Merge branch release-5-1 into release-2016
[gromacs.git] / docs / user-guide / mdp-options.rst
blob54d7e19b64de663e8d8fab277b96638704f82046
1 .. README
2    See the "run control" section for a working example of the
3    syntax to use when making .mdp entries, with and without detailed
4    documentation for values those entries might take. Everything can
5    be cross-referenced, see the examples there. TODO Make more
6    cross-references.
8 Molecular dynamics parameters (.mdp options)
9 ============================================
11 General information
12 -------------------
14 Default values are given in parentheses, or listed first among
15 choices. The first option in the list is always the default
16 option. Units are given in square brackets. The difference between a
17 dash and an underscore is ignored.
19 A :ref:`sample mdp file <mdp>` is available. This should be
20 appropriate to start a normal simulation. Edit it to suit your
21 specific needs and desires.
24 Preprocessing
25 ^^^^^^^^^^^^^
27 .. mdp:: include
29    directories to include in your topology. Format:
30    ``-I/home/john/mylib -I../otherlib``
32 .. mdp:: define
34    defines to pass to the preprocessor, default is no defines. You can
35    use any defines to control options in your customized topology
36    files. Options that act on existing :ref:`top` file mechanisms
37    include
39       ``-DFLEXIBLE`` will use flexible water instead of rigid water
40       into your topology, this can be useful for normal mode analysis.
42       ``-DPOSRES`` will trigger the inclusion of ``posre.itp`` into
43       your topology, used for implementing position restraints.
46 Run control
47 ^^^^^^^^^^^
49 .. mdp:: integrator
51    (Despite the name, this list includes algorithms that are not
52    actually integrators over time. :mdp-value:`integrator=steep` and
53    all entries following it are in this category)
55    .. mdp-value:: md
57       A leap-frog algorithm for integrating Newton's equations of motion.
59    .. mdp-value:: md-vv
61       A velocity Verlet algorithm for integrating Newton's equations
62       of motion.  For constant NVE simulations started from
63       corresponding points in the same trajectory, the trajectories
64       are analytically, but not binary, identical to the
65       :mdp-value:`integrator=md` leap-frog integrator. The the kinetic
66       energy, which is determined from the whole step velocities and
67       is therefore slightly too high. The advantage of this integrator
68       is more accurate, reversible Nose-Hoover and Parrinello-Rahman
69       coupling integration based on Trotter expansion, as well as
70       (slightly too small) full step velocity output. This all comes
71       at the cost off extra computation, especially with constraints
72       and extra communication in parallel. Note that for nearly all
73       production simulations the :mdp-value:`integrator=md` integrator
74       is accurate enough.
76    .. mdp-value:: md-vv-avek
78       A velocity Verlet algorithm identical to
79       :mdp-value:`integrator=md-vv`, except that the kinetic energy is
80       determined as the average of the two half step kinetic energies
81       as in the :mdp-value:`integrator=md` integrator, and this thus
82       more accurate.  With Nose-Hoover and/or Parrinello-Rahman
83       coupling this comes with a slight increase in computational
84       cost.
86    .. mdp-value:: sd
88       An accurate and efficient leap-frog stochastic dynamics
89       integrator. With constraints, coordinates needs to be
90       constrained twice per integration step. Depending on the
91       computational cost of the force calculation, this can take a
92       significant part of the simulation time. The temperature for one
93       or more groups of atoms (:mdp:`tc-grps`) is set with
94       :mdp:`ref-t`, the inverse friction constant for each group is
95       set with :mdp:`tau-t`.  The parameter :mdp:`tcoupl` is
96       ignored. The random generator is initialized with
97       :mdp:`ld-seed`. When used as a thermostat, an appropriate value
98       for :mdp:`tau-t` is 2 ps, since this results in a friction that
99       is lower than the internal friction of water, while it is high
100       enough to remove excess heat NOTE: temperature deviations decay
101       twice as fast as with a Berendsen thermostat with the same
102       :mdp:`tau-t`.
104    .. mdp-value:: bd
106       An Euler integrator for Brownian or position Langevin dynamics,
107       the velocity is the force divided by a friction coefficient
108       (:mdp:`bd-fric`) plus random thermal noise (:mdp:`ref-t`). When
109       :mdp:`bd-fric` is 0, the friction coefficient for each particle
110       is calculated as mass/ :mdp:`tau-t`, as for the integrator
111       :mdp-value:`integrator=sd`. The random generator is initialized
112       with :mdp:`ld-seed`.
114    .. mdp-value:: steep
116       A steepest descent algorithm for energy minimization. The
117       maximum step size is :mdp:`emstep`, the tolerance is
118       :mdp:`emtol`.
120    .. mdp-value:: cg
122       A conjugate gradient algorithm for energy minimization, the
123       tolerance is :mdp:`emtol`. CG is more efficient when a steepest
124       descent step is done every once in a while, this is determined
125       by :mdp:`nstcgsteep`. For a minimization prior to a normal mode
126       analysis, which requires a very high accuracy, |Gromacs| should be
127       compiled in double precision.
129    .. mdp-value:: l-bfgs
131       A quasi-Newtonian algorithm for energy minimization according to
132       the low-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno approach. In
133       practice this seems to converge faster than Conjugate Gradients,
134       but due to the correction steps necessary it is not (yet)
135       parallelized.
137    .. mdp-value:: nm
139       Normal mode analysis is performed on the structure in the :ref:`tpr`
140       file.  |Gromacs| should be compiled in double precision.
142    .. mdp-value:: tpi
144       Test particle insertion. The last molecule in the topology is
145       the test particle. A trajectory must be provided to ``mdrun
146       -rerun``. This trajectory should not contain the molecule to be
147       inserted. Insertions are performed :mdp:`nsteps` times in each
148       frame at random locations and with random orientiations of the
149       molecule. When :mdp:`nstlist` is larger than one,
150       :mdp:`nstlist` insertions are performed in a sphere with radius
151       :mdp:`rtpi` around a the same random location using the same
152       neighborlist. Since neighborlist construction is expensive,
153       one can perform several extra insertions with the same list
154       almost for free. The random seed is set with
155       :mdp:`ld-seed`. The temperature for the Boltzmann weighting is
156       set with :mdp:`ref-t`, this should match the temperature of the
157       simulation of the original trajectory. Dispersion correction is
158       implemented correctly for TPI. All relevant quantities are
159       written to the file specified with ``mdrun -tpi``. The
160       distribution of insertion energies is written to the file
161       specified with ``mdrun -tpid``. No trajectory or energy file is
162       written. Parallel TPI gives identical results to single-node
163       TPI. For charged molecules, using PME with a fine grid is most
164       accurate and also efficient, since the potential in the system
165       only needs to be calculated once per frame.
167    .. mdp-value:: tpic
169       Test particle insertion into a predefined cavity location. The
170       procedure is the same as for :mdp-value:`integrator=tpi`, except
171       that one coordinate extra is read from the trajectory, which is
172       used as the insertion location. The molecule to be inserted
173       should be centered at 0,0,0. |Gromacs| does not do this for you,
174       since for different situations a different way of centering
175       might be optimal. Also :mdp:`rtpi` sets the radius for the
176       sphere around this location. Neighbor searching is done only
177       once per frame, :mdp:`nstlist` is not used. Parallel
178       :mdp-value:`integrator=tpic` gives identical results to
179       single-rank :mdp-value:`integrator=tpic`.
181 .. mdp:: tinit
183         (0) \[ps\]
184         starting time for your run (only makes sense for time-based
185         integrators)
187 .. mdp:: dt
189         (0.001) \[ps\]
190         time step for integration (only makes sense for time-based
191         integrators)
193 .. mdp:: nsteps
195         (0)
196         maximum number of steps to integrate or minimize, -1 is no
197         maximum
199 .. mdp:: init-step
201         (0)
202         The starting step. The time at an step i in a run is
203         calculated as: t = :mdp:`tinit` + :mdp:`dt` *
204         (:mdp:`init-step` + i). The free-energy lambda is calculated
205         as: lambda = :mdp:`init-lambda` + :mdp:`delta-lambda` *
206         (:mdp:`init-step` + i). Also non-equilibrium MD parameters can
207         depend on the step number. Thus for exact restarts or redoing
208         part of a run it might be necessary to set :mdp:`init-step` to
209         the step number of the restart frame. :ref:`gmx convert-tpr`
210         does this automatically.
212 .. mdp:: comm-mode
214    .. mdp-value:: Linear
216       Remove center of mass translation
218    .. mdp-value:: Angular
220       Remove center of mass translation and rotation around the center of mass
222    .. mdp-value:: None
224       No restriction on the center of mass motion
226 .. mdp:: nstcomm
228    (100) \[steps\]
229    frequency for center of mass motion removal
231 .. mdp:: comm-grps
233    group(s) for center of mass motion removal, default is the whole
234    system
237 Langevin dynamics
238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
240 .. mdp:: bd-fric
242    (0) \[amu ps-1\]
243    Brownian dynamics friction coefficient. When :mdp:`bd-fric` is 0,
244    the friction coefficient for each particle is calculated as mass/
245    :mdp:`tau-t`.
247 .. mdp:: ld-seed
249    (-1) \[integer\]
250    used to initialize random generator for thermal noise for
251    stochastic and Brownian dynamics. When :mdp:`ld-seed` is set to -1,
252    a pseudo random seed is used. When running BD or SD on multiple
253    processors, each processor uses a seed equal to :mdp:`ld-seed` plus
254    the processor number.
257 Energy minimization
258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
260 .. mdp:: emtol
262    (10.0) \[kJ mol-1 nm-1\]
263    the minimization is converged when the maximum force is smaller
264    than this value
266 .. mdp:: emstep
268    (0.01) \[nm\]
269    initial step-size
271 .. mdp:: nstcgsteep
273    (1000) \[steps\]
274    frequency of performing 1 steepest descent step while doing
275    conjugate gradient energy minimization.
277 .. mdp:: nbfgscorr
279    (10)
280    Number of correction steps to use for L-BFGS minimization. A higher
281    number is (at least theoretically) more accurate, but slower.
284 Shell Molecular Dynamics
285 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
287 When shells or flexible constraints are present in the system the
288 positions of the shells and the lengths of the flexible constraints
289 are optimized at every time step until either the RMS force on the
290 shells and constraints is less than :mdp:`emtol`, or a maximum number
291 of iterations :mdp:`niter` has been reached. Minimization is converged
292 when the maximum force is smaller than :mdp:`emtol`. For shell MD this
293 value should be 1.0 at most.
295 .. mdp:: niter
297    (20)
298    maximum number of iterations for optimizing the shell positions and
299    the flexible constraints.
301 .. mdp:: fcstep
303    (0) \[ps^2\]
304    the step size for optimizing the flexible constraints. Should be
305    chosen as mu/(d2V/dq2) where mu is the reduced mass of two
306    particles in a flexible constraint and d2V/dq2 is the second
307    derivative of the potential in the constraint direction. Hopefully
308    this number does not differ too much between the flexible
309    constraints, as the number of iterations and thus the runtime is
310    very sensitive to fcstep. Try several values!
313 Test particle insertion
314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
316 .. mdp:: rtpi
318    (0.05) \[nm\]
319    the test particle insertion radius, see integrators
320    :mdp-value:`integrator=tpi` and :mdp-value:`integrator=tpic`
323 Output control
324 ^^^^^^^^^^^^^^
326 .. mdp:: nstxout
328    (0) \[steps\]
329    number of steps that elapse between writing coordinates to output
330    trajectory file, the last coordinates are always written
332 .. mdp:: nstvout
334    (0) \[steps\]
335    number of steps that elapse between writing velocities to output
336    trajectory, the last velocities are always written
338 .. mdp:: nstfout
340    (0) \[steps\]
341    number of steps that elapse between writing forces to output
342    trajectory.
344 .. mdp:: nstlog
346    (1000) \[steps\]
347    number of steps that elapse between writing energies to the log
348    file, the last energies are always written
350 .. mdp:: nstcalcenergy
352    (100)
353    number of steps that elapse between calculating the energies, 0 is
354    never. This option is only relevant with dynamics. This option affects the
355    performance in parallel simulations, because calculating energies
356    requires global communication between all processes which can
357    become a bottleneck at high parallelization.
359 .. mdp:: nstenergy
361    (1000) \[steps\]
362    number of steps that else between writing energies to energy file,
363    the last energies are always written, should be a multiple of
364    :mdp:`nstcalcenergy`. Note that the exact sums and fluctuations
365    over all MD steps modulo :mdp:`nstcalcenergy` are stored in the
366    energy file, so :ref:`gmx energy` can report exact energy averages
367    and fluctuations also when :mdp:`nstenergy` > 1
369 .. mdp:: nstxout-compressed
371    (0) \[steps\]
372    number of steps that elapse between writing position coordinates
373    using lossy compression
375 .. mdp:: compressed-x-precision
377    (1000) \[real\]
378    precision with which to write to the compressed trajectory file
380 .. mdp:: compressed-x-grps
382    group(s) to write to the compressed trajectory file, by default the
383    whole system is written (if :mdp:`nstxout-compressed` > 0)
385 .. mdp:: energygrps
387    group(s) for which to write to write short-ranged non-bonded
388    potential energies to the energy file (not supported on GPUs)
391 Neighbor searching
392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
394 .. mdp:: cutoff-scheme
396    .. mdp-value:: Verlet
398       Generate a pair list with buffering. The buffer size is
399       automatically set based on :mdp:`verlet-buffer-tolerance`,
400       unless this is set to -1, in which case :mdp:`rlist` will be
401       used. This option has an explicit, exact cut-off at :mdp:`rvdw`
402       equal to :mdp:`rcoulomb`, unless PME or Ewald is used, in which
403       case :mdp:`rcoulomb` > :mdp:`rvdw` is allowed. Currently only
404       cut-off, reaction-field, PME or Ewald electrostatics and plain
405       LJ are supported. Some :ref:`gmx mdrun` functionality is not yet
406       supported with the :mdp:`Verlet` scheme, but :ref:`gmx grompp`
407       checks for this. Native GPU acceleration is only supported with
408       :mdp:`Verlet`. With GPU-accelerated PME or with separate PME
409       ranks, :ref:`gmx mdrun` will automatically tune the CPU/GPU load
410       balance by scaling :mdp:`rcoulomb` and the grid spacing. This
411       can be turned off with ``mdrun -notunepme``. :mdp:`Verlet` is
412       faster than :mdp:`group` when there is no water, or if
413       :mdp:`group` would use a pair-list buffer to conserve energy.
