src/gromacs/gmxana/gmx_morph.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  40 #include "gromacs/fileio/confio.h"
  41 #include "gromacs/legacyheaders/viewit.h"
  42 #include "gromacs/topology/index.h"
  43 #include "gmx_ana.h"
  44 #include "gromacs/fileio/trxio.h"
  45
  46 #include "gromacs/commandline/pargs.h"
  47 #include "gromacs/fileio/xvgr.h"
  48 #include "gromacs/math/do_fit.h"
  49 #include "gromacs/topology/atoms.h"
  50 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  51 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  52
  53 static real dointerp(int n, rvec x1[], rvec x2[], rvec xx[],
  54                      int I, int N, real first, real last)
  55 {
  56     int    i, j;
  57     double fac, fac0, fac1;
  58
  59     fac  = first + (I*(last-first))/(N-1);
  60     fac0 = 1-fac;
  61     fac1 = fac;
  62     for (i = 0; (i < n); i++)
  63     {
  64         for (j = 0; (j < DIM); j++)
  65         {
  66             xx[i][j] = fac0*x1[i][j] + fac1*x2[i][j];
  67         }
  68     }
  69
  70     return fac;
  71 }
  72
  73 int gmx_morph(int argc, char *argv[])
  74 {
  75     const char      *desc[] = {
  76         "[THISMODULE] does a linear interpolation of conformations in order to",
  77         "create intermediates. Of course these are completely unphysical, but",
  78         "that you may try to justify yourself. Output is in the form of a ",
  79         "generic trajectory. The number of intermediates can be controlled with",
  80         "the [TT]-ninterm[tt] flag. The first and last flag correspond to the way of",
  81         "interpolating: 0 corresponds to input structure 1 while",
  82         "1 corresponds to input structure 2.",
  83         "If you specify [TT]-first[tt] < 0 or [TT]-last[tt] > 1 extrapolation will be",
  84         "on the path from input structure x[SUB]1[sub] to x[SUB]2[sub]. In general, the coordinates",
  85         "of the intermediate x(i) out of N total intermediates correspond to:[PAR]",
  86         "x(i) = x[SUB]1[sub] + (first+(i/(N-1))*(last-first))*(x[SUB]2[sub]-x[SUB]1[sub])[PAR]",
  87         "Finally the RMSD with respect to both input structures can be computed",
  88         "if explicitly selected ([TT]-or[tt] option). In that case, an index file may be",
  89         "read to select the group from which the RMS is computed."
  90     };
  91     t_filenm         fnm[] = {
  92         { efSTX, "-f1", "conf1",  ffREAD },
  93         { efSTX, "-f2", "conf2",  ffREAD },
  94         { efTRX, "-o",  "interm", ffWRITE },
  95         { efXVG, "-or", "rms-interm", ffOPTWR },
  96         { efNDX, "-n",  "index",  ffOPTRD }
  97     };
  98 #define NFILE asize(fnm)
  99     static  int      ninterm = 11;
 100     static  real     first   = 0.0;
 101     static  real     last    = 1.0;
 102     static  gmx_bool bFit    = TRUE;
 103     t_pargs          pa []   = {
 104         { "-ninterm", FALSE, etINT,  {&ninterm},
 105           "Number of intermediates" },
 106         { "-first",   FALSE, etREAL, {&first},
 107           "Corresponds to first generated structure (0 is input x[SUB]1[sub], see above)" },
 108         { "-last",    FALSE, etREAL, {&last},
 109           "Corresponds to last generated structure (1 is input x[SUB]2[sub], see above)" },
 110         { "-fit",     FALSE, etBOOL, {&bFit},
 111           "Do a least squares fit of the second to the first structure before interpolating" }
 112     };
