Clarify use of tau-p and pcoupltype
[gromacs.git] / docs / user-guide / mdp-options.rst
blob237cd72c55cae1496036e601107a9907890adb1c
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:: sd2
106       This used to be the default sd integrator, but is now
107       deprecated. Four Gaussian random numbers are required per
108       coordinate per step. With constraints, the temperature will be
109       slightly too high.
111    .. mdp-value:: bd
113       An Euler integrator for Brownian or position Langevin dynamics,
114       the velocity is the force divided by a friction coefficient
115       (:mdp:`bd-fric`) plus random thermal noise (:mdp:`ref-t`). When
116       :mdp:`bd-fric` is 0, the friction coefficient for each particle
117       is calculated as mass/ :mdp:`tau-t`, as for the integrator
118       :mdp-value:`integrator=sd`. The random generator is initialized
119       with :mdp:`ld-seed`.
121    .. mdp-value:: steep
123       A steepest descent algorithm for energy minimization. The
124       maximum step size is :mdp:`emstep`, the tolerance is
125       :mdp:`emtol`.
127    .. mdp-value:: cg
129       A conjugate gradient algorithm for energy minimization, the
130       tolerance is :mdp:`emtol`. CG is more efficient when a steepest
131       descent step is done every once in a while, this is determined
132       by :mdp:`nstcgsteep`. For a minimization prior to a normal mode
133       analysis, which requires a very high accuracy, |Gromacs| should be
134       compiled in double precision.
136    .. mdp-value:: l-bfgs
138       A quasi-Newtonian algorithm for energy minimization according to
139       the low-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno approach. In
140       practice this seems to converge faster than Conjugate Gradients,
141       but due to the correction steps necessary it is not (yet)
142       parallelized.
144    .. mdp-value:: nm
146       Normal mode analysis is performed on the structure in the :ref:`tpr`
147       file.  |Gromacs| should be compiled in double precision.
149    .. mdp-value:: tpi
151       Test particle insertion. The last molecule in the topology is
152       the test particle. A trajectory must be provided to ``mdrun
153       -rerun``. This trajectory should not contain the molecule to be
154       inserted. Insertions are performed :mdp:`nsteps` times in each
155       frame at random locations and with random orientiations of the
156       molecule. When :mdp:`nstlist` is larger than one,
157       :mdp:`nstlist` insertions are performed in a sphere with radius
158       :mdp:`rtpi` around a the same random location using the same
159       neighborlist (and the same long-range energy when :mdp:`rvdw`
160       or :mdp:`rcoulomb` > :mdp:`rlist`, which is only allowed for
161       single-atom molecules). Since neighborlist construction is
162       expensive, one can perform several extra insertions with the
163       same list almost for free. The random seed is set with
164       :mdp:`ld-seed`. The temperature for the Boltzmann weighting is
165       set with :mdp:`ref-t`, this should match the temperature of the
166       simulation of the original trajectory. Dispersion correction is
167       implemented correctly for TPI. All relevant quantities are
168       written to the file specified with ``mdrun -tpi``. The
169       distribution of insertion energies is written to the file
170       specified with ``mdrun -tpid``. No trajectory or energy file is
171       written. Parallel TPI gives identical results to single-node
172       TPI. For charged molecules, using PME with a fine grid is most
173       accurate and also efficient, since the potential in the system
174       only needs to be calculated once per frame.
176    .. mdp-value:: tpic
178       Test particle insertion into a predefined cavity location. The
179       procedure is the same as for :mdp-value:`integrator=tpi`, except
180       that one coordinate extra is read from the trajectory, which is
181       used as the insertion location. The molecule to be inserted
182       should be centered at 0,0,0. |Gromacs| does not do this for you,
183       since for different situations a different way of centering
184       might be optimal. Also :mdp:`rtpi` sets the radius for the
185       sphere around this location. Neighbor searching is done only
186       once per frame, :mdp:`nstlist` is not used. Parallel
187       :mdp-value:`integrator=tpic` gives identical results to
188       single-rank :mdp-value:`integrator=tpic`.
190 .. mdp:: tinit
192         (0) \[ps\]
193         starting time for your run (only makes sense for time-based
194         integrators)
196 .. mdp:: dt
198         (0.001) \[ps\]
199         time step for integration (only makes sense for time-based
200         integrators)
202 .. mdp:: nsteps
204         (0)
205         maximum number of steps to integrate or minimize, -1 is no
206         maximum
208 .. mdp:: init-step
210         (0)
211         The starting step. The time at an step i in a run is
212         calculated as: t = :mdp:`tinit` + :mdp:`dt` *
213         (:mdp:`init-step` + i). The free-energy lambda is calculated
214         as: lambda = :mdp:`init-lambda` + :mdp:`delta-lambda` *
215         (:mdp:`init-step` + i). Also non-equilibrium MD parameters can
216         depend on the step number. Thus for exact restarts or redoing
217         part of a run it might be necessary to set :mdp:`init-step` to
218         the step number of the restart frame. :ref:`gmx convert-tpr`
219         does this automatically.
221 .. mdp:: comm-mode
223    .. mdp-value:: Linear
225       Remove center of mass translation
227    .. mdp-value:: Angular
229       Remove center of mass translation and rotation around the center of mass
231    .. mdp-value:: None
233       No restriction on the center of mass motion
235 .. mdp:: nstcomm
237    (100) \[steps\]
238    frequency for center of mass motion removal
240 .. mdp:: comm-grps
242    group(s) for center of mass motion removal, default is the whole
243    system
246 Langevin dynamics
247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
249 .. mdp:: bd-fric
251    (0) \[amu ps-1\]
252    Brownian dynamics friction coefficient. When :mdp:`bd-fric` is 0,
253    the friction coefficient for each particle is calculated as mass/
254    :mdp:`tau-t`.
256 .. mdp:: ld-seed
258    (-1) \[integer\]
259    used to initialize random generator for thermal noise for
260    stochastic and Brownian dynamics. When :mdp:`ld-seed` is set to -1,
261    a pseudo random seed is used. When running BD or SD on multiple
262    processors, each processor uses a seed equal to :mdp:`ld-seed` plus
263    the processor number.
266 Energy minimization
267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
269 .. mdp:: emtol
271    (10.0) \[kJ mol-1 nm-1\]
272    the minimization is converged when the maximum force is smaller
273    than this value
275 .. mdp:: emstep
277    (0.01) \[nm\]
278    initial step-size
280 .. mdp:: nstcgsteep
282    (1000) \[steps\]
283    frequency of performing 1 steepest descent step while doing
284    conjugate gradient energy minimization.