415    .. mdp-value:: group
417       Generate a pair list for groups of atoms. These groups
418       correspond to the charge groups in the topology. This was the
419       only cut-off treatment scheme before version 4.6, and is
420       **deprecated in |gmx-version|**. There is no explicit buffering of
421       the pair list. This enables efficient force calculations for
422       water, but energy is only conserved when a buffer is explicitly
423       added.
425 .. mdp:: nstlist
427    \(10) \[steps\]
429    .. mdp-value:: >0
431       Frequency to update the neighbor list. When this is 0, the
432       neighbor list is made only once. With energy minimization the
433       neighborlist will be updated for every energy evaluation when
434       :mdp:`nstlist` is greater than 0. With :mdp:`Verlet` and
435       :mdp:`verlet-buffer-tolerance` set, :mdp:`nstlist` is actually
436       a minimum value and :ref:`gmx mdrun` might increase it, unless
437       it is set to 1. With parallel simulations and/or non-bonded
438       force calculation on the GPU, a value of 20 or 40 often gives
439       the best performance. With :mdp:`group` and non-exact
440       cut-off's, :mdp:`nstlist` will affect the accuracy of your
441       simulation and it can not be chosen freely.
443    .. mdp-value:: 0
445       The neighbor list is only constructed once and never
446       updated. This is mainly useful for vacuum simulations in which
447       all particles see each other.
449    .. mdp-value:: <0
451       Unused.
453 .. mdp:: ns-type
455    .. mdp-value:: grid
457       Make a grid in the box and only check atoms in neighboring grid
458       cells when constructing a new neighbor list every
459       :mdp:`nstlist` steps. In large systems grid search is much
460       faster than simple search.
462    .. mdp-value:: simple
464       Check every atom in the box when constructing a new neighbor
465       list every :mdp:`nstlist` steps (only with :mdp:`group`
466       cut-off scheme).
468 .. mdp:: pbc
470    .. mdp-value:: xyz
472       Use periodic boundary conditions in all directions.
474    .. mdp-value:: no
476       Use no periodic boundary conditions, ignore the box. To simulate
477       without cut-offs, set all cut-offs and :mdp:`nstlist` to 0. For
478       best performance without cut-offs on a single MPI rank, set
479       :mdp:`nstlist` to zero and :mdp:`ns-type` =simple.
481    .. mdp-value:: xy
483       Use periodic boundary conditions in x and y directions
484       only. This works only with :mdp:`ns-type` =grid and can be used
485       in combination with walls_. Without walls or with only one wall
486       the system size is infinite in the z direction. Therefore
487       pressure coupling or Ewald summation methods can not be
488       used. These disadvantages do not apply when two walls are used.
490 .. mdp:: periodic-molecules
492    .. mdp-value:: no
494       molecules are finite, fast molecular PBC can be used
496    .. mdp-value:: yes
498       for systems with molecules that couple to themselves through the
499       periodic boundary conditions, this requires a slower PBC
500       algorithm and molecules are not made whole in the output
502 .. mdp:: verlet-buffer-tolerance
504    (0.005) \[kJ/mol/ps\]
506    Useful only with the :mdp:`Verlet` :mdp:`cutoff-scheme`. This sets
507    the maximum allowed error for pair interactions per particle caused
508    by the Verlet buffer, which indirectly sets :mdp:`rlist`. As both
509    :mdp:`nstlist` and the Verlet buffer size are fixed (for
510    performance reasons), particle pairs not in the pair list can
511    occasionally get within the cut-off distance during
512    :mdp:`nstlist` -1 steps. This causes very small jumps in the
513    energy. In a constant-temperature ensemble, these very small energy
514    jumps can be estimated for a given cut-off and :mdp:`rlist`. The
515    estimate assumes a homogeneous particle distribution, hence the
516    errors might be slightly underestimated for multi-phase
517    systems. (See the `reference manual`_ for details). For longer
518    pair-list life-time (:mdp:`nstlist` -1) * :mdp:`dt` the buffer is
519    overestimated, because the interactions between particles are
520    ignored. Combined with cancellation of errors, the actual drift of
521    the total energy is usually one to two orders of magnitude
522    smaller. Note that the generated buffer size takes into account
523    that the |Gromacs| pair-list setup leads to a reduction in the
524    drift by a factor 10, compared to a simple particle-pair based
525    list. Without dynamics (energy minimization etc.), the buffer is 5%
526    of the cut-off. For NVE simulations the initial temperature is
527    used, unless this is zero, in which case a buffer of 10% is
528    used. For NVE simulations the tolerance usually needs to be lowered
529    to achieve proper energy conservation on the nanosecond time
530    scale. To override the automated buffer setting, use
531    :mdp:`verlet-buffer-tolerance` =-1 and set :mdp:`rlist` manually.
533 .. mdp:: rlist
535    (1) \[nm\]
536    Cut-off distance for the short-range neighbor list. With the
537    :mdp:`Verlet` :mdp:`cutoff-scheme`, this is by default set by the
538    :mdp:`verlet-buffer-tolerance` option and the value of
539    :mdp:`rlist` is ignored.
542 Electrostatics
543 ^^^^^^^^^^^^^^
545 .. mdp:: coulombtype
547    .. mdp-value:: Cut-off
549       Plain cut-off with neighborlist radius :mdp:`rlist` and
550       Coulomb cut-off :mdp:`rcoulomb`, where :mdp:`rlist` >=
551       :mdp:`rcoulomb`.
553    .. mdp-value:: Ewald
555       Classical Ewald sum electrostatics. The real-space cut-off
556       :mdp:`rcoulomb` should be equal to :mdp:`rlist`. Use *e.g.*
557       :mdp:`rlist` =0.9, :mdp:`rcoulomb` =0.9. The highest magnitude
558       of wave vectors used in reciprocal space is controlled by
559       :mdp:`fourierspacing`. The relative accuracy of
560       direct/reciprocal space is controlled by :mdp:`ewald-rtol`.
562       NOTE: Ewald scales as O(N^3/2) and is thus extremely slow for
563       large systems. It is included mainly for reference - in most
564       cases PME will perform much better.
566    .. mdp-value:: PME
568       Fast smooth Particle-Mesh Ewald (SPME) electrostatics. Direct
569       space is similar to the Ewald sum, while the reciprocal part is
570       performed with FFTs. Grid dimensions are controlled with
571       :mdp:`fourierspacing` and the interpolation order with
572       :mdp:`pme-order`. With a grid spacing of 0.1 nm and cubic
573       interpolation the electrostatic forces have an accuracy of
574       2-3*10^-4. Since the error from the vdw-cutoff is larger than
575       this you might try 0.15 nm. When running in parallel the
576       interpolation parallelizes better than the FFT, so try
577       decreasing grid dimensions while increasing interpolation.
579    .. mdp-value:: P3M-AD
581       Particle-Particle Particle-Mesh algorithm with analytical
582       derivative for for long range electrostatic interactions. The
583       method and code is identical to SPME, except that the influence
584       function is optimized for the grid. This gives a slight increase
585       in accuracy.
587    .. mdp-value:: Reaction-Field
589       Reaction field electrostatics with Coulomb cut-off
590       :mdp:`rcoulomb`, where :mdp:`rlist` >= :mdp:`rvdw`. The
591       dielectric constant beyond the cut-off is
592       :mdp:`epsilon-rf`. The dielectric constant can be set to
593       infinity by setting :mdp:`epsilon-rf` =0.
595    .. mdp-value:: Generalized-Reaction-Field
597       Generalized reaction field with Coulomb cut-off
598       :mdp:`rcoulomb`, where :mdp:`rlist` >= :mdp:`rcoulomb`. The
599       dielectric constant beyond the cut-off is
600       :mdp:`epsilon-rf`. The ionic strength is computed from the
601       number of charged (*i.e.* with non zero charge) charge
602       groups. The temperature for the GRF potential is set with
603       :mdp:`ref-t`.
605    .. mdp-value:: Reaction-Field-zero
607       In |Gromacs|, normal reaction-field electrostatics with
608       :mdp:`cutoff-scheme` = :mdp:`group` leads to bad energy
609       conservation. :mdp:`Reaction-Field-zero` solves this by making
610       the potential zero beyond the cut-off. It can only be used with
611       an infinite dielectric constant (:mdp:`epsilon-rf` =0), because
612       only for that value the force vanishes at the
613       cut-off. :mdp:`rlist` should be 0.1 to 0.3 nm larger than
614       :mdp:`rcoulomb` to accommodate for the size of charge groups
615       and diffusion between neighbor list updates. This, and the fact
616       that table lookups are used instead of analytical functions make
617       :mdp:`Reaction-Field-zero` computationally more expensive than
618       normal reaction-field.
620    .. mdp-value:: Shift
622       Analogous to :mdp-value:`vdwtype=Shift` for :mdp:`vdwtype`. You
623       might want to use :mdp:`Reaction-Field-zero` instead, which has
624       a similar potential shape, but has a physical interpretation and
625       has better energies due to the exclusion correction terms.
627    .. mdp-value:: Encad-Shift
629       The Coulomb potential is decreased over the whole range, using
630       the definition from the Encad simulation package.
632    .. mdp-value:: Switch
634       Analogous to :mdp-value:`vdwtype=Switch` for
635       :mdp:`vdwtype`. Switching the Coulomb potential can lead to
636       serious artifacts, advice: use :mdp:`Reaction-Field-zero`
637       instead.
639    .. mdp-value:: User
641       :ref:`gmx mdrun` will now expect to find a file ``table.xvg``
642       with user-defined potential functions for repulsion, dispersion
643       and Coulomb. When pair interactions are present, :ref:`gmx
644       mdrun` also expects to find a file ``tablep.xvg`` for the pair
645       interactions. When the same interactions should be used for
646       non-bonded and pair interactions the user can specify the same
647       file name for both table files. These files should contain 7
648       columns: the ``x`` value, ``f(x)``, ``-f'(x)``, ``g(x)``,
649       ``-g'(x)``, ``h(x)``, ``-h'(x)``, where ``f(x)`` is the Coulomb
650       function, ``g(x)`` the dispersion function and ``h(x)`` the
651       repulsion function. When :mdp:`vdwtype` is not set to User the
652       values for ``g``, ``-g'``, ``h`` and ``-h'`` are ignored. For
653       the non-bonded interactions ``x`` values should run from 0 to
654       the largest cut-off distance + :mdp:`table-extension` and
655       should be uniformly spaced. For the pair interactions the table
656       length in the file will be used. The optimal spacing, which is
657       used for non-user tables, is ``0.002 nm`` when you run in mixed
658       precision or ``0.0005 nm`` when you run in double precision. The
659       function value at ``x=0`` is not important. More information is
660       in the printed manual.
662    .. mdp-value:: PME-Switch
664       A combination of PME and a switch function for the direct-space
665       part (see above). :mdp:`rcoulomb` is allowed to be smaller than
666       :mdp:`rlist`. This is mainly useful constant energy simulations
667       (note that using PME with :mdp:`cutoff-scheme` = :mdp:`Verlet`
668       will be more efficient).
670    .. mdp-value:: PME-User
672       A combination of PME and user tables (see
673       above). :mdp:`rcoulomb` is allowed to be smaller than
674       :mdp:`rlist`. The PME mesh contribution is subtracted from the
675       user table by :ref:`gmx mdrun`. Because of this subtraction the
676       user tables should contain about 10 decimal places.
678    .. mdp-value:: PME-User-Switch
680       A combination of PME-User and a switching function (see
681       above). The switching function is applied to final
682       particle-particle interaction, *i.e.* both to the user supplied
683       function and the PME Mesh correction part.
685 .. mdp:: coulomb-modifier
687    .. mdp-value:: Potential-shift-Verlet
689       Selects Potential-shift with the Verlet cutoff-scheme, as it is
690       (nearly) free; selects None with the group cutoff-scheme.
692    .. mdp-value:: Potential-shift
694       Shift the Coulomb potential by a constant such that it is zero
695       at the cut-off. This makes the potential the integral of the
696       force. Note that this does not affect the forces or the
697       sampling.
699    .. mdp-value:: None
701       Use an unmodified Coulomb potential. With the group scheme this
702       means no exact cut-off is used, energies and forces are
703       calculated for all pairs in the neighborlist.
