volmap2

volmap maptype-coulomb  coulombmsm

通过计算选择中的每个原子的非键库仑势（单位为kBT /e），创建原子选择的静电场映射。库仑图生成经过优化，以充分利用多核cpu和可编程gpu（如果它们可用的话）。

volmap maptype

density：在每个网格点创建加权原子密度的地图。这是通过将选择中的每个原子替换为宽度（标准差）等于其原子半径的归一化高斯分布来实现的。然后使用可选的权重（参见-weight参数）对每个原子的高斯分布进行加权，默认权重为1（即数字密度）。然后将各种高斯分布加性地分布在网格上。

interp：创建一个映射与原子权重插值到一个网格。对于每个原子，其权重通过三线性插值分布到最近的8个体素。可选的权重（参见-weight参数）默认为1。

distance：创建一个地图，其中每个网格点包含该点与最近原子边缘之间的距离。换句话说，每个网格点指定了以该点为中心的球体的最大半径，该球体不与任何其他原子的球体相交。使用原子的VMD半径将所有原子视为球体。

coulomb， coulombmsm：通过计算选择中的每个原子的非键库仑势（单位为kBT /e），创建原子选择的静电场映射。库仑图生成经过优化，以充分利用多核cpu和可编程gpu（如果它们可用的话）。

ils：使用隐式配体采样（ils）技术在整个系统中创建弱相互作用单原子或双原子气体配体分布的自由能图。

mask：创建一个映射，它被设置为0或1，这取决于它们是否在选定的任何原子的指定截止距离内（使用-cut - off参数）。掩码地图通常与其他地图结合使用，以隐藏/掩码远离感兴趣区域的数据。

occupancy：每个网格点被设置为0或1，取决于它是否包含一个或多个原子。当在许多帧上平均时，这将提供该网格点的分数占用。默认情况下，原子被视为使用原子半径的球体，如果网格点位于该球体内，则认为它已被“占用”。使用-points参数将原子视为点（如果网格立方体包含原子的中心，则网格点被“占用”）。

volmap

以下可选参数被所有volmap映射类型普遍理解：

-allframes：使用分子中的每一帧而不是当前的帧来计算体积图。用于组合各种轨迹框架映射的方法可以使用-combine参数指定。缺省情况下，volmap只使用当前帧。

-combine < avg | max | min | stdev | pmf >：指定使用-allframes参数时用来组合帧的规则。这些对应于保持计算帧范围内的平均值、最大值或最小值。stdev将返回帧范围内每个点的标准差，pmf对每个点使用热平均值- ln PN i - value /N。默认值是avg，除了配体映射，默认值是pmf。

-res resolution：设置地图的分辨率。这意味着体积将被细分为许多小立方体，其边的长度为分辨率。

-minmax {{xmin ymin zmin} {xmax ymax zmax}}：允许用户指定计算体积图的网格的最小最大边界。-minmax的参数是两个3向量的列表，指定所需体积数据网格的最小和最大坐标。

-checkpoint frequency：对于长轨迹的分析，可以期望具有volmap计算的中间输出。检查点选项强制volmap计算在每个频率帧上输出到目前为止已计算的内容的映射。默认频率为500；将频率设置为零将禁用检查点功能。

-mol < molid | top >：将最终的体积数据导出为molid指定的VMD分子。默认情况下，所有映射被导出到一个文件或名称maptype out.dx；使用-mol选项将覆盖这一点。

-o filename：将最终的体积数据导出为DX文件。如果缺少，则添加Dx扩展)。默认情况下，所有映射都导出到一个文件或名称maptype out.dx。

以下可选参数是只有某些volmap映射类型才能理解的特殊参数。有些参数可能只适用于某些地图类型，或者可能对不同的地图类型有不同的含义：

-cutoff cutoff：指定截止距离。对于距离图，指定将考虑的最大距离（较大的数字更好，但速度较慢）。对于掩码映射，指定与每个原子的距离，这些原子将被视为掩码的一部分。

-points：用于占用地图类型。把原子当作点粒子而不是球体。

-radscale factor：用于密度地图类型。设置一个乘法因子，用于将所有VMD原子半径相乘以进行计算。

-weight < field name | value list >：用于密度图类型。设置计算密度时要使用的每个原子的重量。这可以是任何VMD数值原子字段的名称（例如质量、电荷、beta、占用率、用户、半径等），也可以是与原子数长度相同的Tcl数字列表。

隐式配体采样（volmap ils命令）

该命令计算在每个网格点放置弱相互作用气体单原子或多原子配体时估计的平均力电位（以300 K时的kBT为单位）的图。

这些结果只有在对大量帧进行平均时才有效。注意，如果你有一个启用CUDA的GPU，那么你的ILS计算将比在CPU上运行快20倍。

请参考并引用：

Cohen, J., A. Arkhipov, R. Braun and K. Schulten, ”Imaging the migration pathways for O2, CO, NO, and Xe inside myoglobin”, Biophysical Journal 91, 1844–1857, 2006.

