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三种常用分子模拟软件介绍
一、
NAMD
NAMD
（
NAnoscale
Molecular Dynamics
）
是用于在大规模并行
计
算机上快速模拟大分子体系的并行分子动力学代码。
NAMD
用经验力
场，如
Amber
，
CHARMM
和
Dre
iding
，通过数值求解运动方程计算原
子轨迹。
1.
软件所能模拟的体系的尺度，如微观，介观或跨尺度等
微观。
是众多
md
软件中并行处理最好的，可以支持几千个
cpu
运算。
在单机上速度也很快。
模拟体系常为为
10,000-1,000,000
个原子。
2.
软件所属的类型，如
MD
，
DPD
，
DFT
，
MC
，量化
，或交叉等
全原子
md
，有文献上也用它做过
cgmd
。
3.
软件能研究的相关领域，使用者的背景最好是？
使用的力场有
charmm,x-plor,amber
等，适合模拟蛋白质，核酸，
细胞膜等体系。
也可进行团簇和
CNT
系统的模拟
软件原理经典，操作简单。但需要对体系的性质足够了解。
4.
软件中主要涉及的理论方法范畴
经典的
m
d
，以及用多种方法计算自由能和
SMD
模拟。
数据分析时候一般很少涉及复杂的热力学和统计热力学的原理
，
但
知道一些最好。
5.
软件主要包含的处理工具
namd
是计算部分，
本身不能建模
和数据分析
（
unix
的哲学
kiss
）
。
但
vmd
同
namd
系出同门，已同
namd
实现无逢链接。
vmd
的
tcl
脚本一定要搞懂，别的就不多介绍了。
[2]
6.
与此软件密切相关的软件
vmd
，及其他数据统计分析软件（
excel
，
OOo-calc
等足够了）
NAMD
在
window
环境下的编译安装
1.
下载
N
AMD_2.7b2_Win32
2.
解压到任意目录下（建议最好直
接是
C
：或
D
：下）
3.
添加
windows
的环境变量：右键单击我的电脑
----
属性
-----
高级
-----
< br>环境变量
(
在右下角
)----
-
在系统的
Path
变量里添加你
NAMD
所在文
件夹，比如我
的
%SystemRoot%system32;%SystemRoot%
;%SystemRoot%Syste
m32Wbem;C:ProgramFile
sCommonFilesThunderNetworkKanKan
Codecs;
C:NAMD_2.7b2_Win32
注意：添加的变量名称要和文件夹得名称一致
（如果文件夹得名称
你改为
namd
< br>，那么变量名称为
C
：
NAMD
）
2.7
需要后面跟
conf
文件才可以正确运行，并且要在
conf
文件所
在目录执行命令。如：我的命令窗口显示
C:Documents and
SettingsHP>
因此我的
c
onf
文件要放在
C:Documents and
SettingsHP
这个文件夹下，然后执行命令
C:Documents and
SettingsHP> C:NAMD_2.7b2_Win32namd2
即可。
二、
GROMACS
GROMACS
是用于研究生物分子体系的分子动力学程序包。它可以用
分子动力学、
随机动力学或者路径积分方法模拟溶液或晶体中的任意分
子，进行分子能量的最小化，分析构象等。它的模拟程序包包含
GROMACS
力场
(
蛋白质、核苷酸
、糖等
)
，研究的范围可以包括玻璃和
液晶、到聚合物、晶体和生物分子溶液。
GROMACS
是一个
功能强大
的分子动力学的模拟软件，
其在模拟大量分子系统的牛
顿运动方面具有
极大的优势。
GROMACS
< br>支持几乎所有当前流行的分子模拟软件的算法，而且
与同类软件相比，它还具有一
些特有的优势：
(1) GROMACS
进行了大量
的算法的优化，使其计算功能更强大。
例如：在计算矩阵的逆时，算法的内循环会根据自
身系统的特点自动选
择由
C
语言或
Fortran
来编译。
GROMACS<
/p>
中对
Altivec loops
的计算
，
无论是在
Linux
还是
MacOSX.
系统上，它都要比其它软件快
3-
10
倍，
而且
GROMACS
提高计算速度的同时也保证了计算精度。
(2) GROMACS
具有友好的用户界面，
拓扑文件和参数文件都以文
档的形式给出。在程序运行过程中，并不用输入脚本注释语言。所有
GROMACS<
/p>
的操作都是通过简单的命令行操作进行的。而且运行的过
程是分步
的，
随时可以检查模拟的正确性和可行性，可以减少时间上的
浪
费。
(3) GRMACS
操作简单，
功能
丰富，
而且对于初学者来说易于上手。
而且可以通过详细的免费
使用手册，用户可以得到更多的信息。
(4)
在模拟运行的过程中，
GROMACS
会不断报告用户程序的运
算
速度和进程。
(5) GROMACS
具有良好的兼容性。
输入文件和输出的轨迹文件的
格式都是独立于硬件的。
(6) GROMACS
能通过二进
制文件来写入坐标，
这样就提供了一个
压缩性很强的轨迹数据存
储方法，压缩方式的精度可以由用户来选择。
(7) GROMACS
还为轨迹分析提供了大量的辅助工具，
用户不必再
为常规分析编写任何程序。
GROMACS
还提供了轨迹的可
视程序，而
且许多可视化工具都可以显示。
(8)
GROMACS
允许并行运算，使用标准的
MPI
通讯。
(9) GROMACS
程序包中包
括各种常见的蛋白质和核酸的拓扑结
构。包括
20
种标准的氨基酸以及其变异体，
4
种核苷和
4
种脱氧核苷，
以及糖类和脂类。
< br>GROMACS
的运行过程，主要由一系列的文件和命令组成。
< br>GROMACS
一般的模拟过程可以分成以下三个阶段：
(1)
前处理过程：生成模拟对象的坐标文件、拓扑结构文件以及平
衡
参数及其外力作用参数等文件。
(2)
模拟过程：首先要对系统进
行能量最小化，避免结构的不合理
而在模拟中出现错误；然后是对系统升温过程，先给系
统的各个原子以
Boltzmen
分布初速度，再模拟较短的时
间以达到初步的平衡；最后进
行真正的分子动力学模拟，即平衡过程。此过程一般时间步
长为
1fs
，
运行时间在
ns
量级，
以保证模拟系统尽可能找到势能的最低点
。
当然，
对于其他的操作，如施加外力
(
模拟
AFM
加力
)
需要在平衡之后进行。