GROMACS PBC处理、截取与拼接轨迹

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#

周期边界下分子可能跨盒边显示，蛋白也可能整体漂移。先用 trjconv -pbc mol -center 将蛋白居中、按完整分子处理；先选居中组 Protein，再选输出组 System。RMSD 分析再做拟合，不能把拟合后的轨迹用于平移扩散计算。

本例把 0–40 ps 与 40–100 ps 两段拼回去。trjcat 按时间处理重叠帧，拼接后再用 gmx check 确认时间轴连续、没有意外重复或缺口。若实际续算的时间重置，先核查真实时间，不要随意改时间让曲线“看起来连续”。

eneconv 操作 EDR，trjcat 操作轨迹，两者不可互换。输出 Protein-only 轨迹时还要准备原子顺序匹配的参考文件，不能拿完整体系 TPR 配不匹配的轨迹硬算。

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

gmx check -f md.xtc

water-300/analysis

printf %s 'System
' | gmx trjconv -s ../md.tpr -f ../md.xtc -o whole.xtc -pbc mol
gmx check -f ../md.trr
gmx editconf -f ../md.gro -o snapshot.pdb
printf %s 'System
' | gmx trjconv -s ../md.tpr -f ../md.xtc -o first.xtc -b 0 -e 40
printf %s 'System
' | gmx trjconv -s ../md.tpr -f ../md.xtc -o second.xtc -b 40 -e 100
gmx trjcat -f first.xtc second.xtc -o joined.xtc
gmx eneconv -f ../md.edr -o last.edr -b 50

ubiquitin

gmx editconf -f processed.gro -o box.gro -c -d 1.0 -bt cubic

ubiquitin/analysis

printf %s 'Protein
System
' | gmx trjconv -s ../md.tpr -f ../md.xtc -o center.xtc -pbc mol -center

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。