286 .. mdp:: nbfgscorr
288    (10)
289    Number of correction steps to use for L-BFGS minimization. A higher
290    number is (at least theoretically) more accurate, but slower.
293 Shell Molecular Dynamics
294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
296 When shells or flexible constraints are present in the system the
297 positions of the shells and the lengths of the flexible constraints
298 are optimized at every time step until either the RMS force on the
299 shells and constraints is less than :mdp:`emtol`, or a maximum number
300 of iterations :mdp:`niter` has been reached. Minimization is converged
301 when the maximum force is smaller than :mdp:`emtol`. For shell MD this
302 value should be 1.0 at most.
304 .. mdp:: niter
306    (20)
307    maximum number of iterations for optimizing the shell positions and
308    the flexible constraints.
310 .. mdp:: fcstep
312    (0) \[ps^2\]
313    the step size for optimizing the flexible constraints. Should be
314    chosen as mu/(d2V/dq2) where mu is the reduced mass of two
315    particles in a flexible constraint and d2V/dq2 is the second
316    derivative of the potential in the constraint direction. Hopefully
317    this number does not differ too much between the flexible
318    constraints, as the number of iterations and thus the runtime is
319    very sensitive to fcstep. Try several values!
322 Test particle insertion
323 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
325 .. mdp:: rtpi
327    (0.05) \[nm\]
328    the test particle insertion radius, see integrators
329    :mdp-value:`integrator=tpi` and :mdp-value:`integrator=tpic`
332 Output control
333 ^^^^^^^^^^^^^^
335 .. mdp:: nstxout
337    (0) \[steps\]
338    number of steps that elapse between writing coordinates to output
339    trajectory file, the last coordinates are always written
341 .. mdp:: nstvout
343    (0) \[steps\]
344    number of steps that elapse between writing velocities to output
345    trajectory, the last velocities are always written
347 .. mdp:: nstfout
349    (0) \[steps\]
350    number of steps that elapse between writing forces to output
351    trajectory.
353 .. mdp:: nstlog
355    (1000) \[steps\]
356    number of steps that elapse between writing energies to the log
357    file, the last energies are always written
359 .. mdp:: nstcalcenergy
361    (100)
362    number of steps that elapse between calculating the energies, 0 is
363    never. This option is only relevant with dynamics. With a
364    twin-range cut-off setup :mdp:`nstcalcenergy` should be equal to
365    or a multiple of :mdp:`nstlist`. This option affects the
366    performance in parallel simulations, because calculating energies
367    requires global communication between all processes which can
368    become a bottleneck at high parallelization.
370 .. mdp:: nstenergy
372    (1000) \[steps\]
373    number of steps that else between writing energies to energy file,
374    the last energies are always written, should be a multiple of
375    :mdp:`nstcalcenergy`. Note that the exact sums and fluctuations
376    over all MD steps modulo :mdp:`nstcalcenergy` are stored in the
377    energy file, so :ref:`gmx energy` can report exact energy averages
378    and fluctuations also when :mdp:`nstenergy` > 1
380 .. mdp:: nstxout-compressed
382    (0) \[steps\]
383    number of steps that elapse between writing position coordinates
384    using lossy compression
386 .. mdp:: compressed-x-precision
388    (1000) \[real\]
389    precision with which to write to the compressed trajectory file
391 .. mdp:: compressed-x-grps
393    group(s) to write to the compressed trajectory file, by default the
394    whole system is written (if :mdp:`nstxout-compressed` > 0)
396 .. mdp:: energygrps
398    group(s) for which to write to write short-ranged non-bonded
399    potential energies to the energy file (not supported on GPUs)
402 Neighbor searching
403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
405 .. mdp:: cutoff-scheme
407    .. mdp-value:: Verlet
409       Generate a pair list with buffering. The buffer size is
410       automatically set based on :mdp:`verlet-buffer-tolerance`,
411       unless this is set to -1, in which case :mdp:`rlist` will be
412       used. This option has an explicit, exact cut-off at :mdp:`rvdw`
413       equal to :mdp:`rcoulomb`. Currently only cut-off,
414       reaction-field, PME electrostatics and plain LJ are
415       supported. Some :ref:`gmx mdrun` functionality is not yet
416       supported with the :mdp:`Verlet` scheme, but :ref:`gmx grompp`
417       checks for this. Native GPU acceleration is only supported with
418       :mdp:`Verlet`. With GPU-accelerated PME or with separate PME
419       ranks, :ref:`gmx mdrun` will automatically tune the CPU/GPU load
420       balance by scaling :mdp:`rcoulomb` and the grid spacing. This
421       can be turned off with ``mdrun -notunepme``. :mdp:`Verlet` is
422       faster than :mdp:`group` when there is no water, or if
423       :mdp:`group` would use a pair-list buffer to conserve energy.
425    .. mdp-value:: group
427       Generate a pair list for groups of atoms. These groups
428       correspond to the charge groups in the topology. This was the
429       only cut-off treatment scheme before version 4.6, and is
430       **deprecated in |gmx-version|**. There is no explicit buffering of
431       the pair list. This enables efficient force calculations for
432       water, but energy is only conserved when a buffer is explicitly
433       added.
435 .. mdp:: nstlist
437    \(10) \[steps\]
439    .. mdp-value:: >0
441       Frequency to update the neighbor list (and the long-range
442       forces, when using twin-range cut-offs). When this is 0, the
443       neighbor list is made only once. With energy minimization the
444       neighborlist will be updated for every energy evaluation when
445       :mdp:`nstlist` is greater than 0. With :mdp:`Verlet` and
446       :mdp:`verlet-buffer-tolerance` set, :mdp:`nstlist` is actually
447       a minimum value and :ref:`gmx mdrun` might increase it, unless
448       it is set to 1. With parallel simulations and/or non-bonded
449       force calculation on the GPU, a value of 20 or 40 often gives
450       the best performance. With :mdp:`group` and non-exact
451       cut-off's, :mdp:`nstlist` will affect the accuracy of your
452       simulation and it can not be chosen freely.
454    .. mdp-value:: 0
456       The neighbor list is only constructed once and never
457       updated. This is mainly useful for vacuum simulations in which
458       all particles see each other.
460    .. mdp-value:: <0
462       Unused.
464 .. mdp:: nstcalclr
466    (-1) \[steps\]
467    Controls the period between calculations of long-range forces when
468    using the group cut-off scheme.
470    .. mdp-value:: 1
472       Calculate the long-range forces every single step. This is
473       useful to have separate neighbor lists with buffers for
474       electrostatics and Van der Waals interactions, and in particular
475       it makes it possible to have the Van der Waals cutoff longer
476       than electrostatics (useful *e.g.* with PME). However, there is
477       no point in having identical long-range cutoffs for both
478       interaction forms and update them every step - then it will be
479       slightly faster to put everything in the short-range list.
