自由能计算设置

free-energy

no: 仅使用拓扑A。

yes:在拓扑A（λ=0）到拓扑B（λ=1）之间插值，并将哈密顿量相对于λ的导数（如 dhdl-derivatives 所规定）或相对于其他λ值（如外来λ所规定）的哈密顿差写入能量文件和/或 dhdl.xvg 中，

它们可以通过例如 gmx bar 进行处理。电势、键长和角度按手册中所述进行线性插值。

当 sc-alpha 大于零时，会对LJ 和库仑相互作用使用软核势。

expanded

启用扩展系综模拟，其中转化状态变为动力学变量，允许在不同的哈密顿量之间跳跃。请参考扩展系综的选项，它们控制了如何进行扩展系综模拟。扩展系综模拟中使用的不同哈密顿量由其他自由能选项定义。

init-lambda (-1)

λ（浮点）的起始值。

通常，这只应用于缓慢增长（即非零增量λ）。

在其他情况下，应指定 init-lambda-state。

如果给定了 lambda vector，则使用 init-lambda 进行插值，而不是直接设置 lambda。必须大于或等于0。

delta-lambda (0)

lambda每时间步的增量。

init-lambda-state (-1)

lambda state 的起始值（整数）。指定 lambda vector 的哪一列（coul-lambda、vdw-lambdas、bonded-lambda，restriction-lambda、mass-lambda、temperature-lambdas 和 fep-lambda）会被使用。这是一个基于零的索引：init lambda state 0 表示第一列，依此类推。

fep-lambdas [数组]

0、1 或多个 λ 值，每 nstdhdl 步将确定其 Delta H 值并写入 dhdl.xvg， lambda vector 的一部分。该值必须大于或等于0，允许大于1，但应小心使用（这两句话对所有 -lambdas 选项适用）。然后，可以使用 gmx bar 确定不同 lambda 值之间的自由能差。fep-lambdas 与其他 -lambdas 选项不同，因为所有未明确指定的 lambda vector 的组件都将使用 fep-lampdas（包括 restraint-lambdas，因此也包括牵引代码约束）。

coul-lambdas [数组]

同上。如果使用 soft-core potentials，该值必须介于 0-1 之间。只有静电相互作用由 lambda vector 的该分量控制（并且只有当 lambda=0 和 lambda=1 状态具有不同的静电相互作用时）。

vdw-lambdas [数组]

同上。如果使用 soft-core potentials，该值必须介于 0-1 之间。只有范德华相互作用由 lambda vector 的该分量控制。

bonded-lambda [数组]

同上。只有键相互作用由 lambda vector 的该分量控制。

restriction-lambda [数组]

同上。只有约束相互作用、二面体约束和牵引约束由 lambda vector 的该分量控制。

mass-lambda [数组]

同上。只有粒子质量由 lambda vector 的该分量控制。

temperature-lambdas [数组]

同上。只有温度由 lambda vector 的该分量控制。请注意，这些 lambda 不应用于副本交换，仅用于模拟回火。

calc-lambda-neighbors (1)

如果已设置 init-lambda-state，则控制计算和写出 Delta H 的 lambda 值的数量。正值将限制计算所得 lambda 点的数量，仅限于 init-lambda-state 的第 n 个 neighbors：例如，如果 init-lambda-state 为 5，且该参数的值为 2，则将计算并写出 lambda 3-7 点的能量。值-1表示写出所有 lambda 点。对于正常 BAR，如gmx bar，1就足够了，而对于 MBAR，应使用 -1。

sc-function (beutler)

beutler: Beutler et al. soft-core function

gapsys:Gapsys et al. soft-core function

sc-alpha (0)

sc-function=beutler 时 soft-core 的 alpha 参数，值为0使LJ和库仑相互作用线性插值。仅与 sc-function=beutler 一起使用（下简述为同上）。

sc-r-power (6)

sc-function=beutler 时 soft-core 的 alpha 参数，值为0使LJ和库仑相互作用线性插值。仅与 sc-function=beutler 一起使用（下简述为同上）。

sc-coul (no)

是否将软核自由能相互作用变换应用于分子的 Coulomic 相互作用。默认值为否，因为通常在关闭范德华相互作用之前线性关闭库仑相互作用更有效。请注意，只有在使用 lambda states 时才考虑到它，而不是使用 couple-lambda0 / couple-lambda1 时，并且您仍然可以通过将 sc-alpha 设置为0来关闭软核交互。同上。

sc-power (0)

软核函数中 lambda 的幂，仅支持值1和2。同上。

sc-sigma (0.3) [nm]