705 .. mdp:: rcoulomb-switch
707    (0) \[nm\]
708    where to start switching the Coulomb potential, only relevant
709    when force or potential switching is used
711 .. mdp:: rcoulomb
713    (1) \[nm\]
714    distance for the Coulomb cut-off
716 .. mdp:: epsilon-r
718    (1)
719    The relative dielectric constant. A value of 0 means infinity.
721 .. mdp:: epsilon-rf
723    (0)
724    The relative dielectric constant of the reaction field. This
725    is only used with reaction-field electrostatics. A value of 0
726    means infinity.
729 Van der Waals
730 ^^^^^^^^^^^^^
732 .. mdp:: vdwtype
734    .. mdp-value:: Cut-off
736       Twin range cut-offs with neighbor list cut-off :mdp:`rlist` and
737       VdW cut-off :mdp:`rvdw`, where :mdp:`rvdw` >= :mdp:`rlist`.
739    .. mdp-value:: PME
741       Fast smooth Particle-mesh Ewald (SPME) for VdW interactions. The
742       grid dimensions are controlled with :mdp:`fourierspacing` in
743       the same way as for electrostatics, and the interpolation order
744       is controlled with :mdp:`pme-order`. The relative accuracy of
745       direct/reciprocal space is controlled by :mdp:`ewald-rtol-lj`,
746       and the specific combination rules that are to be used by the
747       reciprocal routine are set using :mdp:`lj-pme-comb-rule`.
749    .. mdp-value:: Shift
751       This functionality is deprecated and replaced by
752       :mdp:`vdw-modifier` = Force-switch. The LJ (not Buckingham)
753       potential is decreased over the whole range and the forces decay
754       smoothly to zero between :mdp:`rvdw-switch` and
755       :mdp:`rvdw`. The neighbor search cut-off :mdp:`rlist` should
756       be 0.1 to 0.3 nm larger than :mdp:`rvdw` to accommodate for the
757       size of charge groups and diffusion between neighbor list
758       updates.
760    .. mdp-value:: Switch
762       This functionality is deprecated and replaced by
763       :mdp:`vdw-modifier` = Potential-switch. The LJ (not Buckingham)
764       potential is normal out to :mdp:`rvdw-switch`, after which it
765       is switched off to reach zero at :mdp:`rvdw`. Both the
766       potential and force functions are continuously smooth, but be
767       aware that all switch functions will give rise to a bulge
768       (increase) in the force (since we are switching the
769       potential). The neighbor search cut-off :mdp:`rlist` should be
770       0.1 to 0.3 nm larger than :mdp:`rvdw` to accommodate for the
771       size of charge groups and diffusion between neighbor list
772       updates.
774    .. mdp-value:: Encad-Shift
776       The LJ (not Buckingham) potential is decreased over the whole
777       range, using the definition from the Encad simulation package.
779    .. mdp-value:: User
781       See user for :mdp:`coulombtype`. The function value at zero is
782       not important. When you want to use LJ correction, make sure
783       that :mdp:`rvdw` corresponds to the cut-off in the user-defined
784       function. When :mdp:`coulombtype` is not set to User the values
785       for the ``f`` and ``-f'`` columns are ignored.
787 .. mdp:: vdw-modifier
789    .. mdp-value:: Potential-shift-Verlet
791       Selects Potential-shift with the Verlet cutoff-scheme, as it is
792       (nearly) free; selects None with the group cutoff-scheme.
794    .. mdp-value:: Potential-shift
796       Shift the Van der Waals potential by a constant such that it is
797       zero at the cut-off. This makes the potential the integral of
798       the force. Note that this does not affect the forces or the
799       sampling.
801    .. mdp-value:: None
803       Use an unmodified Van der Waals potential. With the group scheme
804       this means no exact cut-off is used, energies and forces are
805       calculated for all pairs in the neighborlist.
807    .. mdp-value:: Force-switch
809       Smoothly switches the forces to zero between :mdp:`rvdw-switch`
810       and :mdp:`rvdw`. This shifts the potential shift over the whole
811       range and switches it to zero at the cut-off. Note that this is
812       more expensive to calculate than a plain cut-off and it is not
813       required for energy conservation, since Potential-shift
814       conserves energy just as well.
816    .. mdp-value:: Potential-switch
818       Smoothly switches the potential to zero between
819       :mdp:`rvdw-switch` and :mdp:`rvdw`. Note that this introduces
820       articifically large forces in the switching region and is much
821       more expensive to calculate. This option should only be used if
822       the force field you are using requires this.
824 .. mdp:: rvdw-switch
826    (0) \[nm\]
828    where to start switching the LJ force and possibly the potential,
829    only relevant when force or potential switching is used
831 .. mdp:: rvdw
833    (1) \[nm\]
834    distance for the LJ or Buckingham cut-off
836 .. mdp:: DispCorr
838    .. mdp-value:: no
840       don't apply any correction
842    .. mdp-value:: EnerPres
844       apply long range dispersion corrections for Energy and Pressure
846    .. mdp-value:: Ener
848       apply long range dispersion corrections for Energy only
851 Tables
852 ^^^^^^
854 .. mdp:: table-extension
856    (1) \[nm\]
857    Extension of the non-bonded potential lookup tables beyond the
858    largest cut-off distance. The value should be large enough to
859    account for charge group sizes and the diffusion between
860    neighbor-list updates. Without user defined potential the same
861    table length is used for the lookup tables for the 1-4
862    interactions, which are always tabulated irrespective of the use of
863    tables for the non-bonded interactions. The value of
864    :mdp:`table-extension` in no way affects the values of
865    :mdp:`rlist`, :mdp:`rcoulomb`, or :mdp:`rvdw`.
867 .. mdp:: energygrp-table
869    When user tables are used for electrostatics and/or VdW, here one
870    can give pairs of energy groups for which seperate user tables
871    should be used. The two energy groups will be appended to the table
872    file name, in order of their definition in :mdp:`energygrps`,
873    seperated by underscores. For example, if ``energygrps = Na Cl
874    Sol`` and ``energygrp-table = Na Na Na Cl``, :ref:`gmx mdrun` will
875    read ``table_Na_Na.xvg`` and ``table_Na_Cl.xvg`` in addition to the
876    normal ``table.xvg`` which will be used for all other energy group
877    pairs.
880 Ewald
881 ^^^^^
883 .. mdp:: fourierspacing
885    (0.12) \[nm\]
886    For ordinary Ewald, the ratio of the box dimensions and the spacing
887    determines a lower bound for the number of wave vectors to use in
888    each (signed) direction. For PME and P3M, that ratio determines a
889    lower bound for the number of Fourier-space grid points that will
890    be used along that axis. In all cases, the number for each
891    direction can be overridden by entering a non-zero value for that
892    :mdp:`fourier-nx` direction. For optimizing the relative load of
893    the particle-particle interactions and the mesh part of PME, it is
894    useful to know that the accuracy of the electrostatics remains
895    nearly constant when the Coulomb cut-off and the PME grid spacing
896    are scaled by the same factor.
898 .. mdp:: fourier-nx
899 .. mdp:: fourier-ny
900 .. mdp:: fourier-nz
902    (0)
903    Highest magnitude of wave vectors in reciprocal space when using Ewald.
904    Grid size when using PME or P3M. These values override
905    :mdp:`fourierspacing` per direction. The best choice is powers of
906    2, 3, 5 and 7. Avoid large primes.
908 .. mdp:: pme-order
910    (4)
911    Interpolation order for PME. 4 equals cubic interpolation. You
912    might try 6/8/10 when running in parallel and simultaneously
913    decrease grid dimension.
915 .. mdp:: ewald-rtol
917    (1e-5)
918    The relative strength of the Ewald-shifted direct potential at
919    :mdp:`rcoulomb` is given by :mdp:`ewald-rtol`. Decreasing this
920    will give a more accurate direct sum, but then you need more wave
921    vectors for the reciprocal sum.
923 .. mdp:: ewald-rtol-lj
925    (1e-3)
926    When doing PME for VdW-interactions, :mdp:`ewald-rtol-lj` is used
927    to control the relative strength of the dispersion potential at
928    :mdp:`rvdw` in the same way as :mdp:`ewald-rtol` controls the
929    electrostatic potential.
931 .. mdp:: lj-pme-comb-rule
933    (Geometric)
934    The combination rules used to combine VdW-parameters in the
935    reciprocal part of LJ-PME. Geometric rules are much faster than
936    Lorentz-Berthelot and usually the recommended choice, even when the
937    rest of the force field uses the Lorentz-Berthelot rules.
939    .. mdp-value:: Geometric
941       Apply geometric combination rules
943    .. mdp-value:: Lorentz-Berthelot
945       Apply Lorentz-Berthelot combination rules
947 .. mdp:: ewald-geometry
949    .. mdp-value:: 3d
951       The Ewald sum is performed in all three dimensions.
953    .. mdp-value:: 3dc
955       The reciprocal sum is still performed in 3D, but a force and
956       potential correction applied in the `z` dimension to produce a
957       pseudo-2D summation. If your system has a slab geometry in the
958       `x-y` plane you can try to increase the `z`-dimension of the box
959       (a box height of 3 times the slab height is usually ok) and use
960       this option.
962 .. mdp:: epsilon-surface
964    (0)
965    This controls the dipole correction to the Ewald summation in
966    3D. The default value of zero means it is turned off. Turn it on by
967    setting it to the value of the relative permittivity of the
968    imaginary surface around your infinite system. Be careful - you
969    shouldn't use this if you have free mobile charges in your
970    system. This value does not affect the slab 3DC variant of the long
971    range corrections.
974 Temperature coupling
975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
977 .. mdp:: tcoupl
979    .. mdp-value:: no
981       No temperature coupling.
983    .. mdp-value:: berendsen
985       Temperature coupling with a Berendsen-thermostat to a bath with
986       temperature :mdp:`ref-t`, with time constant
987       :mdp:`tau-t`. Several groups can be coupled separately, these
988       are specified in the :mdp:`tc-grps` field separated by spaces.
990    .. mdp-value:: nose-hoover
992       Temperature coupling using a Nose-Hoover extended ensemble. The
993       reference temperature and coupling groups are selected as above,
994       but in this case :mdp:`tau-t` controls the period of the
995       temperature fluctuations at equilibrium, which is slightly
996       different from a relaxation time. For NVT simulations the
997       conserved energy quantity is written to energy and log file.
999    .. mdp-value:: andersen
1001       Temperature coupling by randomizing a fraction of the particles
1002       at each timestep. Reference temperature and coupling groups are
1003       selected as above. :mdp:`tau-t` is the average time between
1004       randomization of each molecule. Inhibits particle dynamics
1005       somewhat, but little or no ergodicity issues. Currently only
1006       implemented with velocity Verlet, and not implemented with
1007       constraints.
1009    .. mdp-value:: andersen-massive
1011       Temperature coupling by randomizing all particles at infrequent
1012       timesteps. Reference temperature and coupling groups are
1013       selected as above. :mdp:`tau-t` is the time between
1014       randomization of all molecules. Inhibits particle dynamics
1015       somewhat, but little or no ergodicity issues. Currently only
1016       implemented with velocity Verlet.
1018    .. mdp-value:: v-rescale
1020       Temperature coupling using velocity rescaling with a stochastic
1021       term (JCP 126, 014101). This thermostat is similar to Berendsen
1022       coupling, with the same scaling using :mdp:`tau-t`, but the
1023       stochastic term ensures that a proper canonical ensemble is
1024       generated. The random seed is set with :mdp:`ld-seed`. This
1025       thermostat works correctly even for :mdp:`tau-t` =0. For NVT
1026       simulations the conserved energy quantity is written to the
1027       energy and log file.
1029 .. mdp:: nsttcouple
1031    (-1)
1032    The frequency for coupling the temperature. The default value of -1
1033    sets :mdp:`nsttcouple` equal to :mdp:`nstlist`, unless
1034    :mdp:`nstlist` <=0, then a value of 10 is used. For velocity
1035    Verlet integrators :mdp:`nsttcouple` is set to 1.
1037 .. mdp:: nh-chain-length
1039    (10)
1040    The number of chained Nose-Hoover thermostats for velocity Verlet
1041    integrators, the leap-frog :mdp-value:`integrator=md` integrator
1042    only supports 1. Data for the NH chain variables is not printed to
1043    the :ref:`edr` file, but can be using the ``GMX_NOSEHOOVER_CHAINS``
1044    environment variable
1046 .. mdp:: tc-grps
1048    groups to couple to separate temperature baths
1050 .. mdp:: tau-t
1052    \[ps\]
1053    time constant for coupling (one for each group in
1054    :mdp:`tc-grps`), -1 means no temperature coupling
1056 .. mdp:: ref-t
1058    \[K\]
1059    reference temperature for coupling (one for each group in
1060    :mdp:`tc-grps`)
1063 Pressure coupling
1064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
1066 .. mdp:: pcoupl
1068    .. mdp-value:: no
1070       No pressure coupling. This means a fixed box size.
1072    .. mdp-value:: Berendsen
1074       Exponential relaxation pressure coupling with time constant
1075       :mdp:`tau-p`. The box is scaled every timestep. It has been
1076       argued that this does not yield a correct thermodynamic
1077       ensemble, but it is the most efficient way to scale a box at the
1078       beginning of a run.
