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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 分子模拟 » Gromacs/Amber/NAMD » Gromacs里关于截断半径的一个问题，谢谢！！
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zhangmao511

铁虫 (小有名气)

[求助] Gromacs里关于截断半径的一个问题，谢谢！！ 已有1人参与

在读Gromacs手册的时候，有2段话描述了截断半径。对这2段和rlist,rcoulomb,rvdw比较疑惑，想请教各位大虾一下。
1. GROMACS employs a pair list that contains those particle pairs for which non-bonded forces must be calculated. The pair list contains atoms i, a displacement vector for atom i, and all particles j that are within rlist of this particular image of atom i. The list is updated every nstlist steps, where nstlist is typically 10.

2. In the neighbor list, all interaction pairs that fall within rlist are stored. Furthermore, the interactions between pairs that do not fall within rlist but do fall within max(rcoulomb,rvdw) are computed during NS. The forces and energy are stored separately and added to short-range forces at every time step between successive NS. If rlist = max(rcoulomb,rvdw), no forces are evaluated during neighbor list generation.

我对上面部分的理解是，两个原子间的距离小于rlist的时候才计算这些原子之间的短程相互作用。相互作用的原子对，如果距离在rlist之内的就被存储下来，没有落到rlist内但是落到max(rcoulomb,rvdw)内的，会在邻近搜索期间被计算。
那么rlist和rcoulomb, rvdw具体是什么关系呢？？不知道能不能解释的详细点，谢谢！
还有最后一句话，“If rlist = max(rcoulomb,rvdw), no forces are evaluated during neighbor list generation”，不怎么理解，请大家指教，谢谢！！
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1楼 2015-01-19 21:50:30
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awaken2013

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
10楼: Originally posted by zhangmao511 at 2015-01-20 22:12:12
感谢你的指点，深深的表示谢意！！
Gromacs手册我总是需要的时候看一下，对某个概念不懂的时候看一下，还没完整的看过一遍。以后抽时间看。
我看了一下手册，这是我个人的理解，不知道对不？？ ...

rlist=rc=rw的时候，你的理解完全正确。
当rlist《rw=rc的时候，已经是双程截断的概念了。此时rlist内的原子计算非键相互作用，如键角力 键伸缩 二面角等，短程力（但是不包括库仑力和范德华力，这两个力被分离出去）此时rlist的力就算完了。
（这里开始可以抛开rlist的概念）
rc和rw是范德华力的截断，在此范围内的范德华力和库仑力是短程范围内的力，由此计算，属于短程力。
rlistlong一般比rw和rc大0.3.。而且在mdp中会被自动设置为-1 自动调整。当两个原子距离等于rlistlong时 短程的力被开关函数调节为0.
在rlistlong之外的力，按照P长程力计算。。
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11楼2015-01-20 23:14:13
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awaken2013

铜虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
abinitio: 金币+2, 鼓励交流 2015-01-20 07:10:51
zhangmao511: 金币+20, ★★★★★最佳答案, 非常清晰的讲解，谢谢！ 2015-01-20 22:16:02
abinitio: 模拟EPI+1, 系统而全面的解答，加EPI奖励 2015-01-21 15:38:25
rlist是在短程截断半斤内 所需要计算的非键相互作用。（某些力场排除1-4相互作用，或则按照0.5加成计算）
rcoulmob是短程库仑力截断半径，在此之内的计算静电力。在此之外的按照PME实空间和虚空间算
rvwd是短程范德华力的截断半径，在此之内的原子对计算范德华力，在此之外的力为0 或范德华力矫正。
以上为3种不同的力的计算截断。

因为涉及到邻近列表搜索NS计算。
rlist=rcoulmob=rvwd 计算快，精度较高
rlist<rc/rw 计算资源高，精度更高
第三种，精度有限。因此第一种用的比较多。
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2楼2015-01-20 00:21:05
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awaken2013

铜虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

最后一句 在NS搜索阶段 力的作用维持不被重新估算

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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3楼2015-01-20 00:46:06
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zhangmao511

铁虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by awaken2013 at 2015-01-20 00:21:05
rlist是在短程截断半斤内 所需要计算的非键相互作用。（某些力场排除1-4相互作用，或则按照0.5加成计算）
rcoulmob是短程库仑力截断半径，在此之内的计算静电力。在此之外的按照PME实空间和虚空间算
rvwd是短程范 ...

感谢你的讲解。
1. 你说rlist是是非共价键相互作用的截断半径。而非共价键就包括了静电相互作用和范德华力
，那我能理解rlist包含了rcoulmob和rvwd吗？那既然是这样，为什么要把rcoulmob和rvwd这个2个力单独提出来计算呢？？谢谢
2.我是看到有不少文献的method里，用的是rlist < rcoulmob = rw，而Gromacs官方的例子用的却是rlist=rcoulmob=rvwd，
当时我还很疑惑呢！！我这里想问一下，为什么当rlist < rcoulmob = rw的时候计算资源高，精度更高？？二rlist=rcoulmob=rvwd 计算快，精度较高？？
感谢！！
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4楼2015-01-20 09:16:17
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awaken2013

铜虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

rlist确切的概念是邻近列表搜索的范围（跟cutoff的概念有点像 但又不完全一致 ，在rlist内的原子对的力必须被每步计算 而在ns期间是保持的。为了节省计算资源 rlist外的力就不必每步计算。也就是当rlist=rw=rc时。只需要计算临近列表内的力即可。计算资源节省
当rw=rc》rlist时，也就是gromacs的双程截断，在rw和rlist间的距离是rlistlong，这范围内的力也是需要每步计算，当然计算资源就高了。（相比3个相等时）
当然第三种情况占用的资源和精度可想而知。
ps：
非键作用 可不止有三种。包括二面角 离面运动 键伸缩等多种势能