C6 或 C12 参数等于零或 sigma 小于 sc-sigma 的粒子的软核 sigma。同上。

sc-gapsys-scale-linpoint-lj (0.85)

对于 sc-function=gapsys，它是无单位的 alphaLJ 参数。它通过缩放 vdw 力线性化点来控制范德华相互作用的柔软度（softness）。将其设置为0将启用标准的 hard-core van der Waals 相互作用。仅与 sc-function=gapsys 一起使用（下简称为同上）。

sc-gapsys-scale-linpoint-q (0.3) [nm/e^2]

alphaQ 参数，单位为 nm/e ^2，默认值 0.3。它控制库仑相互作用的柔软度。将其设置为 0 将导致标准的 hard-core Coulombic 相互作用。同上。

sc-gapsys-sigma-lj (0.3) [nm]

 具有等于零的C6或C12参数的粒子的软核 sigma。同上。

couple-moltype

在此提供一种分子类型（如拓扑中定义的），用于计算溶剂化或耦合自由能。你可以选择一个特殊的系统，将系统中的所有分子类型耦合起来，这对于从（几乎）随机坐标开始平衡系统非常有用。使用该选项必须开启自由能。此分子类型中的范德华相互作用和/或电荷可以在 lambda=0 和 lambda=1 之间打开或关闭，具体取决于 couple-lambda0 和 couple-lambda1 的设置。如果要解耦分子的多个副本中的一个，需要复制并重命名拓扑中的分子定义。

couple-lambda0

vdw-q: 在 lambda=0 时，所有相互作用都打开。

vdw: 在 lambda=0 时，电荷为零（无库仑相互作用）。

q: 范德华相互作用在 lambda=0 时关闭；需要软核相互作用来避免异常。

none: 当 lambda=0 时，范德华相互作用被关闭，电荷为零；需要软核相互作用来避免异常。

couple-lambda1

vdw-q: 在 lambda=0 时，所有相互作用都打开。

vdw: 在 lambda=0 时，电荷为零（无库仑相互作用）。

q: 范德华相互作用在 lambda=0 时关闭；需要软核相互作用来避免异常。

none: 当 lambda=0 时，范德华相互作用被关闭，电荷为零；需要软核相互作用来避免异常。

couple-intramol

no: 分子型为偶分子型的所有分子内非键相互作用都被排除（exclusions）和显式偶相互作用所取代。此时，分子的解耦状态对应于没有周期性效应的恰当真空状态。

yes:分子内范德华和库仑相互作用也被打开/关闭。这有助于分配相对较大分子的自由能，其中分子内非键相互作用可能导致动力学捕获的真空构象。1-4对相互作用未被关闭。

nstdhdl (100)

将 dH/dlambda 和可能的 Delta H 写入 dhdl.xvg 的频率，0 表示没有输出，应该是 nstcalcenergy 的倍数。

dhdl-derivatives (yes)

如果 yes，则写出每个 nstdhdl 步骤的哈密顿量相对于 lambda 的导数。使用 gmx bar 插值线性能量差时需要这些值（尽管使用正确的外部 lambda 设置也可以实现相同的效果，但后者可能不太灵活），或者使用热力学积分

dhdl-print-energy (no)

在dhdl文件中包括总能量或势能。选项为 no、potential 或 total。如果所研究的状态处于不同的温度下，则需要该信息用于以后的自由能分析。如果所有状态都处于相同的温度，则不需要此信息。在使用 mdrun -rerun 生成dhdl的情况下，potential 是有用的。当从现有轨道重新运行时，动能通常不正确，因此必须仅从势能计算剩余自由能，并通过解析计算动能分量。

separate-dhdl-file

yse: 计算出的自由能值（根据外部 lambda 和 dhdl-derivatives 设置）将写入一个单独的文件，默认名称为 dhdl.xvg。该文件可以直接与 gmx bar 一起使用。

no: 自由能值被写入能量输出文件（ener.edr，每 nstenergy），可以使用 gmx energy 提取或直接使用 gmx bar。

dh-hist-size (0)

如果非零，则指定直方图的大小，将 Delta H 值（用外部 lambda 指定）和导数 dH/dl 值合并到直方图中，并写入 ener.edr。这可用于在计算自由能差时节省磁盘空间。在每 nstenergy 中，为每个外部 lambda 编写一个直方图，为 dH/dl 编写两个直方图。请注意，不正确的直方图设置（尺寸太小或存储箱太宽）可能会引入错误。除非你确定自己需要直方图，否则不要使用直方图。

dh-hist-spacing (0.1)

以能量单位指定直方图的箱宽，与 dh-hist-size 一起使用。这种尺寸限制了自由能计算的精度。除非你确定自己需要直方图，否则不要使用直方图。