }
 551     }
 552
 553     return shfc;
 554 }
 555
 556 void gmx::make_local_shells(const t_commrec* cr, const t_mdatoms* md, gmx_shellfc_t* shfc)
 557 {
 558     int           a0, a1;
 559     gmx_domdec_t* dd = nullptr;
 560
 561     if (DOMAINDECOMP(cr))
 562     {
 563         dd = cr->dd;
 564         a0 = 0;
 565         a1 = dd_numHomeAtoms(*dd);
 566     }
 567     else
 568     {
 569         /* Single node: we need all shells, copy them */
 570         shfc->shells = shfc->shell_gl;
 571
 572         return;
 573     }
 574
 575     ArrayRef<const int> ind = shfc->shell_index_gl;
 576
 577     std::vector<t_shell>& shells = shfc->shells;
 578     shells.clear();
 579     for (int i = a0; i < a1; i++)
 580     {
 581         if (md->ptype[i] == eptShell)
 582         {
 583             if (dd)
 584             {
 585                 shells.push_back(shfc->shell_gl[ind[dd->globalAtomIndices[i]]]);
 586             }
 587             else
 588             {
 589                 shells.push_back(shfc->shell_gl[ind[i]]);
 590             }
 591             t_shell& shell = shells.back();
 592
 593             /* With inter-cg shells we can no do shell prediction,
 594              * so we do not need the nuclei numbers.
 595              */
 596             if (!shfc->bInterCG)
 597             {
 598                 shell.nucl1 = i + shell.nucl1 - shell.shellIndex;
 599                 if (shell.nnucl > 1)
 600                 {
 601                     shell.nucl2 = i + shell.nucl2 - shell.shellIndex;
 602                 }
 603                 if (shell.nnucl > 2)
 604                 {
 605                     shell.nucl3 = i + shell.nucl3 - shell.shellIndex;
 606                 }
 607             }
 608             shell.shellIndex = i;
 609         }
 610     }
 611 }
 612
 613 static void do_1pos(rvec xnew, const rvec xold, const rvec f, real step)
 614 {
 615     real xo, yo, zo;
 616     real dx, dy, dz;
 617
 618     xo = xold[XX];
 619     yo = xold[YY];
 620     zo = xold[ZZ];
 621
 622     dx = f[XX] * step;
 623     dy = f[YY] * step;
 624     dz = f[ZZ] * step;
 625
 626     xnew[XX] = xo + dx;
 627     xnew[YY] = yo + dy;
 628     xnew[ZZ] = zo + dz;
 629 }
 630
 631 static void do_1pos3(rvec xnew, const rvec xold, const rvec f, const rvec step)
 632 {
 633     real xo, yo, zo;
 634     real dx, dy, dz;
 635
 636     xo = xold[XX];
 637     yo = xold[YY];
 638     zo = xold[ZZ];
 639
 640     dx = f[XX] * step[XX];
 641     dy = f[YY] * step[YY];
 642     dz = f[ZZ] * step[ZZ];
 643
 644     xnew[XX] = xo + dx;
 645     xnew[YY] = yo + dy;
 646     xnew[ZZ] = zo + dz;
 647 }
 648
 649 static void directional_sd(ArrayRef<const RVec> xold,
 650                            ArrayRef<RVec>       xnew,
 651                            ArrayRef<const RVec> acc_dir,
 652                            int                  homenr,
 653                            real                 step)
 654 {
 655     const rvec* xo = as_rvec_array(xold.data());
 656     rvec*       xn = as_rvec_array(xnew.data());
 657
 658     for (int i = 0; i < homenr; i++)
 659     {
 660         do_1pos(xn[i], xo[i], acc_dir[i], step);
 661     }
 662 }
 663
 664 static void shell_pos_sd(ArrayRef<const RVec> xcur,
 665                          ArrayRef<RVec>       xnew,
 666                          ArrayRef<const RVec> f,
 667                          ArrayRef<t_shell>    shells,
 668                          int                  count)
 669 {
 670     const real step_scale_min = 0.8, step_scale_increment = 0.2, step_scale_max = 1.2,
 671                step_scale_multiple = (step_scale_max - step_scale_min) / step_scale_increment;
 672     int        d;
 673     real       dx, df, k_est;
 674     const real zero = 0;
 675 #ifdef PRINT_STEP
 676     real step_min, step_max;
 677
 678     step_min = 1e30;
 679     step_max = 0;
 680 #endif
 681     for (t_shell& shell : shells)
 682     {
 683         const int ind = shell.shellIndex;
 684         if (count == 1)
 685         {