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5楼2015-01-20 09:46:30
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awaken2013

铜虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

回答你的问题：为什么要把这两个力单独提出来，因为它们属于长程作用力，在截断半径的收敛并不完全，因此有了开关函数和长作用力矫正。
你的最后一句话的force 指的是在在双程截断的情况下，rlong与rlist间原子对的力。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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6楼2015-01-20 10:02:16
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zhangmao511

铁虫 (小有名气)
引用回帖:
5楼: Originally posted by awaken2013 at 2015-01-20 09:46:30
rlist确切的概念是邻近列表搜索的范围（跟cutoff的概念有点像 但又不完全一致 ，在rlist内的原子对的力必须被每步计算 而在ns期间是保持的。为了节省计算资源 rlist外的力就不必每步计算。也就是当rlist=rw=rc时。只 ...

1. 双程截断，就是将力的范围分为short range + long range两部分进行计算吧？
你说当rw=rc>rlist时，在rw和rlist间的距离是rlistlong，mdp参数文件里有一个参数也叫rlistlong，你指的是这个？rw和rlist间的距离难道不就是2者的差（应该算long range的部分吧），如果在rw和rlist间力也需要每步计算，那么nslist(刷新频率)的作用体现在哪呢……？？谢谢

2. 我看有的文献里也会有rw=rc<rlist，那这种情况呢？？用PME算法的时候，是不是选用rlist=rw=rc比较好啊？谢谢
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7楼2015-01-20 11:49:22
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awaken2013

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
7楼: Originally posted by zhangmao511 at 2015-01-20 11:49:22
1. 双程截断，就是将力的范围分为short range + long range两部分进行计算吧？
你说当rw=rc>rlist时，在rw和rlist间的距离是rlistlong，mdp参数文件里有一个参数也叫rlistlong，你指的是这个？rw和rlist间的距 ...

1 listlong:  Cut-off distance for the long-range neighbor list. This parameter is only relevant for a twin- range cut-off setup with switched potentials.

2 Long-range interactions are cut off
In this version, GROMACS always uses a cut-off radius for the Lennard-Jones interactions and sometimes for the Coulomb interactions as well

3 Twin-range cut-offs
To save computation time, slowly varying forces can be calculated less often than rapidly varying forces. In GROMACS such a multiple time step splitting is possible between short and long range non-bonded interactions.
In this integrator the long-range forces are determined every n steps and are then integrated into the velocity in eqn. 3.25 using a time step of tLR = nt
Twin range cut-offs with neighbor list cut-off rlist and VdW cut-off rvdw, where rvdw >rlist

4 nstlist
Frequency to update the neighbor list (and the long-range forces, when using twin- range cut-offs).
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8楼2015-01-20 13:50:20
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awaken2013

铜虫 (小有名气)
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7楼: Originally posted by zhangmao511 at 2015-01-20 11:49:22
1. 双程截断，就是将力的范围分为short range + long range两部分进行计算吧？
你说当rw=rc>rlist时，在rw和rlist间的距离是rlistlong，mdp参数文件里有一个参数也叫rlistlong，你指的是这个？rw和rlist间的距 ...

1 rlistlong和rlist是一个范畴的概念。（邻近原子搜索）
rw和rc是一个范畴的概念。（在邻近原子搜索的原子对列表中，计算力的作用）
如果要算上rlistlong，那组合就更多了。

2双截断，那就是rlistlong之外的长作用力 不用每步计算。
根据rlist的概念可以推断出来吧...ns的作用就是节省资源，同时保持精确度。

建议楼主看完先把手册看一遍。有个具体概念
2 PME算法类型，gromacs5.0手册中有提及。第七章，根据你的体系进行选择。
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9楼2015-01-20 13:55:43
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zhangmao511

铁虫 (小有名气)
引用回帖:
9楼: Originally posted by awaken2013 at 2015-01-20 13:55:43
1 rlistlong和rlist是一个范畴的概念。（邻近原子搜索）
rw和rc是一个范畴的概念。（在邻近原子搜索的原子对列表中，计算力的作用）
如果要算上rlistlong，那组合就更多了。

2双截断，那就是rlistlong之外的长 ...

感谢你的指点，深深的表示谢意！！
Gromacs手册我总是需要的时候看一下，对某个概念不懂的时候看一下，还没完整的看过一遍。以后抽时间看。
我看了一下手册，这是我个人的理解，不知道对不？？
nstlist的作用（>0）是邻近列表更新的频率，和当使用双截断时候长程力更新的频率。
rlist表示获取（计算）neighbor list的截断半径，它确定了邻近列表搜索的范围。在neighbor list之内的所有原子都将根据rcoulomb和rvdw计算力，并且是每步都算。
以rvdw为例，当rvdw>rlist，得到的范德华力分别short range + long range两部分，前者是常规计算，每步更新，后者是每nstlist算一次，仅在产生neighbor list的时候计算，在nstlist时间内，这是以常量的形式加到short range部分的。这即是twin range cutoff，由rlist决定长程部分，由rvdw决定短程部分。
而当rvdw = rlist时，neighbor list更新的时候不会算long range的部分，我想这也就是你说的rlist=rcoulmob=rvwd 计算快，精度较高。
在我的理解里，好像没涉及到rlistlong。在MDP配置文件中我也没设置过这个参数。
而且，我看了一些文献的method里，一般只提及Electrostatic interactions的cutoff是多少，和 van der Waals interactions的cutoff是多少，基本不会提及rlist的数值，不过我觉得rlist的数值设定也很重要哈！！
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10楼2015-01-20 22:12:12
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