 113     const char      *leg[] = { "Ref = 1\\Sst\\N conf", "Ref = 2\\Snd\\N conf" };
 114     FILE            *fp    = NULL;
 115     int              i, isize, is_lsq, nat1, nat2;
 116     t_trxstatus     *status;
 117     atom_id         *index, *index_lsq, *index_all, *dummy;
 118     t_atoms          atoms;
 119     rvec            *x1, *x2, *xx, *v;
 120     matrix           box;
 121     real             rms1, rms2, fac, *mass;
 122     char             title[STRLEN], *grpname;
 123     gmx_bool         bRMS;
 124     output_env_t     oenv;
 125
 126     if (!parse_common_args(&argc, argv, PCA_CAN_VIEW,
 127                            NFILE, fnm, asize(pa), pa, asize(desc), desc,
 128                            0, NULL, &oenv))
 129     {
 130         return 0;
 131     }
 132     get_stx_coordnum (opt2fn("-f1", NFILE, fnm), &nat1);
 133     get_stx_coordnum (opt2fn("-f2", NFILE, fnm), &nat2);
 134     if (nat1 != nat2)
 135     {
 136         gmx_fatal(FARGS, "Number of atoms in first structure is %d, in second %d",
 137                   nat1, nat2);
 138     }
 139
 140     init_t_atoms(&atoms, nat1, TRUE);
 141     snew(x1, nat1);
 142     snew(x2, nat1);
 143     snew(xx, nat1);
 144     snew(v, nat1);
 145
 146     read_stx_conf(opt2fn("-f1", NFILE, fnm), title, &atoms, x1, v, NULL, box);
 147     read_stx_conf(opt2fn("-f2", NFILE, fnm), title, &atoms, x2, v, NULL, box);
 148
 149     snew(mass, nat1);
 150     snew(index_all, nat1);
 151     for (i = 0; (i < nat1); i++)
 152     {
 153         mass[i]      = 1;
 154         index_all[i] = i;
 155     }
 156     if (bFit)
 157     {
 158         printf("Select group for LSQ superposition:\n");
 159         get_index(&atoms, opt2fn_null("-n", NFILE, fnm), 1, &is_lsq, &index_lsq,
 160                   &grpname);
 161         reset_x(is_lsq, index_lsq, nat1, index_all, x1, mass);
 162         reset_x(is_lsq, index_lsq, nat1, index_all, x2, mass);
 163         do_fit(nat1, mass, x1, x2);
 164     }
 165
 166     bRMS = opt2bSet("-or", NFILE, fnm);
 167     if (bRMS)
 168     {
 169         fp = xvgropen(opt2fn("-or", NFILE, fnm), "RMSD", "Conf", "(nm)", oenv);
 170         xvgr_legend(fp, asize(leg), leg, oenv);
 171         printf("Select group for RMSD calculation:\n");
 172         get_index(&atoms, opt2fn_null("-n", NFILE, fnm), 1, &isize, &index, &grpname);
 173         printf("You selected group %s, containing %d atoms\n", grpname, isize);
 174         rms1 = rmsdev_ind(isize, index, mass, x1, x2);
 175         fprintf(stderr, "RMSD between input conformations is %g nm\n", rms1);
 176     }
 177
 178     snew(dummy, nat1);
 179     for (i = 0; (i < nat1); i++)
 180     {
 181         dummy[i] = i;
 182     }
 183     status = open_trx(ftp2fn(efTRX, NFILE, fnm), "w");
 184
 185     for (i = 0; (i < ninterm); i++)
 186     {
 187         fac = dointerp(nat1, x1, x2, xx, i, ninterm, first, last);
 188         write_trx(status, nat1, dummy, &atoms, i, fac, box, xx, NULL, NULL);
 189         if (bRMS)
 190         {
 191             rms1 = rmsdev_ind(isize, index, mass, x1, xx);
 192             rms2 = rmsdev_ind(isize, index, mass, x2, xx);
 193             fprintf(fp, "%10g  %10g  %10g\n", fac, rms1, rms2);
 194         }
 195     }
 196
 197     close_trx(status);
 198
 199     if (bRMS)
 200     {
 201         gmx_ffclose(fp);
 202         do_view(oenv, opt2fn("-or", NFILE, fnm), "-nxy");
 203     }
 204
 205     return 0;
 206 }