该命令语法与其他volmap命令不同，它有自己的一组选项：

volmap ils molid < minmax | pbcbox > [options]

这里minmax表示计算体图的网格边界。

它以两个3向量的列表形式给出，指定所需体积数据网格{{xmin ymin zmin} {xmax ymax zmax}}的最小和最大坐标。如果您提供关键字pbcbox而不是minmax坐标，那么目标网格将被设置为包围PBC单元格的矩形框。minmax参数的典型选择是由measure minmax命令返回的系统子集（例如蛋白质）的minmax框。

根据网格尺寸，自动选择包括相互作用截止距离（由-cutoff指定）内的所有原子来计算相互作用。

如果您的最小最大值框超过了周期性边界框，则您的地图的非重叠部分将定义不清，并打印警告。在这种情况下，您应该考虑包装坐标，以便所请求的网格位于框的中心。您可以使用PBCtool插件中的pbc wrap命令。

如果非键合相互作用边界超过了周期边界，地图区域将基于不完整的相互作用，并打印警告。如果发生这种情况，您应该使用-pbc标志，它会自动考虑邻近晶胞的原子。

在开始计算之前，应将分子中每个原子的原子半径设为对应的CHARMM Lennard-Jones Rmin/2参数（单位：˚Angstr¨om），将每个原子的beta值设为CHARMM Lennard-Jones r（能量阱深度，单位：kcal/mol）参数。这可以使用VMD的VolMap插件来完成。只需连续拨打以下电话即可命令，为分子的各种原子使用默认的CHARMM值：

package require ilstools

ILStools::readcharmmparams [list of CHARMM parameter files]

ILStools::assigncharmmparams <molid>

可以理解以下可选参数：

-first frame：要处理的第一帧。

-last frame：要处理的最后一帧。

-o filename：将最终的体积数据导出为DX文件(。如果缺少，则添加Dx扩展)。默认情况下，所有映射都导出到一个文件或名称maptype out.dx。

-res resolution：设置最终地图的分辨率。这意味着体积将被细分为许多小立方体，其边的长度为分辨率。计算应该在一个更细的网格上执行（参见-subres选项），但最后地图被降采样到这个分辨率。对于网格分辨率1˚A（参数-res）是一个不错的选择。较低的分辨率很难看到特征，较高的分辨率在计算时间方面将非常昂贵。此外，由于蛋白质骨架的波动在1-2埃的量级上，更高的网格分辨率没有多大意义。

-subres num：子采样网格中每个维度的点数，例如2x2x2子网格为2,3x3x3子网格为3。值为1表示没有子采样，默认值为（-subres 3）。如果没有子采样，探针将放置在每个网格单元中心（对于numconf不同随机方向的双原子探针，请参阅参数-orient）。这个位置被假定为该体素中的探针与系统相互作用的代表。然而，对于1x1x1˚a的典型体素，其能量值在体素内可能存在显著差异，其中心值可能不接近平均值。子采样对每个体素中规则子网格上的相互作用进行平均，从而产生更准确的自由能值，用于将探针放置在每个体素中。尽管这会严重增加计算成本，但强烈建议您使用子抽样！对于1˚A分辨率的地图，3x3x3子网格是一个不错的选择。

-T temperature：进行MD模拟时的开尔文温度。（默认值：300）

-probesel selection：定义探针分子的原子选择。半径和占用场应该用来自力场的VDW半径和VDW epsilon参数填充（参见option -probevdw）。或者，您可以使用-probecoor和-probevdw选项直接指定探测坐标和VDW参数探测原子。

-probecoor atomcoordds：以三元组{{x0 y0 z0}的形式设置探针原子的坐标…{xN yN zN}}。

-probevdw parameterlist：以{{ǫ0 Rmin，0/2}的形式设置每个探测原子的范德华参数元组…{RminǫN, N / 2}}。它们定义了非键相互作用用伦纳德-琼斯电位评价探针

