GROMACS

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name: gromacs-skills

description: "GROMACS 分子动力学模拟软件命令参考。当 Agent 需要执行 GROMACS 命令但不清楚用法时调用。功能覆盖：(1) 拓扑与结构处理 - pdb2gmx、editconf、solvate、insert-molecules、genrestr；(2) 模拟设置与运行 - grompp、mdrun；(3) 轨迹处理 - trjconv（PBC修正、格式转换）、trjcat（轨迹拼接）；(4) 能量分析 - energy、eneconv、bar；(5) 轨迹分析 - rms、rmsf、gyrate、hbond、distance、angle、dihedral、sasa、cluster、mindist；(6) 结构分析 - covar、anaeig（PCA）、mdmat、sham（FEL）；(7) 索引与选择 - make_ndx、select、genion；(8) 工具 - xpm2ps、check、wham。强调优先使用 gmx <command> -h 查看本地帮助。"

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# 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

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）**

gmx <command> -h

**优先级 2：在线文档（详细、官方）**

# 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_dssp` | RMSD/RMSF、氢键、距离、二级结构等 |

| **结构分析** | `covar`, `anaeig`, `mdmat`, `sham`, `order`, `rotacf`, `dielectric` | PCA、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](references/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 TYPE` | PBC 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 NUMBER` | OpenMP 线程数 |

| `-nb TYPE` | 邻居搜索（cpu, gpu） |

完整参数说明请参阅 [common-parameters.md](references/common-parameters.md)。

如何使用 GROMACS 命令

**核心原则：始终先查看本地帮助**

# 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：

**在线文档查询**（本地帮助不够时）：

# 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 |

|------|------|

| `.pdb` | Protein Data Bank 格式 |

| `.gro` | GROMACS 坐标格式 |

| `.tpr` | GROMACS 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 |

|------|------|

| `.xvg` | Grace/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：

与 DuIvyTools 配合

GROMACS 输出文件可使用 DuIvyTools 可视化：

使用 `duivytools-skills` 技能进行可视化：

# 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

# 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

# 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

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

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

最佳实践

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

相关资源