1080    .. mdp-value:: Parrinello-Rahman
1082       Extended-ensemble pressure coupling where the box vectors are
1083       subject to an equation of motion. The equation of motion for the
1084       atoms is coupled to this. No instantaneous scaling takes
1085       place. As for Nose-Hoover temperature coupling the time constant
1086       :mdp:`tau-p` is the period of pressure fluctuations at
1087       equilibrium. This is probably a better method when you want to
1088       apply pressure scaling during data collection, but beware that
1089       you can get very large oscillations if you are starting from a
1090       different pressure. For simulations where the exact fluctation
1091       of the NPT ensemble are important, or if the pressure coupling
1092       time is very short it may not be appropriate, as the previous
1093       time step pressure is used in some steps of the |Gromacs|
1094       implementation for the current time step pressure.
1096    .. mdp-value:: MTTK
1098       Martyna-Tuckerman-Tobias-Klein implementation, only useable with
1099       :mdp-value:`md-vv` or :mdp-value:`md-vv-avek`, very similar to
1100       Parrinello-Rahman. As for Nose-Hoover temperature coupling the
1101       time constant :mdp:`tau-p` is the period of pressure
1102       fluctuations at equilibrium. This is probably a better method
1103       when you want to apply pressure scaling during data collection,
1104       but beware that you can get very large oscillations if you are
1105       starting from a different pressure. Currently (as of version
1106       5.1), it only supports isotropic scaling, and only works without
1107       constraints.
1109 .. mdp:: pcoupltype
1111    Specifies the kind of isotropy of the pressure coupling used. Each
1112    kind takes one or more values for :mdp:`compressibility` and
1113    :mdp:`ref-p`. Only a single value is permitted for :mdp:`tau-p`.
1115    .. mdp-value:: isotropic
1117       Isotropic pressure coupling with time constant
1118       :mdp:`tau-p`. One value each for :mdp:`compressibility` and
1119       :mdp:`ref-p` is required.
1121    .. mdp-value:: semiisotropic
1123       Pressure coupling which is isotropic in the ``x`` and ``y``
1124       direction, but different in the ``z`` direction. This can be
1125       useful for membrane simulations. Two values each for
1126       :mdp:`compressibility` and :mdp:`ref-p` are required, for
1127       ``x/y`` and ``z`` directions respectively.
1129    .. mdp-value:: anisotropic
1131       Same as before, but 6 values are needed for ``xx``, ``yy``, ``zz``,
1132       ``xy/yx``, ``xz/zx`` and ``yz/zy`` components,
1133       respectively. When the off-diagonal compressibilities are set to
1134       zero, a rectangular box will stay rectangular. Beware that
1135       anisotropic scaling can lead to extreme deformation of the
1136       simulation box.
1138    .. mdp-value:: surface-tension
1140       Surface tension coupling for surfaces parallel to the
1141       xy-plane. Uses normal pressure coupling for the `z`-direction,
1142       while the surface tension is coupled to the `x/y` dimensions of
1143       the box. The first :mdp:`ref-p` value is the reference surface
1144       tension times the number of surfaces ``bar nm``, the second
1145       value is the reference `z`-pressure ``bar``. The two
1146       :mdp:`compressibility` values are the compressibility in the
1147       `x/y` and `z` direction respectively. The value for the
1148       `z`-compressibility should be reasonably accurate since it
1149       influences the convergence of the surface-tension, it can also
1150       be set to zero to have a box with constant height.
1152 .. mdp:: nstpcouple
1154    (-1)
1155    The frequency for coupling the pressure. The default value of -1
1156    sets :mdp:`nstpcouple` equal to :mdp:`nstlist`, unless
1157    :mdp:`nstlist` <=0, then a value of 10 is used. For velocity
1158    Verlet integrators :mdp:`nstpcouple` is set to 1.
1160 .. mdp:: tau-p
1162    (1) \[ps\]
1163    The time constant for pressure coupling (one value for all
1164    directions).
1166 .. mdp:: compressibility
1168    \[bar^-1\]
1169    The compressibility (NOTE: this is now really in bar^-1) For water at 1
1170    atm and 300 K the compressibility is 4.5e-5 bar^-1. The number of
1171    required values is implied by :mdp:`pcoupltype`.
1173 .. mdp:: ref-p
1175    \[bar\]
1176    The reference pressure for coupling. The number of required values
1177    is implied by :mdp:`pcoupltype`.
1179 .. mdp:: refcoord-scaling
1181    .. mdp-value:: no
1183       The reference coordinates for position restraints are not
1184       modified. Note that with this option the virial and pressure
1185       will depend on the absolute positions of the reference
1186       coordinates.
1188    .. mdp-value:: all
1190       The reference coordinates are scaled with the scaling matrix of
1191       the pressure coupling.
1193    .. mdp-value:: com
1195       Scale the center of mass of the reference coordinates with the
1196       scaling matrix of the pressure coupling. The vectors of each
1197       reference coordinate to the center of mass are not scaled. Only
1198       one COM is used, even when there are multiple molecules with
1199       position restraints. For calculating the COM of the reference
1200       coordinates in the starting configuration, periodic boundary
1201       conditions are not taken into account.
1204 Simulated annealing
1205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1207 Simulated annealing is controlled separately for each temperature
1208 group in |Gromacs|. The reference temperature is a piecewise linear
1209 function, but you can use an arbitrary number of points for each
1210 group, and choose either a single sequence or a periodic behaviour for
1211 each group. The actual annealing is performed by dynamically changing
1212 the reference temperature used in the thermostat algorithm selected,
1213 so remember that the system will usually not instantaneously reach the
1214 reference temperature!
1216 .. mdp:: annealing
1218    Type of annealing for each temperature group
1220    .. mdp-value:: no
1222        No simulated annealing - just couple to reference temperature value.
1224    .. mdp-value:: single
1226        A single sequence of annealing points. If your simulation is
1227        longer than the time of the last point, the temperature will be
1228        coupled to this constant value after the annealing sequence has
1229        reached the last time point.
1231    .. mdp-value:: periodic
1233        The annealing will start over at the first reference point once
1234        the last reference time is reached. This is repeated until the
1235        simulation ends.
1237 .. mdp:: annealing-npoints
1239    A list with the number of annealing reference/control points used
1240    for each temperature group. Use 0 for groups that are not
1241    annealed. The number of entries should equal the number of
1242    temperature groups.
1244 .. mdp:: annealing-time
1246    List of times at the annealing reference/control points for each
1247    group. If you are using periodic annealing, the times will be used
1248    modulo the last value, *i.e.* if the values are 0, 5, 10, and 15,
1249    the coupling will restart at the 0ps value after 15ps, 30ps, 45ps,
1250    etc. The number of entries should equal the sum of the numbers
1251    given in :mdp:`annealing-npoints`.
1253 .. mdp:: annealing-temp
1255    List of temperatures at the annealing reference/control points for
1256    each group. The number of entries should equal the sum of the
1257    numbers given in :mdp:`annealing-npoints`.
1259 Confused? OK, let's use an example. Assume you have two temperature
1260 groups, set the group selections to ``annealing = single periodic``,
1261 the number of points of each group to ``annealing-npoints = 3 4``, the
1262 times to ``annealing-time = 0 3 6 0 2 4 6`` and finally temperatures
1263 to ``annealing-temp = 298 280 270 298 320 320 298``. The first group
1264 will be coupled to 298K at 0ps, but the reference temperature will
1265 drop linearly to reach 280K at 3ps, and then linearly between 280K and
1266 270K from 3ps to 6ps. After this is stays constant, at 270K. The
1267 second group is coupled to 298K at 0ps, it increases linearly to 320K
1268 at 2ps, where it stays constant until 4ps. Between 4ps and 6ps it
1269 decreases to 298K, and then it starts over with the same pattern
1270 again, *i.e.* rising linearly from 298K to 320K between 6ps and
1271 8ps. Check the summary printed by :ref:`gmx grompp` if you are unsure!
1274 Velocity generation
1275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1277 .. mdp:: gen-vel
1279    .. mdp-value:: no
1281         Do not generate velocities. The velocities are set to zero
1282         when there are no velocities in the input structure file.
1284    .. mdp-value:: yes
1286         Generate velocities in :ref:`gmx grompp` according to a
1287         Maxwell distribution at temperature :mdp:`gen-temp`, with
1288         random seed :mdp:`gen-seed`. This is only meaningful with
1289         integrator :mdp-value:`integrator=md`.
1291 .. mdp:: gen-temp
1293    (300) \[K\]
1294    temperature for Maxwell distribution
1296 .. mdp:: gen-seed
1298    (-1) \[integer\]
1299    used to initialize random generator for random velocities,
1300    when :mdp:`gen-seed` is set to -1, a pseudo random seed is
1301    used.
1304 Bonds
1305 ^^^^^
1307 .. mdp:: constraints
1309    .. mdp-value:: none
1311       No constraints except for those defined explicitly in the
1312       topology, *i.e.* bonds are represented by a harmonic (or other)
1313       potential or a Morse potential (depending on the setting of
1314       :mdp:`morse`) and angles by a harmonic (or other) potential.
1316    .. mdp-value:: h-bonds
1318       Convert the bonds with H-atoms to constraints.
1320    .. mdp-value:: all-bonds
1322       Convert all bonds to constraints.
1324    .. mdp-value:: h-angles
1326       Convert all bonds and additionally the angles that involve
1327       H-atoms to bond-constraints.
1329    .. mdp-value:: all-angles
1331       Convert all bonds and angles to bond-constraints.
1333 .. mdp:: constraint-algorithm
1335    .. mdp-value:: LINCS
1337       LINear Constraint Solver. With domain decomposition the parallel
1338       version P-LINCS is used. The accuracy in set with
1339       :mdp:`lincs-order`, which sets the number of matrices in the
1340       expansion for the matrix inversion. After the matrix inversion
1341       correction the algorithm does an iterative correction to
1342       compensate for lengthening due to rotation. The number of such
1343       iterations can be controlled with :mdp:`lincs-iter`. The root
1344       mean square relative constraint deviation is printed to the log
1345       file every :mdp:`nstlog` steps. If a bond rotates more than
1346       :mdp:`lincs-warnangle` in one step, a warning will be printed
1347       both to the log file and to ``stderr``. LINCS should not be used
1348       with coupled angle constraints.
1350    .. mdp-value:: SHAKE
1352       SHAKE is slightly slower and less stable than LINCS, but does
1353       work with angle constraints. The relative tolerance is set with
1354       :mdp:`shake-tol`, 0.0001 is a good value for "normal" MD. SHAKE
1355       does not support constraints between atoms on different nodes,
1356       thus it can not be used with domain decompositon when inter
1357       charge-group constraints are present. SHAKE can not be used with
1358       energy minimization.
1360 .. mdp:: continuation
1362    This option was formerly known as unconstrained-start.
1364    .. mdp-value:: no
1366       apply constraints to the start configuration and reset shells
1368    .. mdp-value:: yes
1370       do not apply constraints to the start configuration and do not
1371       reset shells, useful for exact coninuation and reruns
1373 .. mdp:: shake-tol
1375    (0.0001)
1376    relative tolerance for SHAKE
1378 .. mdp:: lincs-order
1380    (4)
1381    Highest order in the expansion of the constraint coupling
1382    matrix. When constraints form triangles, an additional expansion of
1383    the same order is applied on top of the normal expansion only for
1384    the couplings within such triangles. For "normal" MD simulations an
1385    order of 4 usually suffices, 6 is needed for large time-steps with
1386    virtual sites or BD. For accurate energy minimization an order of 8
1387    or more might be required. With domain decomposition, the cell size
1388    is limited by the distance spanned by :mdp:`lincs-order` +1
1389    constraints. When one wants to scale further than this limit, one
1390    can decrease :mdp:`lincs-order` and increase :mdp:`lincs-iter`,
1391    since the accuracy does not deteriorate when (1+ :mdp:`lincs-iter`
1392    )* :mdp:`lincs-order` remains constant.
1394 .. mdp:: lincs-iter
1396    (1)
1397    Number of iterations to correct for rotational lengthening in
1398    LINCS. For normal runs a single step is sufficient, but for NVE
1399    runs where you want to conserve energy accurately or for accurate
1400    energy minimization you might want to increase it to 2.
1402 .. mdp:: lincs-warnangle
1404    (30) \[deg\]
1405    maximum angle that a bond can rotate before LINCS will complain
1407 .. mdp:: morse
1409    .. mdp-value:: no
1411       bonds are represented by a harmonic potential
1413    .. mdp-value:: yes
1415       bonds are represented by a Morse potential
1418 Energy group exclusions
1419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1421 .. mdp:: energygrp-excl
1423    Pairs of energy groups for which all non-bonded interactions are
1424    excluded. An example: if you have two energy groups ``Protein`` and
1425    ``SOL``, specifying ``energygrp-excl = Protein Protein SOL SOL``
1426    would give only the non-bonded interactions between the protein and
1427    the solvent. This is especially useful for speeding up energy
1428    calculations with ``mdrun -rerun`` and for excluding interactions
1429    within frozen groups.
1432 Walls
1433 ^^^^^
1435 .. mdp:: nwall
1437    (0)
1438    When set to 1 there is a wall at ``z=0``, when set to 2 there is
1439    also a wall at ``z=z-box``. Walls can only be used with :mdp:`pbc`
1440    ``=xy``. When set to 2 pressure coupling and Ewald summation can be
1441    used (it is usually best to use semiisotropic pressure coupling
1442    with the ``x/y`` compressibility set to 0, as otherwise the surface
1443    area will change). Walls interact wit the rest of the system
1444    through an optional :mdp:`wall-atomtype`. Energy groups ``wall0``
1445    and ``wall1`` (for :mdp:`nwall` =2) are added automatically to
1446    monitor the interaction of energy groups with each wall. The center
1447    of mass motion removal will be turned off in the ``z``-direction.