 686             for (d = 0; d < DIM; d++)
 687             {
 688                 shell.step[d] = shell.k_1;
 689 #ifdef PRINT_STEP
 690                 step_min = std::min(step_min, shell.step[d]);
 691                 step_max = std::max(step_max, shell.step[d]);
 692 #endif
 693             }
 694         }
 695         else
 696         {
 697             for (d = 0; d < DIM; d++)
 698             {
 699                 dx = xcur[ind][d] - shell.xold[d];
 700                 df = f[ind][d] - shell.fold[d];
 701                 /* -dx/df gets used to generate an interpolated value, but would
 702                  * cause a NaN if df were binary-equal to zero. Values close to
 703                  * zero won't cause problems (because of the min() and max()), so
 704                  * just testing for binary inequality is OK. */
 705                 if (zero != df)
 706                 {
 707                     k_est = -dx / df;
 708                     /* Scale the step size by a factor interpolated from
 709                      * step_scale_min to step_scale_max, as k_est goes from 0 to
 710                      * step_scale_multiple * shell.step[d] */
 711                     shell.step[d] = step_scale_min * shell.step[d]
 712                                     + step_scale_increment
 713                                               * std::min(step_scale_multiple * shell.step[d],
 714                                                          std::max(k_est, zero));
 715                 }
 716                 else
 717                 {
 718                     /* Here 0 == df */
 719                     if (gmx_numzero(dx)) /* 0 == dx */
 720                     {
 721                         /* Likely this will never happen, but if it does just
 722                          * don't scale the step. */
 723                     }
 724                     else /* 0 != dx */
 725                     {
 726                         shell.step[d] *= step_scale_max;
 727                     }
 728                 }
 729 #ifdef PRINT_STEP
 730                 step_min = std::min(step_min, shell.step[d]);
 731                 step_max = std::max(step_max, shell.step[d]);
 732 #endif
 733             }
 734         }
 735         copy_rvec(xcur[ind], shell.xold);
 736         copy_rvec(f[ind], shell.fold);
 737
 738         do_1pos3(xnew[ind], xcur[ind], f[ind], shell.step);
 739
 740         if (gmx_debug_at)
 741         {
 742             fprintf(debug, "shell = %d\n", ind);
 743             pr_rvec(debug, 0, "fshell", f[ind], DIM, TRUE);
 744             pr_rvec(debug, 0, "xold", xcur[ind], DIM, TRUE);
 745             pr_rvec(debug, 0, "step", shell.step, DIM, TRUE);
 746             pr_rvec(debug, 0, "xnew", xnew[ind], DIM, TRUE);
 747         }
 748     }
 749 #ifdef PRINT_STEP
 750     printf("step %.3e %.3e\n", step_min, step_max);
 751 #endif
 752 }
 753
 754 static void decrease_step_size(ArrayRef<t_shell> shells)
 755 {
 756     for (t_shell& shell : shells)
 757     {
 758         svmul(0.8, shell.step, shell.step);
 759     }
 760 }
 761
 762 static void print_epot(FILE* fp, int64_t mdstep, int count, real epot, real df, int ndir, real sf_dir)
 763 {
 764     char buf[22];
 765
 766     fprintf(fp, "MDStep=%5s/%2d EPot: %12.8e, rmsF: %6.2e", gmx_step_str(mdstep, buf), count, epot, df);
 767     if (ndir)
 768     {
 769         fprintf(fp, ", dir. rmsF: %6.2e\n", std::sqrt(sf_dir / ndir));
 770     }
 771     else
 772     {
 773         fprintf(fp, "\n");
 774     }
 775 }
 776
 777
 778 static real rms_force(const t_commrec*        cr,
 779                       ArrayRef<const RVec>    force,
 780                       ArrayRef<const t_shell> shells,
 781                       int                     ndir,
 782                       real*                   sf_dir,
 783                       real*                   Epot)
 784 {
 785     double      buf[4];
 786     const rvec* f = as_rvec_array(force.data());
 787
 788     buf[0] = *sf_dir;
 789     for (const t_shell& shell : shells)