481    .. mdp-value:: >1
483       Calculate the long-range forces every :mdp:`nstcalclr` steps
484       and use a multiple-time-step integrator to combine forces. This
485       can now be done more frequently than :mdp:`nstlist` since the
486       lists are stored, and it might be a good idea *e.g.* for Van der
487       Waals interactions that vary slower than electrostatics.
489    .. mdp-value:: \-1
491       Calculate long-range forces on steps where neighbor searching is
492       performed. While this is the default value, you might want to
493       consider updating the long-range forces more frequently.
495       Note that twin-range force evaluation might be enabled
496       automatically by PP-PME load balancing. This is done in order to
497       maintain the chosen Van der Waals interaction radius even if the
498       load balancing is changing the electrostatics cutoff. If the
499       :ref:`mdp` file already specifies twin-range interactions (*e.g.* to
500       evaluate Lennard-Jones interactions with a longer cutoff than
501       the PME electrostatics every 2-3 steps), the load balancing will
502       have also a small effect on Lennard-Jones, since the short-range
503       cutoff (inside which forces are evaluated every step) is
504       changed.
506 .. mdp:: ns-type
508    .. mdp-value:: grid
510       Make a grid in the box and only check atoms in neighboring grid
511       cells when constructing a new neighbor list every
512       :mdp:`nstlist` steps. In large systems grid search is much
513       faster than simple search.
515    .. mdp-value:: simple
517       Check every atom in the box when constructing a new neighbor
518       list every :mdp:`nstlist` steps (only with :mdp:`group`
519       cut-off scheme).
521 .. mdp:: pbc
523    .. mdp-value:: xyz
525       Use periodic boundary conditions in all directions.
527    .. mdp-value:: no
529       Use no periodic boundary conditions, ignore the box. To simulate
530       without cut-offs, set all cut-offs and :mdp:`nstlist` to 0. For
531       best performance without cut-offs on a single MPI rank, set
532       :mdp:`nstlist` to zero and :mdp:`ns-type` =simple.
534    .. mdp-value:: xy
536       Use periodic boundary conditions in x and y directions
537       only. This works only with :mdp:`ns-type` =grid and can be used
538       in combination with walls_. Without walls or with only one wall
539       the system size is infinite in the z direction. Therefore
540       pressure coupling or Ewald summation methods can not be
541       used. These disadvantages do not apply when two walls are used.
543 .. mdp:: periodic-molecules
545    .. mdp-value:: no
547       molecules are finite, fast molecular PBC can be used
549    .. mdp-value:: yes
551       for systems with molecules that couple to themselves through the
552       periodic boundary conditions, this requires a slower PBC
553       algorithm and molecules are not made whole in the output
555 .. mdp:: verlet-buffer-tolerance
557    (0.005) \[kJ/mol/ps\]
559    Useful only with the :mdp:`Verlet` :mdp:`cutoff-scheme`. This sets
560    the maximum allowed error for pair interactions per particle caused
561    by the Verlet buffer, which indirectly sets :mdp:`rlist`. As both
562    :mdp:`nstlist` and the Verlet buffer size are fixed (for
563    performance reasons), particle pairs not in the pair list can
564    occasionally get within the cut-off distance during
565    :mdp:`nstlist` -1 steps. This causes very small jumps in the
566    energy. In a constant-temperature ensemble, these very small energy
567    jumps can be estimated for a given cut-off and :mdp:`rlist`. The
568    estimate assumes a homogeneous particle distribution, hence the
569    errors might be slightly underestimated for multi-phase
570    systems. (See the `reference manual`_ for details). For longer
571    pair-list life-time (:mdp:`nstlist` -1) * :mdp:`dt` the buffer is
572    overestimated, because the interactions between particles are
573    ignored. Combined with cancellation of errors, the actual drift of
574    the total energy is usually one to two orders of magnitude
575    smaller. Note that the generated buffer size takes into account
576    that the |Gromacs| pair-list setup leads to a reduction in the
577    drift by a factor 10, compared to a simple particle-pair based
578    list. Without dynamics (energy minimization etc.), the buffer is 5%
579    of the cut-off. For NVE simulations the initial temperature is
580    used, unless this is zero, in which case a buffer of 10% is
581    used. For NVE simulations the tolerance usually needs to be lowered
582    to achieve proper energy conservation on the nanosecond time
583    scale. To override the automated buffer setting, use
584    :mdp:`verlet-buffer-tolerance` =-1 and set :mdp:`rlist` manually.
586 .. mdp:: rlist
588    (1) \[nm\]
589    Cut-off distance for the short-range neighbor list. With the
590    :mdp:`Verlet` :mdp:`cutoff-scheme`, this is by default set by the
591    :mdp:`verlet-buffer-tolerance` option and the value of
592    :mdp:`rlist` is ignored.
594 .. mdp:: rlistlong
596    (-1) \[nm\]
597    Cut-off distance for the long-range neighbor list. This parameter
598    is only relevant for a twin-range cut-off setup with switched
599    potentials. In that case a buffer region is required to account for
600    the size of charge groups. In all other cases this parameter is
601    automatically set to the longest cut-off distance.
604 Electrostatics
605 ^^^^^^^^^^^^^^
607 .. mdp:: coulombtype
609    .. mdp-value:: Cut-off
611       Twin range cut-offs with neighborlist cut-off :mdp:`rlist` and
612       Coulomb cut-off :mdp:`rcoulomb`, where :mdp:`rcoulomb` >=
613       :mdp:`rlist`.
615    .. mdp-value:: Ewald
617       Classical Ewald sum electrostatics. The real-space cut-off
618       :mdp:`rcoulomb` should be equal to :mdp:`rlist`. Use *e.g.*
619       :mdp:`rlist` =0.9, :mdp:`rcoulomb` =0.9. The highest magnitude
620       of wave vectors used in reciprocal space is controlled by
621       :mdp:`fourierspacing`. The relative accuracy of
622       direct/reciprocal space is controlled by :mdp:`ewald-rtol`.
624       NOTE: Ewald scales as O(N^3/2) and is thus extremely slow for
625       large systems. It is included mainly for reference - in most
626       cases PME will perform much better.
628    .. mdp-value:: PME
630       Fast smooth Particle-Mesh Ewald (SPME) electrostatics. Direct
631       space is similar to the Ewald sum, while the reciprocal part is
632       performed with FFTs. Grid dimensions are controlled with
633       :mdp:`fourierspacing` and the interpolation order with
634       :mdp:`pme-order`. With a grid spacing of 0.1 nm and cubic
635       interpolation the electrostatic forces have an accuracy of
636       2-3*10^-4. Since the error from the vdw-cutoff is larger than
637       this you might try 0.15 nm. When running in parallel the
638       interpolation parallelizes better than the FFT, so try
639       decreasing grid dimensions while increasing interpolation.
