GROMACS 索引组、原子选择与距离角度

本文以鸢算科技集群 GROMACS 2026.4 实际结果为例。下载输入、参考轨迹、分析与绘图资料包，资料包约 529 MB，包含参考轨迹。解压后进入 gromacs-examples。参考输出在 cases；新计算由 new-case.py 建立独立目录。

本篇任务与操作要点#

传统工具在菜单中选组，新版工具支持带引号的选择表达式。name OW 选水氧，group Protein 选蛋白，resid 1 and name CA 选第 1 号残基的 Cα。残基编号和原子编号不是一回事；atomnr 从 1 开始。

gmx select 可以输出静态索引 NDX，也可以逐帧统计动态选择。图中统计的是距离蛋白 0.35 nm 内的水原子数，不是完整水分子数；如果要水分子数量，可只选择水氧，或先按 residue 扩展再去重。

distance 的例子量两个原子的距离，gangle 的 2、1、3 是第一分子 H–O–H 角。genrestr 生成位置约束 ITP 后仍需正确包含在拓扑中，并通过 MDP 宏启用；生成文件不代表约束已生效。

1 准备与提交#

先用参考轨迹练习；下列命令只复制分析所需的轨迹与输入，不复制已有分析结果。

python new-analysis.py water-300
cd work-analysis/water-300/analysis
sbatch run.sh

若已有自己刚跑完的同名模型，把附件 cases/对应目录/analysis/analyze.sh 和 run.sh 放到新结果目录的 analysis 子目录，并保证上一级包含所需的 TPR、XTC、TRR、EDR 与 GRO。电势分析另需复制 System 索引或自行生成。

2 实际终端命令#

以下是在对应算例目录中实际执行并生成结果的命令。分析命令在该算例的 analysis 子目录执行；交互回答已用 printf 写入，组名需随自己的体系核对。

water-300/analysis

gmx select -s ../md.tpr -select 'name OW' -on oxygen.ndx
printf %s 'a OW
q
' | gmx make_ndx -f ../md.gro -o index.ndx
gmx distance -s ../md.tpr -f ../md.xtc -select 'atomnr 1 plus atomnr 4' -oall distance.xvg
gmx gangle -s ../md.tpr -f ../md.xtc -g1 angle -group1 'atomnr 2 1 3' -oall angle.xvg
gmx trajectory -s ../md.tpr -f ../md.xtc -select 'atomnr 1' -ox oxygen-position.xvg

ubiquitin/analysis

printf %s 'Protein
' | gmx genrestr -f ../md.gro -o restraints.itp
gmx select -s ../md.tpr -f center.xtc -select 'resname SOL and within 0.35 of group Protein' -os hydration.xvg -dt 1
gmx pairdist -s ../md.tpr -f center.xtc -ref 'resid 1 and name CA' -sel 'resid 76 and name CA' -o terminal-distance.xvg

3 输入文件与关键设置#

本篇读取计算产生的 TPR/轨迹/能量文件；完整来源随资料包提供。先核对 gmx check -f md.xtc 的时间和帧数，选择表达式中的原子名称可从 md.gro 查看。

4 实际结果与画图#

下表为本次 100 ps 生产轨迹后半段的简单均值，不是收敛物性或误差分析。

用附件中的 Python 脚本重画所有参考图：

# 回到 gromacs-examples 根目录
module load ase/3.29.0
python plot.py --root .

plot.py 使用 NumPy 和 Matplotlib，直接读取 XVG/COLVAR/坐标数值，图片保存在 figures。对单项新结果，可照着脚本对应段替换文件路径；不要把不同模型或单位的数据直接拼在一起。

参数查阅#

以本集群 gmx 命令名 -h 为准；GROMACS 2026.4 命令手册和MDP 参数手册可查完整选项。