 790     {
 791         buf[0] += norm2(f[shell.shellIndex]);
 792     }
 793     int ntot = shells.ssize();
 794
 795     if (PAR(cr))
 796     {
 797         buf[1] = ntot;
 798         buf[2] = *sf_dir;
 799         buf[3] = *Epot;
 800         gmx_sumd(4, buf, cr);
 801         ntot    = gmx::roundToInt(buf[1]);
 802         *sf_dir = buf[2];
 803         *Epot   = buf[3];
 804     }
 805     ntot += ndir;
 806
 807     return (ntot ? std::sqrt(buf[0] / ntot) : 0);
 808 }
 809
 810 static void dump_shells(FILE* fp, ArrayRef<RVec> f, real ftol, ArrayRef<const t_shell> shells)
 811 {
 812     real ft2, ff2;
 813
 814     ft2 = gmx::square(ftol);
 815
 816     for (const t_shell& shell : shells)
 817     {
 818         const int ind = shell.shellIndex;
 819         ff2           = iprod(f[ind], f[ind]);
 820         if (ff2 > ft2)
 821         {
 822             fprintf(fp, "SHELL %5d, force %10.5f  %10.5f  %10.5f, |f| %10.5f\n", ind, f[ind][XX],
 823                     f[ind][YY], f[ind][ZZ], std::sqrt(ff2));
 824         }
 825     }
 826 }
 827
 828 static void init_adir(gmx_shellfc_t*            shfc,
 829                       gmx::Constraints*         constr,
 830                       const t_inputrec*         ir,
 831                       const t_commrec*          cr,
 832                       int                       dd_ac1,
 833                       int64_t                   step,
 834                       const t_mdatoms*          md,
 835                       int                       end,
 836                       ArrayRefWithPadding<RVec> xOld,
 837                       ArrayRef<RVec>            x_init,
 838                       ArrayRefWithPadding<RVec> xCurrent,
 839                       ArrayRef<RVec>            f,
 840                       ArrayRef<RVec>            acc_dir,
 841                       const matrix              box,
 842                       ArrayRef<const real>      lambda,
 843                       real*                     dvdlambda)
 844 {
 845     double          dt, w_dt;
 846     int             n, d;
 847     unsigned short* ptype;
 848
 849     if (DOMAINDECOMP(cr))
 850     {
 851         n = dd_ac1;
 852     }
 853     else
 854     {
 855         n = end;
 856     }
 857     shfc->adir_xnold.resizeWithPadding(n);
 858     shfc->adir_xnew.resizeWithPadding(n);
 859     rvec* xnold = as_rvec_array(shfc->adir_xnold.data());
 860     rvec* xnew  = as_rvec_array(shfc->adir_xnew.data());
 861     rvec* x_old = as_rvec_array(xOld.paddedArrayRef().data());
 862     rvec* x     = as_rvec_array(xCurrent.paddedArrayRef().data());
 863
 864     ptype = md->ptype;
 865
 866     dt = ir->delta_t;
 867
 868     /* Does NOT work with freeze or acceleration groups (yet) */
 869     for (n = 0; n < end; n++)
 870     {
 871         w_dt = md->invmass[n] * dt;
 872
 873         for (d = 0; d < DIM; d++)
 874         {
 875             if ((ptype[n] != eptVSite) && (ptype[n] != eptShell))
 876             {
 877                 xnold[n][d] = x[n][d] - (x_init[n][d] - x_old[n][d]);
 878                 xnew[n][d]  = 2 * x[n][d] - x_old[n][d] + f[n][d] * w_dt * dt;
 879             }
 880             else
 881             {
 882                 xnold[n][d] = x[n][d];
 883                 xnew[n][d]  = x[n][d];
 884             }
 885         }
 886     }
 887     bool needsLogging  = false;
 888     bool computeEnergy = false;
 889     bool computeVirial = false;
 890     constr->apply(needsLogging, computeEnergy, step, 0, 1.0, xCurrent,
 891                   shfc->adir_xnold.arrayRefWithPadding(), {}, box, lambda[efptBONDED],
 892                   &(dvdlambda[efptBONDED]), {}, computeVirial, nullptr,
 893                   gmx::ConstraintVariable::Positions);
 894     constr->apply(needsLogging, computeEnergy, step, 0, 1.0, xCurrent,
 895                   shfc->adir_xnew.arrayRefWithPadding(), {}, box, lambda[efptBONDED],
 896                   &(dvdlambda[efptBONDED]), {}, computeVirial, nullptr,