1449 .. mdp:: wall-atomtype
1451    the atom type name in the force field for each wall. By (for
1452    example) defining a special wall atom type in the topology with its
1453    own combination rules, this allows for independent tuning of the
1454    interaction of each atomtype with the walls.
1456 .. mdp:: wall-type
1458    .. mdp-value:: 9-3
1460       LJ integrated over the volume behind the wall: 9-3 potential
1462    .. mdp-value:: 10-4
1464       LJ integrated over the wall surface: 10-4 potential
1466    .. mdp-value:: 12-6
1468       direct LJ potential with the ``z`` distance from the wall
1470 .. mdp:: table
1472    user defined potentials indexed with the ``z`` distance from the
1473    wall, the tables are read analogously to the
1474    :mdp:`energygrp-table` option, where the first name is for a
1475    "normal" energy group and the second name is ``wall0`` or
1476    ``wall1``, only the dispersion and repulsion columns are used
1478 .. mdp:: wall-r-linpot
1480    (-1) \[nm\]
1481    Below this distance from the wall the potential is continued
1482    linearly and thus the force is constant. Setting this option to a
1483    postive value is especially useful for equilibration when some
1484    atoms are beyond a wall. When the value is <=0 (<0 for
1485    :mdp:`wall-type` =table), a fatal error is generated when atoms
1486    are beyond a wall.
1488 .. mdp:: wall-density
1490    \[nm^-3/nm^-2\]
1491    the number density of the atoms for each wall for wall types 9-3
1492    and 10-4
1494 .. mdp:: wall-ewald-zfac
1496    (3)
1497    The scaling factor for the third box vector for Ewald summation
1498    only, the minimum is 2. Ewald summation can only be used with
1499    :mdp:`nwall` =2, where one should use :mdp:`ewald-geometry`
1500    ``=3dc``. The empty layer in the box serves to decrease the
1501    unphysical Coulomb interaction between periodic images.
1504 COM pulling
1505 ^^^^^^^^^^^
1507 Note that where pulling coordinate are applicable, there can be more
1508 than one (set with :mdp:`pull-ncoords`) and multiple related :ref:`mdp`
1509 variables will exist accordingly. Documentation references to things
1510 like :mdp:`pull-coord1-vec` should be understood to apply to to the
1511 applicable pulling coordinate.
1513 .. mdp:: pull
1515    .. mdp-value:: no
1517       No center of mass pulling. All the following pull options will
1518       be ignored (and if present in the :ref:`mdp` file, they unfortunately
1519       generate warnings)
1521    .. mdp-value:: yes
1523        Center of mass pulling will be applied on 1 or more groups using
1524        1 or more pull coordinates.
1526 .. mdp:: pull-cylinder-r
1528    (1.5) \[nm\]
1529    the radius of the cylinder for
1530    :mdp:`pull-coord1-geometry` = :mdp-value:`cylinder`
1532 .. mdp:: pull-constr-tol
1534    (1e-6)
1535    the relative constraint tolerance for constraint pulling
1537 .. mdp:: pull-print-com
1539    .. mdp-value:: no
1541       do not print the COM for any group
1543    .. mdp-value:: yes
1545       print the COM of all groups for all pull coordinates
1547 .. mdp:: pull-print-ref-value
1549    .. mdp-value:: no
1551       do not print the reference value for each pull coordinate
1553    .. mdp-value:: yes
1555       print the reference value for each pull coordinate
1557 .. mdp:: pull-print-components
1559    .. mdp-value:: no
1561       only print the distance for each pull coordinate
1562    
1563    .. mdp-value:: yes
1565       print the distance and Cartesian components selected in
1566       :mdp:`pull-coord1-dim`
1568 .. mdp:: pull-nstxout
1570    (50)
1571    frequency for writing out the COMs of all the pull group (0 is
1572    never)
1574 .. mdp:: pull-nstfout
1576    (50)
1577    frequency for writing out the force of all the pulled group
1578    (0 is never)
1581 .. mdp:: pull-ngroups
1583    (1)
1584    The number of pull groups, not including the absolute reference
1585    group, when used. Pull groups can be reused in multiple pull
1586    coordinates. Below only the pull options for group 1 are given,
1587    further groups simply increase the group index number.
1589 .. mdp:: pull-ncoords
1591    (1)
1592    The number of pull coordinates. Below only the pull options for
1593    coordinate 1 are given, further coordinates simply increase the
1594    coordinate index number.
1596 .. mdp:: pull-group1-name
1598    The name of the pull group, is looked up in the index file or in
1599    the default groups to obtain the atoms involved.
1601 .. mdp:: pull-group1-weights
1603    Optional relative weights which are multiplied with the masses of
1604    the atoms to give the total weight for the COM. The number should
1605    be 0, meaning all 1, or the number of atoms in the pull group.
1607 .. mdp:: pull-group1-pbcatom
1609    (0)
1610    The reference atom for the treatment of periodic boundary
1611    conditions inside the group (this has no effect on the treatment of
1612    the pbc between groups). This option is only important when the
1613    diameter of the pull group is larger than half the shortest box
1614    vector. For determining the COM, all atoms in the group are put at
1615    their periodic image which is closest to
1616    :mdp:`pull-group1-pbcatom`. A value of 0 means that the middle
1617    atom (number wise) is used. This parameter is not used with
1618    :mdp:`pull-group1-geometry` cylinder. A value of -1 turns on cosine
1619    weighting, which is useful for a group of molecules in a periodic
1620    system, *e.g.* a water slab (see Engin et al. J. Chem. Phys. B
1621    2010).
1623 .. mdp:: pull-coord1-type
1625    .. mdp-value:: umbrella
1627       Center of mass pulling using an umbrella potential between the
1628       reference group and one or more groups.
1630    .. mdp-value:: constraint
1632       Center of mass pulling using a constraint between the reference
1633       group and one or more groups. The setup is identical to the
1634       option umbrella, except for the fact that a rigid constraint is
1635       applied instead of a harmonic potential.
1637    .. mdp-value:: constant-force
1639       Center of mass pulling using a linear potential and therefore a
1640       constant force. For this option there is no reference position
1641       and therefore the parameters :mdp:`pull-coord1-init` and
1642       :mdp:`pull-coord1-rate` are not used.
1644    .. mdp-value:: flat-bottom
1646       At distances above :mdp:`pull-coord1-init` a harmonic potential
1647       is applied, otherwise no potential is applied.
1649    .. mdp-value:: flat-bottom-high
1651       At distances below :mdp:`pull-coord1-init` a harmonic potential
1652       is applied, otherwise no potential is applied.
1654    .. mdp-value:: external-potential
1656       An external potential that needs to be provided by another
1657       module.
1659 .. mdp:: pull-coord1-potential-provider
1661       The name of the external module that provides the potential for
1662       the case where :mdp:`pull-coord1-type` is external-potential.
1664 .. mdp:: pull-coord1-geometry
1666    .. mdp-value:: distance
1668       Pull along the vector connecting the two groups. Components can
1669       be selected with :mdp:`pull-coord1-dim`.
1671    .. mdp-value:: direction
1673       Pull in the direction of :mdp:`pull-coord1-vec`.
1675    .. mdp-value:: direction-periodic
1677       As :mdp-value:`direction`, but allows the distance to be larger
1678       than half the box size. With this geometry the box should not be
1679       dynamic (*e.g.* no pressure scaling) in the pull dimensions and
1680       the pull force is not added to virial.
1682    .. mdp-value:: direction-relative
1684       As :mdp-value:`direction`, but the pull vector is the vector
1685       that points from the COM of a third to the COM of a fourth pull
1686       group. This means that 4 groups need to be supplied in
1687       :mdp:`pull-coord1-groups`. Note that the pull force will give
1688       rise to a torque on the pull vector, which is turn leads to
1689       forces perpendicular to the pull vector on the two groups
1690       defining the vector. If you want a pull group to move between
1691       the two groups defining the vector, simply use the union of
1692       these two groups as the reference group.
1694    .. mdp-value:: cylinder
1696       Designed for pulling with respect to a layer where the reference
1697       COM is given by a local cylindrical part of the reference group.
1698       The pulling is in the direction of :mdp:`pull-coord1-vec`. From
1699       the first of the two groups in :mdp:`pull-coord1-groups` a
1700       cylinder is selected around the axis going through the COM of
1701       the second group with direction :mdp:`pull-coord1-vec` with
1702       radius :mdp:`pull-cylinder-r`. Weights of the atoms decrease
1703       continously to zero as the radial distance goes from 0 to
1704       :mdp:`pull-cylinder-r` (mass weighting is also used). The radial
1705       dependence gives rise to radial forces on both pull groups.
1706       Note that the radius should be smaller than half the box size.
1707       For tilted cylinders they should be even smaller than half the
1708       box size since the distance of an atom in the reference group
1709       from the COM of the pull group has both a radial and an axial
1710       component. This geometry is not supported with constraint
1711       pulling.
1713    .. mdp-value:: angle
1715       Pull along an angle defined by four groups. The angle is
1716       defined as the angle between two vectors: the vector connecting
1717       the COM of the first group to the COM of the second group and
1718       the vector connecting the COM of the third group to the COM of
1719       the fourth group.
1721    .. mdp-value:: angle-axis
1723       As :mdp-value:`angle` but the second vector is given by :mdp:`pull-coord1-vec`.
1724       Thus, only the two groups that define the first vector need to be given.
1726    .. mdp-value:: dihedral
1728       Pull along a dihedral angle defined by six groups. These pairwise
1729       define three vectors: the vector connecting the COM of group 1
1730       to the COM of group 2, the COM of group 3 to the COM of group 4,
1731       and the COM of group 5 to the COM group 6. The dihedral angle is
1732       then defined as the angle between two planes: the plane spanned by the
1733       the two first vectors and the plane spanned the two last vectors.
1736 .. mdp:: pull-coord1-groups
1738    The group indices on which this pull coordinate will operate.
1739    The number of group indices required is geometry dependent.
1740    The first index can be 0, in which case an
1741    absolute reference of :mdp:`pull-coord1-origin` is used. With an
1742    absolute reference the system is no longer translation invariant
1743    and one should think about what to do with the center of mass
1744    motion.
1746 .. mdp:: pull-coord1-dim
1748    (Y Y Y)
1749    Selects the dimensions that this pull coordinate acts on and that
1750    are printed to the output files when
1751    :mdp:`pull-print-components` = :mdp-value:`yes`. With
1752    :mdp:`pull-coord1-geometry` = :mdp-value:`distance`, only Cartesian
1753    components set to Y contribute to the distance. Thus setting this
1754    to Y Y N results in a distance in the x/y plane. With other
1755    geometries all dimensions with non-zero entries in
1756    :mdp:`pull-coord1-vec` should be set to Y, the values for other
1757    dimensions only affect the output.
1759 .. mdp:: pull-coord1-origin
1761    (0.0 0.0 0.0)
1762    The pull reference position for use with an absolute reference.
1764 .. mdp:: pull-coord1-vec
1766    (0.0 0.0 0.0)
1767    The pull direction. :ref:`gmx grompp` normalizes the vector.
1769 .. mdp:: pull-coord1-start
1771    .. mdp-value:: no
1773       do not modify :mdp:`pull-coord1-init`
1775    .. mdp-value:: yes
1777       add the COM distance of the starting conformation to
1778       :mdp:`pull-coord1-init`
1780 .. mdp:: pull-coord1-init
1782    (0.0) \[nm\] / \[deg\]
1783    The reference distance at t=0.
1785 .. mdp:: pull-coord1-rate
1787    (0) \[nm/ps\] / \[deg/ps\]
1788    The rate of change of the reference position.
1790 .. mdp:: pull-coord1-k
1792    (0) \[kJ mol-1 nm-2\] / \[kJ mol-1 nm-1\] / \[kJ mol-1 rad-2\] / \[kJ mol-1 rad-1\]
1793    The force constant. For umbrella pulling this is the harmonic force
1794    constant in kJ mol-1 nm-2 (or kJ mol-1 rad-2 for angles). For constant force pulling this is the
1795    force constant of the linear potential, and thus the negative (!)
1796    of the constant force in kJ mol-1 nm-1 (or kJ mol-1 rad-1 for angles).
1797    Note that for angles the force constant is expressed in terms of radians
1798    (while :mdp:`pull-coord1-init` and :mdp:`pull-coord1-rate` are expressed in degrees).
1800 .. mdp:: pull-coord1-kB
1802    (pull-k1) \[kJ mol-1 nm-2\] / \[kJ mol-1 nm-1\] / \[kJ mol-1 rad-2\] / \[kJ mol-1 rad-1\]
1803    As :mdp:`pull-coord1-k`, but for state B. This is only used when
1804    :mdp:`free-energy` is turned on. The force constant is then (1 -
1805    lambda) * :mdp:`pull-coord1-k` + lambda * :mdp:`pull-coord1-kB`.
1808 NMR refinement
1809 ^^^^^^^^^^^^^^
1811 .. mdp:: disre
1813    .. mdp-value:: no
1815       ignore distance restraint information in topology file
1817    .. mdp-value:: simple
1819       simple (per-molecule) distance restraints.