其中Rij = (Rmin,i + Rmin,j)/2， ǫij =√ǫi·ǫj。（这与CHARMM和AMBER参数文件中的形式相同）。l的单位是kcal/mol， Rmin/2的单位是˚Angstr / om。

-orient n：控制每个网格点上多原子探针不同探针取向的样品数量。数字n决定探针方向矢量的角间距以及围绕这些矢量的旋转的角间距。

n = 1：只使用1个方向

n = 2：使用6个方向（八面体的顶点）

n = 3：使用8个方向（六面体的顶点）

n = 4：使用12个方向（十二面体的顶点）

n = 5：使用20个方向（十二面体的顶点）

n = 6：使用32个方向（面+十二面体的顶点）

n > 6：使用频率为1,2，…的二十面体面的测地细分n−6对于每个方向，将生成多个转子。

方向矢量周围旋转的角间距选择与方向矢量本身的角间距大致相同。如果探头至少有一个对称轴，那么围绕方向矢量的旋转相应地减少。如果有无限阶轴（线性分子），旋转将被省略。如果有一个额外的垂直C2轴，一半的方向将被忽略，因此没有反平行对。

具有四面体对称的探针：这里n表示由四面体及其对偶四面体的顶点定义的8个方向中的每个方向的旋转体的数量。

-cutoff cutoff：设置CHARMM范德华截止，超过此截止，探针和蛋白质原子之间的相互作用设置为零。

-maxenergy energy：截止能量，高于此能量，网格单元的占用被视为零。对于大于87的gpu能量，总是对应于占用的零浮点值。因此，再高也没有意义了。对于这个数字更高的cpu，然而，占用率越低，这些点的采样不足就越严重，相应的误差就会非常高。因此，在最终的图中，可能没有意义去观察高于10kT的值，这并不是一个大的损失，因为我们感兴趣的是低能区域。所以你可能想要将其设置为10到87之间的值（我们正在对此进行测试，但我认为20kt将是一个安全的数字）。

-alignsel selection：使用提供的选择将所有轨迹帧对齐到第一帧。如果不使用此选项，则应确保在运行volmap ils之前自己对齐了所有帧。

-transform matrix：假设你想要对齐你的轨迹到一个参照系从一个不同的分子。在这种情况下，您应该使用-transform选项将您的轨迹的第一帧对齐到参考，并提供相应的对齐矩阵（由“measure fit”返回）。剩下的就交给Volmap了。

-pbc：此标志表示您需要周期性边界感知ILS计算。根据期望的目标网格大小，计算时会考虑邻近PBC单元的图像原子。用于计算的原子是从一个框中选择的，该框在每个方向上的相互作用截止值超过目标网格大小。

注意：如果你的分子在你的MD模拟过程中从PBC中心旋转或漂移，那么结构对齐将旋转或移动PBC晶胞，这样你的地图可能不再完全位于PBC晶胞内。这将导致地图边缘定义不清，您可能需要考虑重新包装坐标。重新包装不能撤消旋转，但除非您有一个非常长方形的PBC单元，否则通过重新包装删除移动将在大多数情况下产生没有或几乎没有边界效应的地图。参见PBCtool插件中的pbc wrap命令。

警告：如果您使用-pbc，请不要在计算之前自己对齐结构的框架！它会完全打乱PBC晶胞的定义。相反，您应该使用-alignsel选项并让volmap处理对齐。然而，你可以将结构全局对齐（即使用相同的变换矩阵对齐所有帧）到一个参考帧。在这种情况下，你必须提供你通过-transform使用的变换矩阵。

-pbccenter vector：由于PBC cell原点既不存储在DCD文件中，也不存储在VMD中，因此您必须指定它，以防它与默认的{0 0 0}不同。

-maskonly：该标志只要求计算一个掩码地图，告诉我们期望哪些网格点有效能量，即所有帧的地图重叠的点将包含1，所有其他点将为0。这是有用的，如果你不使用周期性边界条件，它可能会发生，由于网格的选择和/或蛋白质的旋转，盒子包括你的网格加上相互作用的截止将部分位于你的系统之外，这意味着你会错过一些相互作用。由-mask - only模式生成的地图将告诉我们这些不明确的区域在哪里。