 897                   gmx::ConstraintVariable::Positions);
 898
 899     for (n = 0; n < end; n++)
 900     {
 901         for (d = 0; d < DIM; d++)
 902         {
 903             xnew[n][d] = -(2 * x[n][d] - xnold[n][d] - xnew[n][d]) / gmx::square(dt)
 904                          - f[n][d] * md->invmass[n];
 905         }
 906         clear_rvec(acc_dir[n]);
 907     }
 908
 909     /* Project the acceleration on the old bond directions */
 910     constr->apply(needsLogging, computeEnergy, step, 0, 1.0, xOld, shfc->adir_xnew.arrayRefWithPadding(),
 911                   acc_dir, box, lambda[efptBONDED], &(dvdlambda[efptBONDED]), {}, computeVirial,
 912                   nullptr, gmx::ConstraintVariable::Deriv_FlexCon);
 913 }
 914
 915 void relax_shell_flexcon(FILE*                         fplog,
 916                          const t_commrec*              cr,
 917                          const gmx_multisim_t*         ms,
 918                          gmx_bool                      bVerbose,
 919                          gmx_enfrot*                   enforcedRotation,
 920                          int64_t                       mdstep,
 921                          const t_inputrec*             inputrec,
 922                          gmx::ImdSession*              imdSession,
 923                          pull_t*                       pull_work,
 924                          gmx_bool                      bDoNS,
 925                          int                           force_flags,
 926                          const gmx_localtop_t*         top,
 927                          gmx::Constraints*             constr,
 928                          gmx_enerdata_t*               enerd,
 929                          int                           natoms,
 930                          ArrayRefWithPadding<RVec>     xPadded,
 931                          ArrayRefWithPadding<RVec>     vPadded,
 932                          const matrix                  box,
 933                          ArrayRef<real>                lambda,
 934                          history_t*                    hist,
 935                          gmx::ForceBuffersView*        f,
 936                          tensor                        force_vir,
 937                          const t_mdatoms*              md,
 938                          t_nrnb*                       nrnb,
 939                          gmx_wallcycle_t               wcycle,
 940                          gmx_shellfc_t*                shfc,
 941                          t_forcerec*                   fr,
 942                          gmx::MdrunScheduleWorkload*   runScheduleWork,
 943                          double                        t,
 944                          rvec                          mu_tot,
 945                          gmx::VirtualSitesHandler*     vsite,
 946                          const DDBalanceRegionHandler& ddBalanceRegionHandler)
 947 {
 948     real Epot[2], df[2];
 949     real sf_dir, invdt;
 950     real dum = 0;
 951     char sbuf[22];
 952     int  nat, dd_ac0, dd_ac1 = 0, i;
 953     int  homenr = md->homenr, end = homenr;
 954     int  d, Min = 0, count = 0;
 955 #define Try (1 - Min) /* At start Try = 1 */
 956
 957     const bool        bCont        = (mdstep == inputrec->init_step) && inputrec->bContinuation;
 958     const bool        bInit        = (mdstep == inputrec->init_step) || shfc->requireInit;
 959     const real        ftol         = inputrec->em_tol;
 960     const int         number_steps = inputrec->niter;
 961     ArrayRef<t_shell> shells       = shfc->shells;
 962     const int         nflexcon     = shfc->nflexcon;
 963
 964     if (DOMAINDECOMP(cr))
 965     {
 966         nat = dd_natoms_vsite(cr->dd);
 967         if (nflexcon > 0)
 968         {
 969             dd_get_constraint_range(cr->dd, &dd_ac0, &dd_ac1);
 970             nat = std::max(nat, dd_ac1);
 971         }
 972     }
 973     else
 974     {
 975         nat = natoms;
 976     }
 977
 978     for (i = 0; (i < 2); i++)
 979     {
