GROMACS#

重要：始终先查看本地帮助

GROMACS 版本差异可能导致参数不同。 务必 先运行 gmx <command> -h 获取该命令最准确的参数信息。

GROMACS 是分子动力学模拟软件包，可模拟从几百到数百万粒子的系统。本技能提供 GROMACS 命令参考和工作流指南。

快速入门#

检查版本#

bash

gmx --version

记录版本号以便查阅对应文档。

获取帮助#

优先级 1：本地帮助（最快、版本匹配）

bash

gmx <command> -h

优先级 2：在线文档（详细、官方）

bash

# 带版本号搜索
web_search: "site:manual.gromacs.org gmx <command> <version>"
# 示例: "site:manual.gromacs.org gmx rms 2024.3"

命令分类#

分类主要命令说明拓扑与结构pdb2gmx, editconf, solvate, insert-molecules, genrestr生成拓扑、定义盒子、添加溶剂模拟设置grompp, mdrun生成运行文件、执行模拟能量分析energy, eneconv, bar提取能量、自由能计算轨迹分析rms, rmsf, gyrate, hbond, distance, angle, dihedral, cluster, mindist, sasa, principal, do_dsspRMSD/RMSF、氢键、距离、二级结构等结构分析covar, anaeig, mdmat, sham, order, rotacf, dielectricPCA、距离矩阵、自由能景观轨迹处理trjconv, trjcat, trjorder, dump格式转换、PBC 修正、轨迹拼接索引与选择make_ndx, select, genion创建索引组、选择原子、添加离子工具xpm2ps, x2top, check, wham, tune_pme格式转换、检查文件、WHAM 分析

完整命令说明请参阅 command-categories.md。

常用参数#

输入输出#

参数说明-f INPUT输入轨迹/结构文件-s TOPOLOGY输入拓扑文件（.tpr）-n INDEX输入索引文件（.ndx）-o OUTPUT输出文件-deffnm BASENAME默认文件名前缀

时间选择#

参数说明-b TIME起始时间（ps）-e TIME结束时间（ps）-dt TIME时间步长（ps）

轨迹处理#

参数说明-pbc TYPEPBC 处理（none, mol, atom, com, nojump）-center居中坐标-fit TYPE拟合轨迹（none, rot+trans 等）

性能参数#

参数说明-nt NUMBER线程数-ntomp NUMBEROpenMP 线程数-nb TYPE邻居搜索（cpu, gpu）

完整参数说明请参阅 common-parameters.md。

如何使用 GROMACS 命令#

核心原则：始终先查看本地帮助

bash

# 查看命令帮助
gmx <command> -h

# 示例
gmx rms -h
gmx trjconv -h
gmx energy -h

本地帮助提供：

• 完整参数列表
• 默认值说明
• 输入/输出文件要求
• 使用示例

在线文档查询（本地帮助不够时）：

bash

# 带版本号搜索官方文档
web_search: "site:manual.gromacs.org gmx <command> <version>"
# 示例: "site:manual.gromacs.org gmx rms 2024.3"

文件格式#

输入格式#

格式说明.pdbProtein Data Bank 格式.groGROMACS 坐标格式.tprGROMACS 运行输入文件（拓扑+参数）.xtc压缩轨迹（有损，适合长模拟）.trr全精度轨迹.ndx索引文件（原子组）.mdp分子动力学参数文件.top拓扑文件

输出格式#

格式说明.xvgGrace/XVG 图表格式（时间序列数据）.xpm像素图格式（矩阵、热图）.edr能量文件（二进制）.log日志文件.cpt检查点文件（用于续算）

版本兼容性#

不同 GROMACS 版本可能有参数差异：

• .tpr 文件 不兼容 不同主版本
• 升级版本后需重新生成 .tpr 文件
• 始终检查 .mdp 参数是否有效
• 版本差异请查询官方文档： site:manual.gromacs.org <version>

与 DuIvyTools 配合#

GROMACS 输出文件可使用 DuIvyTools 可视化：

• .xvg 文件：RMSD、RMSF、能量、氢键等时间序列数据
• .xpm 文件：DCCM、FEL、DSSP 等矩阵数据

使用 duivytools-skills 技能进行可视化：

bash

# 可视化 RMSD
dit xvg_show -f rmsd.xvg -x "Time (ns)" -y "RMSD (nm)"

# 可视化 DCCM
dit xpm_show -f dccm.xpm -cmap coolwarm -zmin -1 -zmax 1

# 可视化自由能景观
dit xpm_show -f fel.xpm -m 3d -eg plotly

性能优化#

并行执行#

bash

# OpenMP（多线程）
gmx mdrun -nt 4 -s topol.tpr -deffnm md

# MPI（多节点）
mpirun -np 4 gmx_mpi mdrun -s topol.tpr -deffnm md

# 混合 MPI+OpenMP
mpirun -np 2 gmx_mpi mdrun -ntomp 2 -s topol.tpr -deffnm md

GPU 加速#

bash

# GPU 用于非键相互作用
gmx mdrun -ntomp 4 -nb gpu -s topol.tpr -deffnm md

# GPU 用于更新
gmx mdrun -ntomp 4 -nb gpu -update gpu -s topol.tpr -deffnm md

常见问题#

"Fatal error: No such group"：索引组未找到

• 解决方案：使用 make_ndx 创建正确的索引文件

"Fatal error: Domain decomposition error"：并行设置问题

• 解决方案：调整 MPI 进程数或域分解参数

"Fatal error: Number of coordinates does not match topology"：文件不匹配

• 解决方案：重新生成拓扑或坐标文件

最佳实践#

• 使用前 检查版本
• 优先使用本地帮助 获取准确参数
• 大模拟前 先在小系统测试
• 生产运行时 监控能量守恒
• 修改前 备份文件
• 记录所有参数 以便复现
• 使用 DuIvyTools 进行 可视化分析

重要安全提示#

Production Run（生产运行）

Agent 不应主动执行 mdrun 生产运行。正确的做法是：

• 生成运行脚本（如 run.sh）供用户执行
• 脚本应包含完整的运行命令和参数
• 让用户在合适的计算环境中自行运行

示例脚本：

bash

#!/bin/bash
# run_md.sh - 生产运行脚本
gmx mdrun -s md.tpr -deffnm md -ntomp 4 -nb gpu

Agent 可以执行的操作：

• ✅ 能量最小化（短时间）
• ✅ NVT/NPT 平衡（短时间）
• ✅ 分析命令（rms, rmsf, hbond 等）
• ✅ 轨迹处理（trjconv）
• ❌ 长时间生产运行（应由用户执行）

参考文档#

• command-categories.md - 完整命令列表和说明
• common-parameters.md - 常用参数详解

相关资源#

• 官方文档: https://manual.gromacs.org/
• GitHub: https://github.com/gromacs/gromacs
• 用户论坛: https://gromacs.bioexcel.eu/
• 教程: http://www.mdtutorials.com/gmx/
• 引用: Abraham et al., SoftwareX 1-2, 19-25 (2015)