641    .. mdp-value:: P3M-AD
643       Particle-Particle Particle-Mesh algorithm with analytical
644       derivative for for long range electrostatic interactions. The
645       method and code is identical to SPME, except that the influence
646       function is optimized for the grid. This gives a slight increase
647       in accuracy.
649    .. mdp-value:: Reaction-Field
651       Reaction field electrostatics with Coulomb cut-off
652       :mdp:`rcoulomb`, where :mdp:`rcoulomb` >= :mdp:`rlist`. The
653       dielectric constant beyond the cut-off is
654       :mdp:`epsilon-rf`. The dielectric constant can be set to
655       infinity by setting :mdp:`epsilon-rf` =0.
657    .. mdp-value:: Generalized-Reaction-Field
659       Generalized reaction field with Coulomb cut-off
660       :mdp:`rcoulomb`, where :mdp:`rcoulomb` >= :mdp:`rlist`. The
661       dielectric constant beyond the cut-off is
662       :mdp:`epsilon-rf`. The ionic strength is computed from the
663       number of charged (*i.e.* with non zero charge) charge
664       groups. The temperature for the GRF potential is set with
665       :mdp:`ref-t`.
667    .. mdp-value:: Reaction-Field-zero
669       In |Gromacs|, normal reaction-field electrostatics with
670       :mdp:`cutoff-scheme` = :mdp:`group` leads to bad energy
671       conservation. :mdp:`Reaction-Field-zero` solves this by making
672       the potential zero beyond the cut-off. It can only be used with
673       an infinite dielectric constant (:mdp:`epsilon-rf` =0), because
674       only for that value the force vanishes at the
675       cut-off. :mdp:`rlist` should be 0.1 to 0.3 nm larger than
676       :mdp:`rcoulomb` to accommodate for the size of charge groups
677       and diffusion between neighbor list updates. This, and the fact
678       that table lookups are used instead of analytical functions make
679       :mdp:`Reaction-Field-zero` computationally more expensive than
680       normal reaction-field.
682    .. mdp-value:: Reaction-Field-nec
684       The same as :mdp-value:`coulombtype=Reaction-Field`, but
685       implemented as in |Gromacs| versions before 3.3. No
686       reaction-field correction is applied to excluded atom pairs and
687       self pairs. The 1-4 interactions are calculated using a
688       reaction-field. The missing correction due to the excluded pairs
689       that do not have a 1-4 interaction is up to a few percent of the
690       total electrostatic energy and causes a minor difference in the
691       forces and the pressure.
693    .. mdp-value:: Shift
695       Analogous to :mdp-value:`vdwtype=Shift` for :mdp:`vdwtype`. You
696       might want to use :mdp:`Reaction-Field-zero` instead, which has
697       a similar potential shape, but has a physical interpretation and
698       has better energies due to the exclusion correction terms.
700    .. mdp-value:: Encad-Shift
702       The Coulomb potential is decreased over the whole range, using
703       the definition from the Encad simulation package.
705    .. mdp-value:: Switch
707       Analogous to :mdp-value:`vdwtype=Switch` for
708       :mdp:`vdwtype`. Switching the Coulomb potential can lead to
709       serious artifacts, advice: use :mdp:`Reaction-Field-zero`
710       instead.
712    .. mdp-value:: User
714       :ref:`gmx mdrun` will now expect to find a file ``table.xvg``
715       with user-defined potential functions for repulsion, dispersion
716       and Coulomb. When pair interactions are present, :ref:`gmx
717       mdrun` also expects to find a file ``tablep.xvg`` for the pair
718       interactions. When the same interactions should be used for
719       non-bonded and pair interactions the user can specify the same
720       file name for both table files. These files should contain 7
721       columns: the ``x`` value, ``f(x)``, ``-f'(x)``, ``g(x)``,
722       ``-g'(x)``, ``h(x)``, ``-h'(x)``, where ``f(x)`` is the Coulomb
723       function, ``g(x)`` the dispersion function and ``h(x)`` the
724       repulsion function. When :mdp:`vdwtype` is not set to User the
725       values for ``g``, ``-g'``, ``h`` and ``-h'`` are ignored. For
726       the non-bonded interactions ``x`` values should run from 0 to
727       the largest cut-off distance + :mdp:`table-extension` and
728       should be uniformly spaced. For the pair interactions the table
729       length in the file will be used. The optimal spacing, which is
730       used for non-user tables, is ``0.002 nm`` when you run in mixed
731       precision or ``0.0005 nm`` when you run in double precision. The
732       function value at ``x=0`` is not important. More information is
733       in the printed manual.
735    .. mdp-value:: PME-Switch
737       A combination of PME and a switch function for the direct-space
738       part (see above). :mdp:`rcoulomb` is allowed to be smaller than
739       :mdp:`rlist`. This is mainly useful constant energy simulations
740       (note that using PME with :mdp:`cutoff-scheme` = :mdp:`Verlet`
741       will be more efficient).
743    .. mdp-value:: PME-User
745       A combination of PME and user tables (see
746       above). :mdp:`rcoulomb` is allowed to be smaller than
747       :mdp:`rlist`. The PME mesh contribution is subtracted from the
748       user table by :ref:`gmx mdrun`. Because of this subtraction the
749       user tables should contain about 10 decimal places.
751    .. mdp-value:: PME-User-Switch
753       A combination of PME-User and a switching function (see
754       above). The switching function is applied to final
755       particle-particle interaction, *i.e.* both to the user supplied
756       function and the PME Mesh correction part.
758 .. mdp:: coulomb-modifier
760    .. mdp-value:: Potential-shift-Verlet
762       Selects Potential-shift with the Verlet cutoff-scheme, as it is
763       (nearly) free; selects None with the group cutoff-scheme.
765    .. mdp-value:: Potential-shift
767       Shift the Coulomb potential by a constant such that it is zero
768       at the cut-off. This makes the potential the integral of the
769       force. Note that this does not affect the forces or the
770       sampling.
772    .. mdp-value:: None
774       Use an unmodified Coulomb potential. With the group scheme this
775       means no exact cut-off is used, energies and forces are
776       calculated for all pairs in the neighborlist.