 980         shfc->x[i].resizeWithPadding(nat);
 981         shfc->f[i].resizeWithPadding(nat);
 982     }
 983
 984     /* Create views that we can swap for trail and minimum for positions and forces */
 985     ArrayRefWithPadding<RVec> posWithPadding[2];
 986     ArrayRefWithPadding<RVec> forceWithPadding[2];
 987     ArrayRef<RVec>            pos[2];
 988     ArrayRef<RVec>            force[2];
 989     for (i = 0; (i < 2); i++)
 990     {
 991         posWithPadding[i]   = shfc->x[i].arrayRefWithPadding();
 992         pos[i]              = posWithPadding[i].paddedArrayRef();
 993         forceWithPadding[i] = shfc->f[i].arrayRefWithPadding();
 994         force[i]            = forceWithPadding[i].paddedArrayRef();
 995     }
 996
 997     ArrayRef<RVec> x = xPadded.unpaddedArrayRef();
 998     ArrayRef<RVec> v = vPadded.unpaddedArrayRef();
 999
1000     if (bDoNS && inputrec->pbcType != PbcType::No && !DOMAINDECOMP(cr))
1001     {
1002         /* This is the only time where the coordinates are used
1003          * before do_force is called, which normally puts all
1004          * charge groups in the box.
1005          */
1006         put_atoms_in_box_omp(fr->pbcType, box, x.subArray(0, md->homenr),
1007                              gmx_omp_nthreads_get(emntDefault));
1008     }
1009
1010     if (nflexcon)
1011     {
1012         shfc->acc_dir.resize(nat);
1013         shfc->x_old.resizeWithPadding(nat);
1014         ArrayRef<RVec> x_old = shfc->x_old.arrayRefWithPadding().unpaddedArrayRef();
1015         for (i = 0; i < homenr; i++)
1016         {
1017             for (d = 0; d < DIM; d++)
1018             {
1019                 x_old[i][d] = x[i][d] - v[i][d] * inputrec->delta_t;
1020             }
1021         }
1022     }
1023
1024     /* Do a prediction of the shell positions, when appropriate.
1025      * Without velocities (EM, NM, BD) we only do initial prediction.
1026      */
1027     if (shfc->predictShells && !bCont && (EI_STATE_VELOCITY(inputrec->eI) || bInit))
1028     {
1029         predict_shells(fplog, x, v, inputrec->delta_t, shells, md->massT, nullptr, bInit);
1030     }
1031
1032     /* Calculate the forces first time around */
1033     if (gmx_debug_at)
1034     {
1035         pr_rvecs(debug, 0, "x b4 do_force", as_rvec_array(x.data()), homenr);
1036     }
1037     int                   shellfc_flags = force_flags | (bVerbose ? GMX_FORCE_ENERGY : 0);
1038     gmx::ForceBuffersView forceViewInit = gmx::ForceBuffersView(forceWithPadding[Min], {}, false);
1039     do_force(fplog, cr, ms, inputrec, nullptr, enforcedRotation, imdSession, pull_work, mdstep,
1040              nrnb, wcycle, top, box, xPadded, hist, &forceViewInit, force_vir, md, enerd, lambda,
1041              fr, runScheduleWork, vsite, mu_tot, t, nullptr,
1042              (bDoNS ? GMX_FORCE_NS : 0) | shellfc_flags, ddBalanceRegionHandler);
1043
1044     sf_dir = 0;
1045     if (nflexcon)
1046     {
1047         init_adir(shfc, constr, inputrec, cr, dd_ac1, mdstep, md, end, shfc->x_old.arrayRefWithPadding(),
1048                   x, xPadded, force[Min], shfc->acc_dir, box, lambda, &dum);
1049
1050         for (i = 0; i < end; i++)
1051         {
1052             sf_dir += md->massT[i] * norm2(shfc->acc_dir[i]);
1053         }
1054     }
1055     accumulatePotentialEnergies(enerd, lambda, inputrec->fepvals);
1056     Epot[Min] = enerd->term[F_EPOT];
1057
1058     df[Min] = rms_force(cr, forceWithPadding[Min].paddedArrayRef(), shells, nflexcon, &sf_dir, &Epot[Min]);
1059     df[Try] = 0;
1060     if (debug)
1061     {
1062         fprintf(debug, "df = %g  %g\n", df[Min], df[Try]);
1063     }
1064
1065     if (gmx_debug_at)
1066     {
1067         pr_rvecs(debug, 0, "force0", as_rvec_array(force[Min].data()), md->nr);
1068     }
1069
1070     if (!shells.empty() || nflexcon > 0)
1071     {
1072         /* Copy x to pos[Min] & pos[Try]: during minimization only the
1073          * shell positions are updated, therefore the other particles must
1074          * be set here, in advance.