1821    .. mdp-value:: ensemble
1823       distance restraints over an ensemble of molecules in one
1824       simulation box. Normally, one would perform ensemble averaging
1825       over multiple subsystems, each in a separate box, using ``mdrun
1826       -multi``. Supply ``topol0.tpr``, ``topol1.tpr``, ... with
1827       different coordinates and/or velocities. The environment
1828       variable ``GMX_DISRE_ENSEMBLE_SIZE`` sets the number of systems
1829       within each ensemble (usually equal to the ``mdrun -multi``
1830       value).
1832 .. mdp:: disre-weighting
1834    .. mdp-value:: equal
1836       divide the restraint force equally over all atom pairs in the
1837       restraint
1839    .. mdp-value:: conservative
1841       the forces are the derivative of the restraint potential, this
1842       results in an weighting of the atom pairs to the reciprocal
1843       seventh power of the displacement. The forces are conservative
1844       when :mdp:`disre-tau` is zero.
1846 .. mdp:: disre-mixed
1848    .. mdp-value:: no
1850       the violation used in the calculation of the restraint force is
1851       the time-averaged violation
1853    .. mdp-value:: yes
1855       the violation used in the calculation of the restraint force is
1856       the square root of the product of the time-averaged violation
1857       and the instantaneous violation
1859 .. mdp:: disre-fc
1861    (1000) \[kJ mol-1 nm-2\]
1862    force constant for distance restraints, which is multiplied by a
1863    (possibly) different factor for each restraint given in the `fac`
1864    column of the interaction in the topology file.
1866 .. mdp:: disre-tau
1868    (0) \[ps\]
1869    time constant for distance restraints running average. A value of
1870    zero turns off time averaging.
1872 .. mdp:: nstdisreout
1874    (100) \[steps\]
1875    period between steps when the running time-averaged and
1876    instantaneous distances of all atom pairs involved in restraints
1877    are written to the energy file (can make the energy file very
1878    large)
1880 .. mdp:: orire
1882    .. mdp-value:: no
1884       ignore orientation restraint information in topology file
1886    .. mdp-value:: yes
1888       use orientation restraints, ensemble averaging can be performed
1889       with `mdrun -multi`
1891 .. mdp:: orire-fc
1893    (0) \[kJ mol\]
1894    force constant for orientation restraints, which is multiplied by a
1895    (possibly) different weight factor for each restraint, can be set
1896    to zero to obtain the orientations from a free simulation
1898 .. mdp:: orire-tau
1900    (0) \[ps\]
1901    time constant for orientation restraints running average. A value
1902    of zero turns off time averaging.
1904 .. mdp:: orire-fitgrp
1906    fit group for orientation restraining. This group of atoms is used
1907    to determine the rotation **R** of the system with respect to the
1908    reference orientation. The reference orientation is the starting
1909    conformation of the first subsystem. For a protein, backbone is a
1910    reasonable choice
1912 .. mdp:: nstorireout
1914    (100) \[steps\]
1915    period between steps when the running time-averaged and
1916    instantaneous orientations for all restraints, and the molecular
1917    order tensor are written to the energy file (can make the energy
1918    file very large)
1921 Free energy calculations
1922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1924 .. mdp:: free-energy
1926    .. mdp-value:: no
1928       Only use topology A.
1930    .. mdp-value:: yes
1932       Interpolate between topology A (lambda=0) to topology B
1933       (lambda=1) and write the derivative of the Hamiltonian with
1934       respect to lambda (as specified with :mdp:`dhdl-derivatives`),
1935       or the Hamiltonian differences with respect to other lambda
1936       values (as specified with foreign lambda) to the energy file
1937       and/or to ``dhdl.xvg``, where they can be processed by, for
1938       example :ref:`gmx bar`. The potentials, bond-lengths and angles
1939       are interpolated linearly as described in the manual. When
1940       :mdp:`sc-alpha` is larger than zero, soft-core potentials are
1941       used for the LJ and Coulomb interactions.
1943 .. mdp:: expanded
1945    Turns on expanded ensemble simulation, where the alchemical state
1946    becomes a dynamic variable, allowing jumping between different
1947    Hamiltonians. See the expanded ensemble options for controlling how
1948    expanded ensemble simulations are performed. The different
1949    Hamiltonians used in expanded ensemble simulations are defined by
1950    the other free energy options.
1952 .. mdp:: init-lambda
1954    (-1)
1955    starting value for lambda (float). Generally, this should only be
1956    used with slow growth (*i.e.* nonzero :mdp:`delta-lambda`). In
1957    other cases, :mdp:`init-lambda-state` should be specified
1958    instead. Must be greater than or equal to 0.
1960 .. mdp:: delta-lambda
1962    (0)
1963    increment per time step for lambda
1965 .. mdp:: init-lambda-state
1967    (-1)
1968    starting value for the lambda state (integer). Specifies which
1969    columm of the lambda vector (:mdp:`coul-lambdas`,
1970    :mdp:`vdw-lambdas`, :mdp:`bonded-lambdas`,
1971    :mdp:`restraint-lambdas`, :mdp:`mass-lambdas`,
1972    :mdp:`temperature-lambdas`, :mdp:`fep-lambdas`) should be
1973    used. This is a zero-based index: :mdp:`init-lambda-state` 0 means
1974    the first column, and so on.
1976 .. mdp:: fep-lambdas
1978    \[array\]
1979    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
1980    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
1981    steps. Values must be between 0 and 1. Free energy differences
1982    between different lambda values can then be determined with
1983    :ref:`gmx bar`. :mdp:`fep-lambdas` is different from the
1984    other -lambdas keywords because all components of the lambda vector
1985    that are not specified will use :mdp:`fep-lambdas` (including
1986    :mdp:`restraint-lambdas` and therefore the pull code restraints).
1988 .. mdp:: coul-lambdas
1990    \[array\]
1991    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
1992    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
1993    steps. Values must be between 0 and 1. Only the electrostatic
1994    interactions are controlled with this component of the lambda
1995    vector (and only if the lambda=0 and lambda=1 states have differing
1996    electrostatic interactions).
1998 .. mdp:: vdw-lambdas
2000    \[array\]
2001    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2002    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2003    steps. Values must be between 0 and 1. Only the van der Waals
2004    interactions are controlled with this component of the lambda
2005    vector.
2007 .. mdp:: bonded-lambdas
2009    \[array\]
2010    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2011    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2012    steps. Values must be between 0 and 1. Only the bonded interactions
2013    are controlled with this component of the lambda vector.
2015 .. mdp:: restraint-lambdas
2017    \[array\]
2018    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2019    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2020    steps. Values must be between 0 and 1. Only the restraint
2021    interactions: dihedral restraints, and the pull code restraints are
2022    controlled with this component of the lambda vector.
2024 .. mdp:: mass-lambdas
2026    \[array\]
2027    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2028    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2029    steps. Values must be between 0 and 1. Only the particle masses are
2030    controlled with this component of the lambda vector.
2032 .. mdp:: temperature-lambdas
2034    \[array\]
2035    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2036    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2037    steps. Values must be between 0 and 1. Only the temperatures
2038    controlled with this component of the lambda vector. Note that
2039    these lambdas should not be used for replica exchange, only for
2040    simulated tempering.
2042 .. mdp:: calc-lambda-neighbors
2044    (1)
2045    Controls the number of lambda values for which Delta H values will
2046    be calculated and written out, if :mdp:`init-lambda-state` has
2047    been set. A positive value will limit the number of lambda points
2048    calculated to only the nth neighbors of :mdp:`init-lambda-state`:
2049    for example, if :mdp:`init-lambda-state` is 5 and this parameter
2050    has a value of 2, energies for lambda points 3-7 will be calculated
2051    and writen out. A value of -1 means all lambda points will be
2052    written out. For normal BAR such as with :ref:`gmx bar`, a value of
2053    1 is sufficient, while for MBAR -1 should be used.
2055 .. mdp:: sc-alpha
2057    (0)
2058    the soft-core alpha parameter, a value of 0 results in linear
2059    interpolation of the LJ and Coulomb interactions
2061 .. mdp:: sc-r-power
2063    (6)
2064    the power of the radial term in the soft-core equation. Possible
2065    values are 6 and 48. 6 is more standard, and is the default. When
2066    48 is used, then sc-alpha should generally be much lower (between
2067    0.001 and 0.003).
2069 .. mdp:: sc-coul
2071    (no)
2072    Whether to apply the soft-core free energy interaction
2073    transformation to the Columbic interaction of a molecule. Default
2074    is no, as it is generally more efficient to turn off the Coulomic
2075    interactions linearly before turning off the van der Waals
2076    interactions. Note that it is only taken into account when lambda
2077    states are used, not with :mdp:`couple-lambda0` /
2078    :mdp:`couple-lambda1`, and you can still turn off soft-core
2079    interactions by setting :mdp:`sc-alpha` to 0.
2081 .. mdp:: sc-power
2083    (0)
2084    the power for lambda in the soft-core function, only the values 1
2085    and 2 are supported
2087 .. mdp:: sc-sigma
2089    (0.3) \[nm\]
2090    the soft-core sigma for particles which have a C6 or C12 parameter
2091    equal to zero or a sigma smaller than :mdp:`sc-sigma`
2093 .. mdp:: couple-moltype
2095    Here one can supply a molecule type (as defined in the topology)
2096    for calculating solvation or coupling free energies. There is a
2097    special option ``system`` that couples all molecule types in the
2098    system. This can be useful for equilibrating a system starting from
2099    (nearly) random coordinates. :mdp:`free-energy` has to be turned
2100    on. The Van der Waals interactions and/or charges in this molecule
2101    type can be turned on or off between lambda=0 and lambda=1,
2102    depending on the settings of :mdp:`couple-lambda0` and
2103    :mdp:`couple-lambda1`. If you want to decouple one of several
2104    copies of a molecule, you need to copy and rename the molecule
2105    definition in the topology.
2107 .. mdp:: couple-lambda0
2109    .. mdp-value:: vdw-q
2111       all interactions are on at lambda=0
2113    .. mdp-value:: vdw
2115       the charges are zero (no Coulomb interactions) at lambda=0
2117    .. mdp-value:: q
2119       the Van der Waals interactions are turned at lambda=0; soft-core
2120       interactions will be required to avoid singularities
2122    .. mdp-value:: none
2124       the Van der Waals interactions are turned off and the charges
2125       are zero at lambda=0; soft-core interactions will be required to
2126       avoid singularities.
2128 .. mdp:: couple-lambda1
2130    analogous to :mdp:`couple-lambda1`, but for lambda=1
2132 .. mdp:: couple-intramol
2134    .. mdp-value:: no
2136       All intra-molecular non-bonded interactions for moleculetype
2137       :mdp:`couple-moltype` are replaced by exclusions and explicit
2138       pair interactions. In this manner the decoupled state of the
2139       molecule corresponds to the proper vacuum state without
2140       periodicity effects.
2142    .. mdp-value:: yes
2144       The intra-molecular Van der Waals and Coulomb interactions are
2145       also turned on/off. This can be useful for partitioning
2146       free-energies of relatively large molecules, where the
2147       intra-molecular non-bonded interactions might lead to
2148       kinetically trapped vacuum conformations. The 1-4 pair
2149       interactions are not turned off.
2151 .. mdp:: nstdhdl
2153    (100)
2154    the frequency for writing dH/dlambda and possibly Delta H to
2155    dhdl.xvg, 0 means no ouput, should be a multiple of
2156    :mdp:`nstcalcenergy`.
2158 .. mdp:: dhdl-derivatives
2160    (yes)
2162    If yes (the default), the derivatives of the Hamiltonian with
2163    respect to lambda at each :mdp:`nstdhdl` step are written
2164    out. These values are needed for interpolation of linear energy
2165    differences with :ref:`gmx bar` (although the same can also be
2166    achieved with the right foreign lambda setting, that may not be as
2167    flexible), or with thermodynamic integration
2169 .. mdp:: dhdl-print-energy
2171    (no)
2173    Include either the total or the potential energy in the dhdl
2174    file. Options are 'no', 'potential', or 'total'. This information
2175    is needed for later free energy analysis if the states of interest
2176    are at different temperatures. If all states are at the same
2177    temperature, this information is not needed. 'potential' is useful
2178    in case one is using ``mdrun -rerun`` to generate the ``dhdl.xvg``
2179    file. When rerunning from an existing trajectory, the kinetic
2180    energy will often not be correct, and thus one must compute the
2181    residual free energy from the potential alone, with the kinetic
2182    energy component computed analytically.
2184 .. mdp:: separate-dhdl-file
2186    .. mdp-value:: yes
2188       The free energy values that are calculated (as specified with
2189       the foreign lambda and :mdp:`dhdl-derivatives` settings) are
2190       written out to a separate file, with the default name
2191       ``dhdl.xvg``. This file can be used directly with :ref:`gmx
2192       bar`.
2194    .. mdp-value:: no
2196       The free energy values are written out to the energy output file
2197       (``ener.edr``, in accumulated blocks at every :mdp:`nstenergy`
2198       steps), where they can be extracted with :ref:`gmx energy` or
2199       used directly with :ref:`gmx bar`.
2201 .. mdp:: dh-hist-size
2203    (0)
2204    If nonzero, specifies the size of the histogram into which the
2205    Delta H values (specified with foreign lambda) and the derivative
2206    dH/dl values are binned, and written to ener.edr. This can be used
2207    to save disk space while calculating free energy differences. One
2208    histogram gets written for each foreign lambda and two for the
2209    dH/dl, at every :mdp:`nstenergy` step. Be aware that incorrect
2210    histogram settings (too small size or too wide bins) can introduce
2211    errors. Do not use histograms unless you're certain you need it.