778 .. mdp:: rcoulomb-switch
780    (0) \[nm\]
781    where to start switching the Coulomb potential, only relevant
782    when force or potential switching is used
784 .. mdp:: rcoulomb
786    (1) \[nm\]
787    distance for the Coulomb cut-off
789 .. mdp:: epsilon-r
791    (1)
792    The relative dielectric constant. A value of 0 means infinity.
794 .. mdp:: epsilon-rf
796    (0)
797    The relative dielectric constant of the reaction field. This
798    is only used with reaction-field electrostatics. A value of 0
799    means infinity.
802 Van der Waals
803 ^^^^^^^^^^^^^
805 .. mdp:: vdwtype
807    .. mdp-value:: Cut-off
809       Twin range cut-offs with neighbor list cut-off :mdp:`rlist` and
810       VdW cut-off :mdp:`rvdw`, where :mdp:`rvdw` >= :mdp:`rlist`.
812    .. mdp-value:: PME
814       Fast smooth Particle-mesh Ewald (SPME) for VdW interactions. The
815       grid dimensions are controlled with :mdp:`fourierspacing` in
816       the same way as for electrostatics, and the interpolation order
817       is controlled with :mdp:`pme-order`. The relative accuracy of
818       direct/reciprocal space is controlled by :mdp:`ewald-rtol-lj`,
819       and the specific combination rules that are to be used by the
820       reciprocal routine are set using :mdp:`lj-pme-comb-rule`.
822    .. mdp-value:: Shift
824       This functionality is deprecated and replaced by
825       :mdp:`vdw-modifier` = Force-switch. The LJ (not Buckingham)
826       potential is decreased over the whole range and the forces decay
827       smoothly to zero between :mdp:`rvdw-switch` and
828       :mdp:`rvdw`. The neighbor search cut-off :mdp:`rlist` should
829       be 0.1 to 0.3 nm larger than :mdp:`rvdw` to accommodate for the
830       size of charge groups and diffusion between neighbor list
831       updates.
833    .. mdp-value:: Switch
835       This functionality is deprecated and replaced by
836       :mdp:`vdw-modifier` = Potential-switch. The LJ (not Buckingham)
837       potential is normal out to :mdp:`rvdw-switch`, after which it
838       is switched off to reach zero at :mdp:`rvdw`. Both the
839       potential and force functions are continuously smooth, but be
840       aware that all switch functions will give rise to a bulge
841       (increase) in the force (since we are switching the
842       potential). The neighbor search cut-off :mdp:`rlist` should be
843       0.1 to 0.3 nm larger than :mdp:`rvdw` to accommodate for the
844       size of charge groups and diffusion between neighbor list
845       updates.
847    .. mdp-value:: Encad-Shift
849       The LJ (not Buckingham) potential is decreased over the whole
850       range, using the definition from the Encad simulation package.
852    .. mdp-value:: User
854       See user for :mdp:`coulombtype`. The function value at zero is
855       not important. When you want to use LJ correction, make sure
856       that :mdp:`rvdw` corresponds to the cut-off in the user-defined
857       function. When :mdp:`coulombtype` is not set to User the values
858       for the ``f`` and ``-f'`` columns are ignored.
860 .. mdp:: vdw-modifier
862    .. mdp-value:: Potential-shift-Verlet
864       Selects Potential-shift with the Verlet cutoff-scheme, as it is
865       (nearly) free; selects None with the group cutoff-scheme.
867    .. mdp-value:: Potential-shift
869       Shift the Van der Waals potential by a constant such that it is
870       zero at the cut-off. This makes the potential the integral of
871       the force. Note that this does not affect the forces or the
872       sampling.
874    .. mdp-value:: None
876       Use an unmodified Van der Waals potential. With the group scheme
877       this means no exact cut-off is used, energies and forces are
878       calculated for all pairs in the neighborlist.
880    .. mdp-value:: Force-switch
882       Smoothly switches the forces to zero between :mdp:`rvdw-switch`
883       and :mdp:`rvdw`. This shifts the potential shift over the whole
884       range and switches it to zero at the cut-off. Note that this is
885       more expensive to calculate than a plain cut-off and it is not
886       required for energy conservation, since Potential-shift
887       conserves energy just as well.
889    .. mdp-value:: Potential-switch
891       Smoothly switches the potential to zero between
892       :mdp:`rvdw-switch` and :mdp:`rvdw`. Note that this introduces
893       articifically large forces in the switching region and is much
894       more expensive to calculate. This option should only be used if
895       the force field you are using requires this.
897 .. mdp:: rvdw-switch
899    (0) \[nm\]
901    where to start switching the LJ force and possibly the potential,
902    only relevant when force or potential switching is used
904 .. mdp:: rvdw
906    (1) \[nm\]
907    distance for the LJ or Buckingham cut-off
909 .. mdp:: DispCorr
911    .. mdp-value:: no
913       don't apply any correction
915    .. mdp-value:: EnerPres
917       apply long range dispersion corrections for Energy and Pressure
919    .. mdp-value:: Ener
921       apply long range dispersion corrections for Energy only
924 Tables
925 ^^^^^^
927 .. mdp:: table-extension
929    (1) \[nm\]
930    Extension of the non-bonded potential lookup tables beyond the
931    largest cut-off distance. The value should be large enough to
932    account for charge group sizes and the diffusion between
933    neighbor-list updates. Without user defined potential the same
934    table length is used for the lookup tables for the 1-4
935    interactions, which are always tabulated irrespective of the use of
936    tables for the non-bonded interactions. The value of
937    :mdp:`table-extension` in no way affects the values of
938    :mdp:`rlist`, :mdp:`rcoulomb`, or :mdp:`rvdw`.
940 .. mdp:: energygrp-table
942    When user tables are used for electrostatics and/or VdW, here one
943    can give pairs of energy groups for which seperate user tables
944    should be used. The two energy groups will be appended to the table
945    file name, in order of their definition in :mdp:`energygrps`,
946    seperated by underscores. For example, if ``energygrps = Na Cl
947    Sol`` and ``energygrp-table = Na Na Na Cl``, :ref:`gmx mdrun` will
948    read ``table_Na_Na.xvg`` and ``table_Na_Cl.xvg`` in addition to the
949    normal ``table.xvg`` which will be used for all other energy group
950    pairs.
953 Ewald
954 ^^^^^
956 .. mdp:: fourierspacing
958    (0.12) \[nm\]
959    For ordinary Ewald, the ratio of the box dimensions and the spacing
960    determines a lower bound for the number of wave vectors to use in
961    each (signed) direction. For PME and P3M, that ratio determines a
962    lower bound for the number of Fourier-space grid points that will
963    be used along that axis. In all cases, the number for each
964    direction can be overridden by entering a non-zero value for that
965    :mdp:`fourier-nx` direction. For optimizing the relative load of
966    the particle-particle interactions and the mesh part of PME, it is
967    useful to know that the accuracy of the electrostatics remains
968    nearly constant when the Coulomb cut-off and the PME grid spacing
969    are scaled by the same factor.