1075          */
1076         std::copy(xPadded.paddedArrayRef().begin(), xPadded.paddedArrayRef().end(),
1077                   posWithPadding[Min].paddedArrayRef().begin());
1078         std::copy(xPadded.paddedArrayRef().begin(), xPadded.paddedArrayRef().end(),
1079                   posWithPadding[Try].paddedArrayRef().begin());
1080     }
1081
1082     if (bVerbose && MASTER(cr))
1083     {
1084         print_epot(stdout, mdstep, 0, Epot[Min], df[Min], nflexcon, sf_dir);
1085     }
1086
1087     if (debug)
1088     {
1089         fprintf(debug, "%17s: %14.10e\n", interaction_function[F_EKIN].longname, enerd->term[F_EKIN]);
1090         fprintf(debug, "%17s: %14.10e\n", interaction_function[F_EPOT].longname, enerd->term[F_EPOT]);
1091         fprintf(debug, "%17s: %14.10e\n", interaction_function[F_ETOT].longname, enerd->term[F_ETOT]);
1092         fprintf(debug, "SHELLSTEP %s\n", gmx_step_str(mdstep, sbuf));
1093     }
1094
1095     /* First check whether we should do shells, or whether the force is
1096      * low enough even without minimization.
1097      */
1098     bool bConverged = (df[Min] < ftol);
1099
1100     for (count = 1; (!(bConverged) && (count < number_steps)); count++)
1101     {
1102         if (vsite)
1103         {
1104             vsite->construct(pos[Min], inputrec->delta_t, v, box);
1105         }
1106
1107         if (nflexcon)
1108         {
1109             init_adir(shfc, constr, inputrec, cr, dd_ac1, mdstep, md, end,
1110                       shfc->x_old.arrayRefWithPadding(), x, posWithPadding[Min], force[Min],
1111                       shfc->acc_dir, box, lambda, &dum);
1112
1113             directional_sd(pos[Min], pos[Try], shfc->acc_dir, end, fr->fc_stepsize);
1114         }
1115
1116         /* New positions, Steepest descent */
1117         shell_pos_sd(pos[Min], pos[Try], force[Min], shells, count);
1118
1119         if (gmx_debug_at)
1120         {
1121             pr_rvecs(debug, 0, "RELAX: pos[Min]  ", as_rvec_array(pos[Min].data()), homenr);
1122             pr_rvecs(debug, 0, "RELAX: pos[Try]  ", as_rvec_array(pos[Try].data()), homenr);
1123         }
1124         /* Try the new positions */
1125         gmx::ForceBuffersView forceViewTry = gmx::ForceBuffersView(forceWithPadding[Try], {}, false);
1126         do_force(fplog, cr, ms, inputrec, nullptr, enforcedRotation, imdSession, pull_work, 1, nrnb, wcycle,
1127                  top, box, posWithPadding[Try], hist, &forceViewTry, force_vir, md, enerd, lambda, fr,
1128                  runScheduleWork, vsite, mu_tot, t, nullptr, shellfc_flags, ddBalanceRegionHandler);
1129         accumulatePotentialEnergies(enerd, lambda, inputrec->fepvals);
1130         if (gmx_debug_at)
1131         {
1132             pr_rvecs(debug, 0, "RELAX: force[Min]", as_rvec_array(force[Min].data()), homenr);
1133             pr_rvecs(debug, 0, "RELAX: force[Try]", as_rvec_array(force[Try].data()), homenr);
1134         }
1135         sf_dir = 0;
1136         if (nflexcon)
1137         {
1138             init_adir(shfc, constr, inputrec, cr, dd_ac1, mdstep, md, end,
1139                       shfc->x_old.arrayRefWithPadding(), x, posWithPadding[Try], force[Try],
1140                       shfc->acc_dir, box, lambda, &dum);
1141
1142             ArrayRef<const RVec> acc_dir = shfc->acc_dir;
1143             for (i = 0; i < end; i++)