2213 .. mdp:: dh-hist-spacing
2215    (0.1)
2216    Specifies the bin width of the histograms, in energy units. Used in
2217    conjunction with :mdp:`dh-hist-size`. This size limits the
2218    accuracy with which free energies can be calculated. Do not use
2219    histograms unless you're certain you need it.
2222 Expanded Ensemble calculations
2223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2225 .. mdp:: nstexpanded
2227    The number of integration steps beween attempted moves changing the
2228    system Hamiltonian in expanded ensemble simulations. Must be a
2229    multiple of :mdp:`nstcalcenergy`, but can be greater or less than
2230    :mdp:`nstdhdl`.
2232 .. mdp:: lmc-stats
2234    .. mdp-value:: no
2236       No Monte Carlo in state space is performed.
2238    .. mdp-value:: metropolis-transition
2240       Uses the Metropolis weights to update the expanded ensemble
2241       weight of each state. Min{1,exp(-(beta_new u_new - beta_old
2242       u_old)}
2244    .. mdp-value:: barker-transition
2246       Uses the Barker transition critera to update the expanded
2247       ensemble weight of each state i, defined by exp(-beta_new
2248       u_new)/(exp(-beta_new u_new)+exp(-beta_old u_old))
2250    .. mdp-value:: wang-landau
2252       Uses the Wang-Landau algorithm (in state space, not energy
2253       space) to update the expanded ensemble weights.
2255    .. mdp-value:: min-variance
2257       Uses the minimum variance updating method of Escobedo et al. to
2258       update the expanded ensemble weights. Weights will not be the
2259       free energies, but will rather emphasize states that need more
2260       sampling to give even uncertainty.
2262 .. mdp:: lmc-mc-move
2264    .. mdp-value:: no
2266       No Monte Carlo in state space is performed.
2268    .. mdp-value:: metropolis-transition
2270       Randomly chooses a new state up or down, then uses the
2271       Metropolis critera to decide whether to accept or reject:
2272       Min{1,exp(-(beta_new u_new - beta_old u_old)}
2274    .. mdp-value:: barker-transition
2276       Randomly chooses a new state up or down, then uses the Barker
2277       transition critera to decide whether to accept or reject:
2278       exp(-beta_new u_new)/(exp(-beta_new u_new)+exp(-beta_old u_old))
2280    .. mdp-value:: gibbs
2282        Uses the conditional weights of the state given the coordinate
2283        (exp(-beta_i u_i) / sum_k exp(beta_i u_i) to decide which state
2284        to move to.
2286    .. mdp-value:: metropolized-gibbs
2288        Uses the conditional weights of the state given the coordinate
2289        (exp(-beta_i u_i) / sum_k exp(beta_i u_i) to decide which state
2290        to move to, EXCLUDING the current state, then uses a rejection
2291        step to ensure detailed balance. Always more efficient that
2292        Gibbs, though only marginally so in many situations, such as
2293        when only the nearest neighbors have decent phase space
2294        overlap.
2296 .. mdp:: lmc-seed
2298    (-1)
2299    random seed to use for Monte Carlo moves in state space. When
2300    :mdp:`lmc-seed` is set to -1, a pseudo random seed is us
2302 .. mdp:: mc-temperature
2304    Temperature used for acceptance/rejection for Monte Carlo moves. If
2305    not specified, the temperature of the simulation specified in the
2306    first group of :mdp:`ref-t` is used.
2308 .. mdp:: wl-ratio
2310    (0.8)
2311    The cutoff for the histogram of state occupancies to be reset, and
2312    the free energy incrementor to be changed from delta to delta *
2313    :mdp:`wl-scale`. If we define the Nratio = (number of samples at
2314    each histogram) / (average number of samples at each
2315    histogram). :mdp:`wl-ratio` of 0.8 means that means that the
2316    histogram is only considered flat if all Nratio > 0.8 AND
2317    simultaneously all 1/Nratio > 0.8.
2319 .. mdp:: wl-scale
2321    (0.8)
2322    Each time the histogram is considered flat, then the current value
2323    of the Wang-Landau incrementor for the free energies is multiplied
2324    by :mdp:`wl-scale`. Value must be between 0 and 1.
2326 .. mdp:: init-wl-delta
2328    (1.0)
2329    The initial value of the Wang-Landau incrementor in kT. Some value
2330    near 1 kT is usually most efficient, though sometimes a value of
2331    2-3 in units of kT works better if the free energy differences are
2332    large.
2334 .. mdp:: wl-oneovert
2336    (no)
2337    Set Wang-Landau incrementor to scale with 1/(simulation time) in
2338    the large sample limit. There is significant evidence that the
2339    standard Wang-Landau algorithms in state space presented here
2340    result in free energies getting 'burned in' to incorrect values
2341    that depend on the initial state. when :mdp:`wl-oneovert` is true,
2342    then when the incrementor becomes less than 1/N, where N is the
2343    mumber of samples collected (and thus proportional to the data
2344    collection time, hence '1 over t'), then the Wang-Lambda
2345    incrementor is set to 1/N, decreasing every step. Once this occurs,
2346    :mdp:`wl-ratio` is ignored, but the weights will still stop
2347    updating when the equilibration criteria set in
2348    :mdp:`lmc-weights-equil` is achieved.
2350 .. mdp:: lmc-repeats
2352    (1)
2353    Controls the number of times that each Monte Carlo swap type is
2354    performed each iteration. In the limit of large numbers of Monte
2355    Carlo repeats, then all methods converge to Gibbs sampling. The
2356    value will generally not need to be different from 1.
2358 .. mdp:: lmc-gibbsdelta
2360    (-1)
2361    Limit Gibbs sampling to selected numbers of neighboring states. For
2362    Gibbs sampling, it is sometimes inefficient to perform Gibbs
2363    sampling over all of the states that are defined. A positive value
2364    of :mdp:`lmc-gibbsdelta` means that only states plus or minus
2365    :mdp:`lmc-gibbsdelta` are considered in exchanges up and down. A
2366    value of -1 means that all states are considered. For less than 100
2367    states, it is probably not that expensive to include all states.
2369 .. mdp:: lmc-forced-nstart
2371    (0)
2372    Force initial state space sampling to generate weights. In order to
2373    come up with reasonable initial weights, this setting allows the
2374    simulation to drive from the initial to the final lambda state,
2375    with :mdp:`lmc-forced-nstart` steps at each state before moving on
2376    to the next lambda state. If :mdp:`lmc-forced-nstart` is
2377    sufficiently long (thousands of steps, perhaps), then the weights
2378    will be close to correct. However, in most cases, it is probably
2379    better to simply run the standard weight equilibration algorithms.
2381 .. mdp:: nst-transition-matrix
2383    (-1)
2384    Frequency of outputting the expanded ensemble transition matrix. A
2385    negative number means it will only be printed at the end of the
2386    simulation.
2388 .. mdp:: symmetrized-transition-matrix
2390    (no)
2391    Whether to symmetrize the empirical transition matrix. In the
2392    infinite limit the matrix will be symmetric, but will diverge with
2393    statistical noise for short timescales. Forced symmetrization, by
2394    using the matrix T_sym = 1/2 (T + transpose(T)), removes problems
2395    like the existence of (small magnitude) negative eigenvalues.
2397 .. mdp:: mininum-var-min
2399    (100)
2400    The min-variance strategy (option of :mdp:`lmc-stats` is only
2401    valid for larger number of samples, and can get stuck if too few
2402    samples are used at each state. :mdp:`mininum-var-min` is the
2403    minimum number of samples that each state that are allowed before
2404    the min-variance strategy is activated if selected.
2406 .. mdp:: init-lambda-weights
2408    The initial weights (free energies) used for the expanded ensemble
2409    states. Default is a vector of zero weights. format is similar to
2410    the lambda vector settings in :mdp:`fep-lambdas`, except the
2411    weights can be any floating point number. Units are kT. Its length
2412    must match the lambda vector lengths.
2414 .. mdp:: lmc-weights-equil
2416    .. mdp-value:: no
2418       Expanded ensemble weights continue to be updated throughout the
2419       simulation.
2421    .. mdp-value:: yes
2423       The input expanded ensemble weights are treated as equilibrated,
2424       and are not updated throughout the simulation.
2426    .. mdp-value:: wl-delta
2428       Expanded ensemble weight updating is stopped when the
2429       Wang-Landau incrementor falls below this value.
2431    .. mdp-value:: number-all-lambda
2433       Expanded ensemble weight updating is stopped when the number of
2434       samples at all of the lambda states is greater than this value.
2436    .. mdp-value:: number-steps
2438       Expanded ensemble weight updating is stopped when the number of
2439       steps is greater than the level specified by this value.
2441    .. mdp-value:: number-samples
2443       Expanded ensemble weight updating is stopped when the number of
2444       total samples across all lambda states is greater than the level
2445       specified by this value.
2447    .. mdp-value:: count-ratio
2449       Expanded ensemble weight updating is stopped when the ratio of
2450       samples at the least sampled lambda state and most sampled
2451       lambda state greater than this value.
2453 .. mdp:: simulated-tempering
2455    (no)
2456    Turn simulated tempering on or off. Simulated tempering is
2457    implemented as expanded ensemble sampling with different
2458    temperatures instead of different Hamiltonians.
2460 .. mdp:: sim-temp-low
2462    (300) \[K\]
2463    Low temperature for simulated tempering.
2465 .. mdp:: sim-temp-high
2467    (300) \[K\]
2468    High temperature for simulated tempering.
2470 .. mdp:: simulated-tempering-scaling
2472    Controls the way that the temperatures at intermediate lambdas are
2473    calculated from the :mdp:`temperature-lambdas` part of the lambda
2474    vector.
2476    .. mdp-value:: linear
2478       Linearly interpolates the temperatures using the values of
2479       :mdp:`temperature-lambdas`, *i.e.* if :mdp:`sim-temp-low`
2480       =300, :mdp:`sim-temp-high` =400, then lambda=0.5 correspond to
2481       a temperature of 350. A nonlinear set of temperatures can always
2482       be implemented with uneven spacing in lambda.
2484    .. mdp-value:: geometric
2486       Interpolates temperatures geometrically between
2487       :mdp:`sim-temp-low` and :mdp:`sim-temp-high`. The i:th state
2488       has temperature :mdp:`sim-temp-low` * (:mdp:`sim-temp-high` /
2489       :mdp:`sim-temp-low`) raised to the power of
2490       (i/(ntemps-1)). This should give roughly equal exchange for
2491       constant heat capacity, though of course things simulations that
2492       involve protein folding have very high heat capacity peaks.
2494    .. mdp-value:: exponential
2496       Interpolates temperatures exponentially between
2497       :mdp:`sim-temp-low` and :mdp:`sim-temp-high`. The i:th state
2498       has temperature :mdp:`sim-temp-low` + (:mdp:`sim-temp-high` -
2499       :mdp:`sim-temp-low`)*((exp(:mdp:`temperature-lambdas`
2500       (i))-1)/(exp(1.0)-i)).
2503 Non-equilibrium MD
2504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2506 .. mdp:: acc-grps
2508    groups for constant acceleration (*e.g.* ``Protein Sol``) all atoms
2509    in groups Protein and Sol will experience constant acceleration as
2510    specified in the :mdp:`accelerate` line
2512 .. mdp:: accelerate
2514    (0) \[nm ps^-2\]
2515    acceleration for :mdp:`acc-grps`; x, y and z for each group
2516    (*e.g.* ``0.1 0.0 0.0 -0.1 0.0 0.0`` means that first group has
2517    constant acceleration of 0.1 nm ps-2 in X direction, second group
2518    the opposite).
2520 .. mdp:: freezegrps
2522    Groups that are to be frozen (*i.e.* their X, Y, and/or Z position
2523    will not be updated; *e.g.* ``Lipid SOL``). :mdp:`freezedim`
2524    specifies for which dimension the freezing applies. To avoid
2525    spurious contibrutions to the virial and pressure due to large
2526    forces between completely frozen atoms you need to use energy group
2527    exclusions, this also saves computing time. Note that coordinates
2528    of frozen atoms are not scaled by pressure-coupling algorithms.
2530 .. mdp:: freezedim
2532    dimensions for which groups in :mdp:`freezegrps` should be frozen,
2533    specify `Y` or `N` for X, Y and Z and for each group (*e.g.* ``Y Y
2534    N N N N`` means that particles in the first group can move only in
2535    Z direction. The particles in the second group can move in any
2536    direction).
2538 .. mdp:: cos-acceleration
2540    (0) \[nm ps^-2\]
2541    the amplitude of the acceleration profile for calculating the
2542    viscosity. The acceleration is in the X-direction and the magnitude
2543    is :mdp:`cos-acceleration` cos(2 pi z/boxheight). Two terms are
2544    added to the energy file: the amplitude of the velocity profile and
2545    1/viscosity.
2547 .. mdp:: deform
2549    (0 0 0 0 0 0) \[nm ps-1\]
2550    The velocities of deformation for the box elements: a(x) b(y) c(z)
2551    b(x) c(x) c(y). Each step the box elements for which :mdp:`deform`
2552    is non-zero are calculated as: box(ts)+(t-ts)*deform, off-diagonal
2553    elements are corrected for periodicity. The coordinates are
2554    transformed accordingly. Frozen degrees of freedom are (purposely)
2555    also transformed. The time ts is set to t at the first step and at
2556    steps at which x and v are written to trajectory to ensure exact
2557    restarts. Deformation can be used together with semiisotropic or
2558    anisotropic pressure coupling when the appropriate
2559    compressibilities are set to zero. The diagonal elements can be
2560    used to strain a solid. The off-diagonal elements can be used to
2561    shear a solid or a liquid.