971 .. mdp:: fourier-nx
972 .. mdp:: fourier-ny
973 .. mdp:: fourier-nz
975    (0)
976    Highest magnitude of wave vectors in reciprocal space when using Ewald.
977    Grid size when using PME or P3M. These values override
978    :mdp:`fourierspacing` per direction. The best choice is powers of
979    2, 3, 5 and 7. Avoid large primes.
981 .. mdp:: pme-order
983    (4)
984    Interpolation order for PME. 4 equals cubic interpolation. You
985    might try 6/8/10 when running in parallel and simultaneously
986    decrease grid dimension.
988 .. mdp:: ewald-rtol
990    (1e-5)
991    The relative strength of the Ewald-shifted direct potential at
992    :mdp:`rcoulomb` is given by :mdp:`ewald-rtol`. Decreasing this
993    will give a more accurate direct sum, but then you need more wave
994    vectors for the reciprocal sum.
996 .. mdp:: ewald-rtol-lj
998    (1e-3)
999    When doing PME for VdW-interactions, :mdp:`ewald-rtol-lj` is used
1000    to control the relative strength of the dispersion potential at
1001    :mdp:`rvdw` in the same way as :mdp:`ewald-rtol` controls the
1002    electrostatic potential.
1004 .. mdp:: lj-pme-comb-rule
1006    (Geometric)
1007    The combination rules used to combine VdW-parameters in the
1008    reciprocal part of LJ-PME. Geometric rules are much faster than
1009    Lorentz-Berthelot and usually the recommended choice, even when the
1010    rest of the force field uses the Lorentz-Berthelot rules.
1012    .. mdp-value:: Geometric
1014       Apply geometric combination rules
1016    .. mdp-value:: Lorentz-Berthelot
1018       Apply Lorentz-Berthelot combination rules
1020 .. mdp:: ewald-geometry
1022    .. mdp-value:: 3d
1024       The Ewald sum is performed in all three dimensions.
1026    .. mdp-value:: 3dc
1028       The reciprocal sum is still performed in 3D, but a force and
1029       potential correction applied in the `z` dimension to produce a
1030       pseudo-2D summation. If your system has a slab geometry in the
1031       `x-y` plane you can try to increase the `z`-dimension of the box
1032       (a box height of 3 times the slab height is usually ok) and use
1033       this option.
1035 .. mdp:: epsilon-surface
1037    (0)
1038    This controls the dipole correction to the Ewald summation in
1039    3D. The default value of zero means it is turned off. Turn it on by
1040    setting it to the value of the relative permittivity of the
1041    imaginary surface around your infinite system. Be careful - you
1042    shouldn't use this if you have free mobile charges in your
1043    system. This value does not affect the slab 3DC variant of the long
1044    range corrections.
1047 Temperature coupling
1048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1050 .. mdp:: tcoupl
1052    .. mdp-value:: no
1054       No temperature coupling.
1056    .. mdp-value:: berendsen
1058       Temperature coupling with a Berendsen-thermostat to a bath with
1059       temperature :mdp:`ref-t`, with time constant
1060       :mdp:`tau-t`. Several groups can be coupled separately, these
1061       are specified in the :mdp:`tc-grps` field separated by spaces.
1063    .. mdp-value:: nose-hoover
1065       Temperature coupling using a Nose-Hoover extended ensemble. The
1066       reference temperature and coupling groups are selected as above,
1067       but in this case :mdp:`tau-t` controls the period of the
1068       temperature fluctuations at equilibrium, which is slightly
1069       different from a relaxation time. For NVT simulations the
1070       conserved energy quantity is written to energy and log file.
1072    .. mdp-value:: andersen
1074       Temperature coupling by randomizing a fraction of the particles
1075       at each timestep. Reference temperature and coupling groups are
1076       selected as above. :mdp:`tau-t` is the average time between
1077       randomization of each molecule. Inhibits particle dynamics
1078       somewhat, but little or no ergodicity issues. Currently only
1079       implemented with velocity Verlet, and not implemented with
1080       constraints.
1082    .. mdp-value:: andersen-massive
1084       Temperature coupling by randomizing all particles at infrequent
1085       timesteps. Reference temperature and coupling groups are
1086       selected as above. :mdp:`tau-t` is the time between
1087       randomization of all molecules. Inhibits particle dynamics
1088       somewhat, but little or no ergodicity issues. Currently only
1089       implemented with velocity Verlet.
1091    .. mdp-value:: v-rescale
1093       Temperature coupling using velocity rescaling with a stochastic
1094       term (JCP 126, 014101). This thermostat is similar to Berendsen
1095       coupling, with the same scaling using :mdp:`tau-t`, but the
1096       stochastic term ensures that a proper canonical ensemble is
1097       generated. The random seed is set with :mdp:`ld-seed`. This
1098       thermostat works correctly even for :mdp:`tau-t` =0. For NVT
1099       simulations the conserved energy quantity is written to the
1100       energy and log file.
1102 .. mdp:: nsttcouple
1104    (-1)
1105    The frequency for coupling the temperature. The default value of -1
1106    sets :mdp:`nsttcouple` equal to :mdp:`nstlist`, unless
1107    :mdp:`nstlist` <=0, then a value of 10 is used. For velocity
1108    Verlet integrators :mdp:`nsttcouple` is set to 1.
1110 .. mdp:: nh-chain-length
1112    (10)
1113    The number of chained Nose-Hoover thermostats for velocity Verlet
1114    integrators, the leap-frog :mdp-value:`integrator=md` integrator
1115    only supports 1. Data for the NH chain variables is not printed to
1116    the :ref:`edr` file, but can be using the ``GMX_NOSEHOOVER_CHAINS``
1117    environment variable
1119 .. mdp:: tc-grps
1121    groups to couple to separate temperature baths
1123 .. mdp:: tau-t
1125    \[ps\]
1126    time constant for coupling (one for each group in
1127    :mdp:`tc-grps`), -1 means no temperature coupling
1129 .. mdp:: ref-t
1131    \[K\]
1132    reference temperature for coupling (one for each group in
1133    :mdp:`tc-grps`)
1136 Pressure coupling
1137 ^^^^^^^^^^^^^^^^^
1139 .. mdp:: pcoupl
1141    .. mdp-value:: no
1143       No pressure coupling. This means a fixed box size.
1145    .. mdp-value:: Berendsen
1147       Exponential relaxation pressure coupling with time constant
1148       :mdp:`tau-p`. The box is scaled every timestep. It has been
1149       argued that this does not yield a correct thermodynamic
1150       ensemble, but it is the most efficient way to scale a box at the
1151       beginning of a run.