1144             {
1145                 sf_dir += md->massT[i] * norm2(acc_dir[i]);
1146             }
1147         }
1148
1149         Epot[Try] = enerd->term[F_EPOT];
1150
1151         df[Try] = rms_force(cr, force[Try], shells, nflexcon, &sf_dir, &Epot[Try]);
1152
1153         if (debug)
1154         {
1155             fprintf(debug, "df = %g  %g\n", df[Min], df[Try]);
1156         }
1157
1158         if (debug)
1159         {
1160             if (gmx_debug_at)
1161             {
1162                 pr_rvecs(debug, 0, "F na do_force", as_rvec_array(force[Try].data()), homenr);
1163             }
1164             if (gmx_debug_at)
1165             {
1166                 fprintf(debug, "SHELL ITER %d\n", count);
1167                 dump_shells(debug, force[Try], ftol, shells);
1168             }
1169         }
1170
1171         if (bVerbose && MASTER(cr))
1172         {
1173             print_epot(stdout, mdstep, count, Epot[Try], df[Try], nflexcon, sf_dir);
1174         }
1175
1176         bConverged = (df[Try] < ftol);
1177
1178         if ((df[Try] < df[Min]))
1179         {
1180             if (debug)
1181             {
1182                 fprintf(debug, "Swapping Min and Try\n");
1183             }
1184             if (nflexcon)
1185             {
1186                 /* Correct the velocities for the flexible constraints */
1187                 invdt = 1 / inputrec->delta_t;
1188                 for (i = 0; i < end; i++)
1189                 {
1190                     for (d = 0; d < DIM; d++)
1191                     {
1192                         v[i][d] += (pos[Try][i][d] - pos[Min][i][d]) * invdt;
1193                     }
1194                 }
1195             }
1196             Min = Try;
1197         }
1198         else
1199         {
1200             decrease_step_size(shells);
1201         }
1202     }
1203     shfc->numForceEvaluations += count;
1204     if (bConverged)
1205     {
1206         shfc->numConvergedIterations++;
1207     }
1208     if (MASTER(cr) && !(bConverged))
1209     {
1210         /* Note that the energies and virial are incorrect when not converged */
1211         if (fplog)
1212         {
1213             fprintf(fplog, "step %s: EM did not converge in %d iterations, RMS force %6.2e\n",
1214                     gmx_step_str(mdstep, sbuf), number_steps, df[Min]);
1215         }
1216         fprintf(stderr, "step %s: EM did not converge in %d iterations, RMS force %6.2e\n",
1217                 gmx_step_str(mdstep, sbuf), number_steps, df[Min]);
1218     }
1219
1220     /* Copy back the coordinates and the forces */
1221     std::copy(pos[Min].begin(), pos[Min].end(), x.data());
1222     std::copy(force[Min].begin(), force[Min].end(), f->force().begin());
1223 }
1224
1225 void done_shellfc(FILE* fplog, gmx_shellfc_t* shfc, int64_t numSteps)
1226 {
1227     if (shfc && fplog && numSteps > 0)
1228     {
1229         double numStepsAsDouble = static_cast<double>(numSteps);
1230         fprintf(fplog, "Fraction of iterations that converged:           %.2f %%\n",
1231                 (shfc->numConvergedIterations * 100.0) / numStepsAsDouble);
1232         fprintf(fplog, "Average number of force evaluations per MD step: %.2f\n\n",
1233                 shfc->numForceEvaluations / numStepsAsDouble);
1234     }
1235
1236     delete shfc;
1237 }