2564 Electric fields
2565 ^^^^^^^^^^^^^^^
2567 .. mdp:: E-x ; E-y ; E-z
2569    If you want to use an electric field in a direction, enter 3
2570    numbers after the appropriate E-direction, the first number: the
2571    number of cosines, only 1 is implemented (with frequency 0) so
2572    enter 1, the second number: the strength of the electric field in V
2573    nm^-1, the third number: the phase of the cosine, you can enter any
2574    number here since a cosine of frequency zero has no phase.
2576 .. mdp:: E-xt; E-yt; E-zt
2578    Here you can specify a pulsed alternating electric field. The field
2579    has the form of a gaussian laser pulse:
2581    E(t) = E0 exp ( -(t-t0)^2/(2 sigma^2) ) cos(omega (t-t0))
2583    For example, the four parameters for direction x are set in the
2584    three fields of :mdp:`E-x` and :mdp:`E-xt` like
2586    E-x  = 1 E0 0
2588    E-xt = omega t0 sigma
2590    In the special case that sigma = 0, the exponential term is omitted
2591    and only the cosine term is used.
2593    More details in Carl Caleman and David van der Spoel: Picosecond
2594    Melting of Ice by an Infrared Laser Pulse - A Simulation Study
2595    Angew. Chem. Intl. Ed. 47 pp. 14 17-1420 (2008)
2599 Mixed quantum/classical molecular dynamics
2600 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2602 .. MDP:: QMMM
2604    .. mdp-value:: no
2606       No QM/MM.
2608    .. mdp-value:: yes
2610       Do a QM/MM simulation. Several groups can be described at
2611       different QM levels separately. These are specified in the
2612       :mdp:`QMMM-grps` field separated by spaces. The level of *ab
2613       initio* theory at which the groups are described is specified by
2614       :mdp:`QMmethod` and :mdp:`QMbasis` Fields. Describing the
2615       groups at different levels of theory is only possible with the
2616       ONIOM QM/MM scheme, specified by :mdp:`QMMMscheme`.
2618 .. mdp:: QMMM-grps
2620    groups to be descibed at the QM level
2622 .. mdp:: QMMMscheme
2624    .. mdp-value:: normal
2626       normal QM/MM. There can only be one :mdp:`QMMM-grps` that is
2627       modelled at the :mdp:`QMmethod` and :mdp:`QMbasis` level of
2628       *ab initio* theory. The rest of the system is described at the
2629       MM level. The QM and MM subsystems interact as follows: MM point
2630       charges are included in the QM one-electron hamiltonian and all
2631       Lennard-Jones interactions are described at the MM level.
2633    .. mdp-value:: ONIOM
2635       The interaction between the subsystem is described using the
2636       ONIOM method by Morokuma and co-workers. There can be more than
2637       one :mdp:`QMMM-grps` each modeled at a different level of QM
2638       theory (:mdp:`QMmethod` and :mdp:`QMbasis`).
2640 .. mdp:: QMmethod
2642    (RHF)
2643    Method used to compute the energy and gradients on the QM
2644    atoms. Available methods are AM1, PM3, RHF, UHF, DFT, B3LYP, MP2,
2645    CASSCF, and MMVB. For CASSCF, the number of electrons and orbitals
2646    included in the active space is specified by :mdp:`CASelectrons`
2647    and :mdp:`CASorbitals`.
2649 .. mdp:: QMbasis
2651    (STO-3G)
2652    Basis set used to expand the electronic wavefuntion. Only Gaussian
2653    basis sets are currently available, *i.e.* ``STO-3G, 3-21G, 3-21G*,
2654    3-21+G*, 6-21G, 6-31G, 6-31G*, 6-31+G*,`` and ``6-311G``.
2656 .. mdp:: QMcharge
2658    (0) \[integer\]
2659    The total charge in `e` of the :mdp:`QMMM-grps`. In case there are
2660    more than one :mdp:`QMMM-grps`, the total charge of each ONIOM
2661    layer needs to be specified separately.
2663 .. mdp:: QMmult
2665    (1) \[integer\]
2666    The multiplicity of the :mdp:`QMMM-grps`. In case there are more
2667    than one :mdp:`QMMM-grps`, the multiplicity of each ONIOM layer
2668    needs to be specified separately.
2670 .. mdp:: CASorbitals
2672    (0) \[integer\]
2673    The number of orbitals to be included in the active space when
2674    doing a CASSCF computation.
2676 .. mdp:: CASelectrons
2678    (0) \[integer\]
2679    The number of electrons to be included in the active space when
2680    doing a CASSCF computation.
2682 .. MDP:: SH
2684    .. mdp-value:: no
2686       No surface hopping. The system is always in the electronic
2687       ground-state.
2689    .. mdp-value:: yes
2691       Do a QM/MM MD simulation on the excited state-potential energy
2692       surface and enforce a *diabatic* hop to the ground-state when
2693       the system hits the conical intersection hyperline in the course
2694       the simulation. This option only works in combination with the
2695       CASSCF method.
2698 Implicit solvent
2699 ^^^^^^^^^^^^^^^^
2701 .. mdp:: implicit-solvent
2703    .. mdp-value:: no
2705       No implicit solvent
2707    .. mdp-value:: GBSA
2709       Do a simulation with implicit solvent using the Generalized Born
2710       formalism. Three different methods for calculating the Born
2711       radii are available, Still, HCT and OBC. These are specified
2712       with the :mdp:`gb-algorithm` field. The non-polar solvation is
2713       specified with the :mdp:`sa-algorithm` field.
2715 .. mdp:: gb-algorithm
2717    .. mdp-value:: Still
2719       Use the Still method to calculate the Born radii
2721    .. mdp-value:: HCT
2723       Use the Hawkins-Cramer-Truhlar method to calculate the Born
2724       radii
2726    .. mdp-value:: OBC
2728       Use the Onufriev-Bashford-Case method to calculate the Born
2729       radii
2731 .. mdp:: nstgbradii
2733    (1) \[steps\]
2734    Frequency to (re)-calculate the Born radii. For most practial
2735    purposes, setting a value larger than 1 violates energy
2736    conservation and leads to unstable trajectories.
2738 .. mdp:: rgbradii
2740    (1.0) \[nm\]
2741    Cut-off for the calculation of the Born radii. Currently must be
2742    equal to rlist
2744 .. mdp:: gb-epsilon-solvent
2746    (80)
2747    Dielectric constant for the implicit solvent
2749 .. mdp:: gb-saltconc
2751    (0) \[M\]
2752    Salt concentration for implicit solvent models, currently not used
2754 .. mdp:: gb-obc-alpha
2755 .. mdp:: gb-obc-beta
2756 .. mdp:: gb-obc-gamma
2758    Scale factors for the OBC model. Default values of 1, 0.78 and 4.85
2759    respectively are for OBC(II). Values for OBC(I) are 0.8, 0 and 2.91
2760    respectively
2762 .. mdp:: gb-dielectric-offset
2764    (0.009) \[nm\]
2765    Distance for the di-electric offset when calculating the Born
2766    radii. This is the offset between the center of each atom the
2767    center of the polarization energy for the corresponding atom
2769 .. mdp:: sa-algorithm
2771    .. mdp-value:: Ace-approximation
2773       Use an Ace-type approximation
2775    .. mdp-value:: None
2777       No non-polar solvation calculation done. For GBSA only the polar
2778       part gets calculated
2780 .. mdp:: sa-surface-tension
2782    \[kJ mol-1 nm-2\]
2783    Default value for surface tension with SA algorithms. The default
2784    value is -1; Note that if this default value is not changed it will
2785    be overridden by :ref:`gmx grompp` using values that are specific
2786    for the choice of radii algorithm (0.0049 kcal/mol/Angstrom^2 for
2787    Still, 0.0054 kcal/mol/Angstrom2 for HCT/OBC) Setting it to 0 will
2788    while using an sa-algorithm other than None means no non-polar
2789    calculations are done.
2792 Computational Electrophysiology
2793 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2794 Use these options to switch on and control ion/water position exchanges in "Computational
2795 Electrophysiology" simulation setups. (See the `reference manual`_ for details).
2797 .. mdp:: swapcoords
2799    .. mdp-value:: no
2801       Do not enable ion/water position exchanges.
2803    .. mdp-value:: X ; Y ; Z
2805       Allow for ion/water position exchanges along the chosen direction.
2806       In a typical setup with the membranes parallel to the x-y plane,
2807       ion/water pairs need to be exchanged in Z direction to sustain the
2808       requested ion concentrations in the compartments.
2810 .. mdp:: swap-frequency
2812    (1) The swap attempt frequency, i.e. every how many time steps the ion counts
2813    per compartment are determined and exchanges made if necessary.
2814    Normally it is not necessary to check at every time step.
2815    For typical Computational Electrophysiology setups, a value of about 100 is
2816    sufficient and yields a negligible performance impact.
2818 .. mdp:: split-group0
2820    Name of the index group of the membrane-embedded part of channel #0.
2821    The center of mass of these atoms defines one of the compartment boundaries
2822    and should be chosen such that it is near the center of the membrane.
2824 .. mdp:: split-group1
2826    Channel #1 defines the position of the other compartment boundary.
2828 .. mdp:: massw-split0
2830    (no) Defines whether or not mass-weighting is used to calculate the split group center.
2832    .. mdp-value:: no
2834       Use the geometrical center.
2836    .. mdp-value:: yes
2838       Use the center of mass.
2840 .. mdp:: massw-split1
2842    (no) As above, but for split-group #1.
2844 .. mdp:: solvent-group
2846    Name of the index group of solvent molecules.
2848 .. mdp:: coupl-steps
2850    (\10) Average the number of ions per compartment over these many swap attempt steps.
2851    This can be used to prevent that ions near a compartment boundary
2852    (diffusing through a channel, e.g.) lead to unwanted back and forth swaps.
2854 .. mdp:: iontypes
2856    (1) The number of different ion types to be controlled. These are during the
2857    simulation exchanged with solvent molecules to reach the desired reference numbers.
2859 .. mdp:: iontype0-name
2861    Name of the first ion type.
2863 .. mdp:: iontype0-in-A
2865    (-1) Requested (=reference) number of ions of type 0 in compartment A.
2866    The default value of -1 means: use the number of ions as found in time step 0
2867    as reference value.
2869 .. mdp:: iontype0-in-B
2871    (-1) Reference number of ions of type 0 for compartment B.
2873 .. mdp:: bulk-offsetA
2875    (0.0) Offset of the first swap layer from the compartment A midplane.
2876    By default (i.e. bulk offset = 0.0), ion/water exchanges happen between layers
2877    at maximum distance (= bulk concentration) to the split group layers. However,
2878    an offset b (-1.0 < b < +1.0) can be specified to offset the bulk layer from the middle at 0.0
2879    towards one of the compartment-partitioning layers (at +/- 1.0).
2881 .. mdp:: bulk-offsetB
2883    (0.0) Offset of the other swap layer from the compartment B midplane.
2886 .. mdp:: threshold
2888    (\1) Only swap ions if threshold difference to requested count is reached.
2890 .. mdp:: cyl0-r
2892    (2.0) \[nm\] Radius of the split cylinder #0.
2893    Two split cylinders (mimicking the channel pores) can optionally be defined
2894    relative to the center of the split group. With the help of these cylinders
2895    it can be counted which ions have passed which channel. The split cylinder
2896    definition has no impact on whether or not ion/water swaps are done.
2898 .. mdp:: cyl0-up
2900    (1.0) \[nm\] Upper extension of the split cylinder #0.
2902 .. mdp:: cyl0-down
2904    (1.0) \[nm\] Lower extension of the split cylinder #0.
2906 .. mdp:: cyl1-r
2908    (2.0) \[nm\] Radius of the split cylinder #1.
2910 .. mdp:: cyl1-up
2912    (1.0) \[nm\] Upper extension of the split cylinder #1.
2914 .. mdp:: cyl1-down
2916    (1.0) \[nm\] Lower extension of the split cylinder #1.
2919 User defined thingies
2920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2922 .. mdp:: user1-grps
2923 .. mdp:: user2-grps
2924 .. mdp:: userint1 (0)
2925 .. mdp:: userint2 (0)
2926 .. mdp:: userint3 (0)
2927 .. mdp:: userint4 (0)
2928 .. mdp:: userreal1 (0)
2929 .. mdp:: userreal2 (0)
2930 .. mdp:: userreal3 (0)
2931 .. mdp:: userreal4 (0)
2933    These you can use if you modify code. You can pass integers and
2934    reals and groups to your subroutine. Check the inputrec definition
2935    in ``src/gromacs/mdtypes/inputrec.h``
2937 Removed features
2938 ^^^^^^^^^^^^^^^^
2940 This feature has been removed from |Gromacs|, but so that old
2941 :ref:`mdp` and :ref:`tpr` files cannot be mistakenly misused, we still
2942 parse this option. :ref:`gmx grompp` and :ref:`gmx mdrun` will issue a
2943 fatal error if this is set.
2945 .. mdp:: adress
2947    (no)
2949 .. _reference manual: gmx-manual-parent-dir_