1153    .. mdp-value:: Parrinello-Rahman
1155       Extended-ensemble pressure coupling where the box vectors are
1156       subject to an equation of motion. The equation of motion for the
1157       atoms is coupled to this. No instantaneous scaling takes
1158       place. As for Nose-Hoover temperature coupling the time constant
1159       :mdp:`tau-p` is the period of pressure fluctuations at
1160       equilibrium. This is probably a better method when you want to
1161       apply pressure scaling during data collection, but beware that
1162       you can get very large oscillations if you are starting from a
1163       different pressure. For simulations where the exact fluctation
1164       of the NPT ensemble are important, or if the pressure coupling
1165       time is very short it may not be appropriate, as the previous
1166       time step pressure is used in some steps of the |Gromacs|
1167       implementation for the current time step pressure.
1169    .. mdp-value:: MTTK
1171       Martyna-Tuckerman-Tobias-Klein implementation, only useable with
1172       :mdp-value:`md-vv` or :mdp-value:`md-vv-avek`, very similar to
1173       Parrinello-Rahman. As for Nose-Hoover temperature coupling the
1174       time constant :mdp:`tau-p` is the period of pressure
1175       fluctuations at equilibrium. This is probably a better method
1176       when you want to apply pressure scaling during data collection,
1177       but beware that you can get very large oscillations if you are
1178       starting from a different pressure. Currently (as of version
1179       5.1), it only supports isotropic scaling, and only works without
1180       constraints.
1182 .. mdp:: pcoupltype
1184    Specifies the kind of isotropy of the pressure coupling used. Each
1185    kind takes one or more values for :mdp:`compressibility` and
1186    :mdp:`ref-p`. Only a single value is permitted for :mdp:`tau-p`.
1188    .. mdp-value:: isotropic
1190       Isotropic pressure coupling with time constant
1191       :mdp:`tau-p`. One value each for :mdp:`compressibility` and
1192       :mdp:`ref-p` is required.
1194    .. mdp-value:: semiisotropic
1196       Pressure coupling which is isotropic in the ``x`` and ``y``
1197       direction, but different in the ``z`` direction. This can be
1198       useful for membrane simulations. Two values each for
1199       :mdp:`compressibility` and :mdp:`ref-p` are required, for
1200       ``x/y`` and ``z`` directions respectively.
1202    .. mdp-value:: anisotropic
1204       Same as before, but 6 values are needed for ``xx``, ``yy``, ``zz``,
1205       ``xy/yx``, ``xz/zx`` and ``yz/zy`` components,
1206       respectively. When the off-diagonal compressibilities are set to
1207       zero, a rectangular box will stay rectangular. Beware that
1208       anisotropic scaling can lead to extreme deformation of the
1209       simulation box.
1211    .. mdp-value:: surface-tension
1213       Surface tension coupling for surfaces parallel to the
1214       xy-plane. Uses normal pressure coupling for the `z`-direction,
1215       while the surface tension is coupled to the `x/y` dimensions of
1216       the box. The first :mdp:`ref-p` value is the reference surface
1217       tension times the number of surfaces ``bar nm``, the second
1218       value is the reference `z`-pressure ``bar``. The two
1219       :mdp:`compressibility` values are the compressibility in the
1220       `x/y` and `z` direction respectively. The value for the
1221       `z`-compressibility should be reasonably accurate since it
1222       influences the convergence of the surface-tension, it can also
1223       be set to zero to have a box with constant height.
1225 .. mdp:: nstpcouple
1227    (-1)
1228    The frequency for coupling the pressure. The default value of -1
1229    sets :mdp:`nstpcouple` equal to :mdp:`nstlist`, unless
1230    :mdp:`nstlist` <=0, then a value of 10 is used. For velocity
1231    Verlet integrators :mdp:`nstpcouple` is set to 1.
1233 .. mdp:: tau-p
1235    (1) \[ps\]
1236    The time constant for pressure coupling (one value for all
1237    directions).
1239 .. mdp:: compressibility
1241    \[bar^-1\]
1242    The compressibility (NOTE: this is now really in bar^-1) For water at 1
1243    atm and 300 K the compressibility is 4.5e-5 bar^-1. The number of
1244    required values is implied by :mdp:`pcoupltype`.
1246 .. mdp:: ref-p
1248    \[bar\]
1249    The reference pressure for coupling. The number of required values
1250    is implied by :mdp:`pcoupltype`.
1252 .. mdp:: refcoord-scaling
1254    .. mdp-value:: no
1256       The reference coordinates for position restraints are not
1257       modified. Note that with this option the virial and pressure
1258       will depend on the absolute positions of the reference
1259       coordinates.
1261    .. mdp-value:: all
1263       The reference coordinates are scaled with the scaling matrix of
1264       the pressure coupling.
1266    .. mdp-value:: com
1268       Scale the center of mass of the reference coordinates with the
1269       scaling matrix of the pressure coupling. The vectors of each
1270       reference coordinate to the center of mass are not scaled. Only
1271       one COM is used, even when there are multiple molecules with
1272       position restraints. For calculating the COM of the reference
1273       coordinates in the starting configuration, periodic boundary
1274       conditions are not taken into account.
1277 Simulated annealing
1278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1280 Simulated annealing is controlled separately for each temperature
1281 group in |Gromacs|. The reference temperature is a piecewise linear
1282 function, but you can use an arbitrary number of points for each
1283 group, and choose either a single sequence or a periodic behaviour for
1284 each group. The actual annealing is performed by dynamically changing
1285 the reference temperature used in the thermostat algorithm selected,
1286 so remember that the system will usually not instantaneously reach the
1287 reference temperature!
1289 .. mdp:: annealing
1291    Type of annealing for each temperature group
1293    .. mdp-value:: no
1295        No simulated annealing - just couple to reference temperature value.
1297    .. mdp-value:: single
1299        A single sequence of annealing points. If your simulation is
1300        longer than the time of the last point, the temperature will be
1301        coupled to this constant value after the annealing sequence has
1302        reached the last time point.
1304    .. mdp-value:: periodic
1306        The annealing will start over at the first reference point once
1307        the last reference time is reached. This is repeated until the
1308        simulation ends.
1310 .. mdp:: annealing-npoints
1312    A list with the number of annealing reference/control points used
1313    for each temperature group. Use 0 for groups that are not
1314    annealed. The number of entries should equal the number of
1315    temperature groups.
