CREST专题

CREST:原子重编号与构象去重

比较RMSD、重原子RMSD与iRMSD,用四条乙醇记录演示独立SORT入口和两类代表构象。

更新于 2026-11-13约 4 分钟阅读按任务与环境选择适用配置
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同一分子经过旋转、平移或等价氢原子重编号后,普通RMSD可能很大。应先弄清工具如何处理原子对应关系,再判断两条结构是否属于同一类。本篇用四条乙醇记录实际运行独立 --sort 入口。

1. 下载与查看结果#

下载完整输入、实际输出、读取和绘图脚本,保存为 example.zip:

python3 -m zipfile -e example.zip .
cd crest-numhess-sort
bash read.sh
bash plot.sh

默认读取附带结果,CSV写入 analysis-read,图片写入 figures。这些命令不会重新提交计算。

实际六对iRMSD和同一几何在三种指标下的差异

2. 四条输入记录是什么#

cat inputs/sort-inputs/ensemble.xyz

第一条为真实反式构象,第二条为真实gauche构象;第三、四条在第二条上施加刚体运动或等价氢编号交换,专门演示几何判断。后两条沿用原几何的真实能量,不是另外做的量子计算。

每条9原子,第一条完整记录为:

9
-11.391867310820
C 1.177848015156 -0.405109995681 -0.000000001239
C -0.003343705185 0.553046033768 -0.000000003421
O -1.194211267288 -0.206453217244 0.000000004299
H -1.951045461208 0.387708665361 0.000000006931
H 0.038691884259 1.197167620529 0.890933576951
H 0.038691879395 1.197167616327 -0.890933586818
H 2.110452308275 0.152002257705 0.000000011343
H 1.136297166462 -1.038622493908 0.881576378996
H 1.136297180133 -1.038622486857 -0.881576387042

这里三个gauche记录代表相同几何,不意味着真实体系中该构象天然具有三倍简并度。统计热力学前应先确认重复记录和物理简并度的区别。

3. 在独立目录运行SORT#

本例使用个人CREST 3.0.3构建,GNU Fortran 13、MKL。与NUMHESS例子共用一个资料包;首次在分配的CPU资源中运行 bash build-private.sh,再提交 bash submit.sh。

单独运行其中一种排序时,核心命令为:

~/.local/ys-crest-tools/bin/crest input.xyz --sort ensemble.xyz isort --T 2

本篇分别实际执行了下列选择,互不覆盖:

crest input.xyz --sort ensemble.xyz isort --T 2
crest input.xyz --sort ensemble.xyz isort_noid --T 2
crest input.xyz --sort ensemble.xyz allpair --T 2
crest input.xyz --sort ensemble.xyz cregen --T 2

这里简写的 crest 指向上述个人3.0.3程序。isort、isort_noid 为独立SORT的结构比较路径,allpair 输出全部结构对的RMSD;cregen 选择该入口中的CREGEN整理路径。它们不能简单与旧式 --cregen 参数当作同一条内部调用。

4. 去重之后得到什么#

head -11 reference-results/sort-isort/crest_ensemble.xyz
cat reference-results/sort-isort/cre_members
cat reference-results/sort-allpair/cregen_rmsds.csv

本次 isort、isort_noid 与 cregen 都将4条记录整理为2条代表几何。集合成员分成3条gauche和1条anti,具体输出按能量排序。

allpair 输出6个结构对:三条gauche之间的iRMSD为0;anti与gauche之间约0.4109275Å。资料包另用已知的等价氢排列、刚体最优对齐及反演组合独立计算,六对结果的最大差约4.93×10⁻⁸Å。

下载全部结构对数据。

5. 三种RMSD为什么不一样#

crest --rmsd reference.xyz transformed.xyz --T 2
crest --rmsdheavy reference.xyz transformed.xyz --T 2
crest --irmsd reference.xyz transformed.xyz --T 2

本例比较的是第二条gauche及其旋转、平移并交换等价氢后的第三条记录:

指标 实际结果(Å) 本例含义
固定原子编号RMSD 0.83384990 交换氢编号后,固定编号不能正确对应
重原子RMSD 0 重原子骨架没有改变
iRMSD 0 考虑等价原子排列后,识别为相同几何

重原子RMSD忽略氢,并不证明氢构型相同;iRMSD也要结合其允许的对称操作判断。本版本默认允许反演,因此不能用默认iRMSD的零值来证明手性一致。需要保持手性比较时,应明确设置 --inversion off 并验证具体对象。

下载三种指标数据。

6. 怎样换成自己的集合#

保持元素组成、电荷、自旋和记录格式一致,将 ensemble.xyz 换成自己的XYZ多结构文件。各模式放入独立目录,先读取代表集合与 cre_members,再决定是否用于后续优化或热力学统计。不同化学组成的结构不能仅按本例的同组成RMSD规则合并。

bash read.sh work-new
bash plot.sh
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