1317 .. mdp:: annealing-time
1319    List of times at the annealing reference/control points for each
1320    group. If you are using periodic annealing, the times will be used
1321    modulo the last value, *i.e.* if the values are 0, 5, 10, and 15,
1322    the coupling will restart at the 0ps value after 15ps, 30ps, 45ps,
1323    etc. The number of entries should equal the sum of the numbers
1324    given in :mdp:`annealing-npoints`.
1326 .. mdp:: annealing-temp
1328    List of temperatures at the annealing reference/control points for
1329    each group. The number of entries should equal the sum of the
1330    numbers given in :mdp:`annealing-npoints`.
1332 Confused? OK, let's use an example. Assume you have two temperature
1333 groups, set the group selections to ``annealing = single periodic``,
1334 the number of points of each group to ``annealing-npoints = 3 4``, the
1335 times to ``annealing-time = 0 3 6 0 2 4 6`` and finally temperatures
1336 to ``annealing-temp = 298 280 270 298 320 320 298``. The first group
1337 will be coupled to 298K at 0ps, but the reference temperature will
1338 drop linearly to reach 280K at 3ps, and then linearly between 280K and
1339 270K from 3ps to 6ps. After this is stays constant, at 270K. The
1340 second group is coupled to 298K at 0ps, it increases linearly to 320K
1341 at 2ps, where it stays constant until 4ps. Between 4ps and 6ps it
1342 decreases to 298K, and then it starts over with the same pattern
1343 again, *i.e.* rising linearly from 298K to 320K between 6ps and
1344 8ps. Check the summary printed by :ref:`gmx grompp` if you are unsure!
1347 Velocity generation
1348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1350 .. mdp:: gen-vel
1352    .. mdp-value:: no
1354         Do not generate velocities. The velocities are set to zero
1355         when there are no velocities in the input structure file.
1357    .. mdp-value:: yes
1359         Generate velocities in :ref:`gmx grompp` according to a
1360         Maxwell distribution at temperature :mdp:`gen-temp`, with
1361         random seed :mdp:`gen-seed`. This is only meaningful with
1362         integrator :mdp-value:`integrator=md`.
1364 .. mdp:: gen-temp
1366    (300) \[K\]
1367    temperature for Maxwell distribution
1369 .. mdp:: gen-seed
1371    (-1) \[integer\]
1372    used to initialize random generator for random velocities,
1373    when :mdp:`gen-seed` is set to -1, a pseudo random seed is
1374    used.
1377 Bonds
1378 ^^^^^
1380 .. mdp:: constraints
1382    .. mdp-value:: none
1384       No constraints except for those defined explicitly in the
1385       topology, *i.e.* bonds are represented by a harmonic (or other)
1386       potential or a Morse potential (depending on the setting of
1387       :mdp:`morse`) and angles by a harmonic (or other) potential.
1389    .. mdp-value:: h-bonds
1391       Convert the bonds with H-atoms to constraints.
1393    .. mdp-value:: all-bonds
1395       Convert all bonds to constraints.
1397    .. mdp-value:: h-angles
1399       Convert all bonds and additionally the angles that involve
1400       H-atoms to bond-constraints.
1402    .. mdp-value:: all-angles
1404       Convert all bonds and angles to bond-constraints.
1406 .. mdp:: constraint-algorithm
1408    .. mdp-value:: LINCS
1410       LINear Constraint Solver. With domain decomposition the parallel
1411       version P-LINCS is used. The accuracy in set with
1412       :mdp:`lincs-order`, which sets the number of matrices in the
1413       expansion for the matrix inversion. After the matrix inversion
1414       correction the algorithm does an iterative correction to
1415       compensate for lengthening due to rotation. The number of such
1416       iterations can be controlled with :mdp:`lincs-iter`. The root
1417       mean square relative constraint deviation is printed to the log
1418       file every :mdp:`nstlog` steps. If a bond rotates more than
1419       :mdp:`lincs-warnangle` in one step, a warning will be printed
1420       both to the log file and to ``stderr``. LINCS should not be used
1421       with coupled angle constraints.
1423    .. mdp-value:: SHAKE
1425       SHAKE is slightly slower and less stable than LINCS, but does
1426       work with angle constraints. The relative tolerance is set with
1427       :mdp:`shake-tol`, 0.0001 is a good value for "normal" MD. SHAKE
1428       does not support constraints between atoms on different nodes,
1429       thus it can not be used with domain decompositon when inter
1430       charge-group constraints are present. SHAKE can not be used with
1431       energy minimization.
1433 .. mdp:: continuation
1435    This option was formerly known as unconstrained-start.
1437    .. mdp-value:: no
1439       apply constraints to the start configuration and reset shells
1441    .. mdp-value:: yes
1443       do not apply constraints to the start configuration and do not
1444       reset shells, useful for exact coninuation and reruns
1446 .. mdp:: shake-tol
1448    (0.0001)
1449    relative tolerance for SHAKE
1451 .. mdp:: lincs-order
1453    (4)
1454    Highest order in the expansion of the constraint coupling
1455    matrix. When constraints form triangles, an additional expansion of
1456    the same order is applied on top of the normal expansion only for
1457    the couplings within such triangles. For "normal" MD simulations an
1458    order of 4 usually suffices, 6 is needed for large time-steps with
1459    virtual sites or BD. For accurate energy minimization an order of 8
1460    or more might be required. With domain decomposition, the cell size
1461    is limited by the distance spanned by :mdp:`lincs-order` +1
1462    constraints. When one wants to scale further than this limit, one
1463    can decrease :mdp:`lincs-order` and increase :mdp:`lincs-iter`,
1464    since the accuracy does not deteriorate when (1+ :mdp:`lincs-iter`
1465    )* :mdp:`lincs-order` remains constant.
1467 .. mdp:: lincs-iter
1469    (1)
1470    Number of iterations to correct for rotational lengthening in
1471    LINCS. For normal runs a single step is sufficient, but for NVE
1472    runs where you want to conserve energy accurately or for accurate
1473    energy minimization you might want to increase it to 2.
1475 .. mdp:: lincs-warnangle
1477    (30) \[degrees\]
1478    maximum angle that a bond can rotate before LINCS will complain
1480 .. mdp:: morse
1482    .. mdp-value:: no
1484       bonds are represented by a harmonic potential
1486    .. mdp-value:: yes
1488       bonds are represented by a Morse potential
1491 Energy group exclusions
1492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1494 .. mdp:: energygrp-excl
1496    Pairs of energy groups for which all non-bonded interactions are
1497    excluded. An example: if you have two energy groups ``Protein`` and
1498    ``SOL``, specifying ``energygrp-excl = Protein Protein SOL SOL``
1499    would give only the non-bonded interactions between the protein and
1500    the solvent. This is especially useful for speeding up energy
1501    calculations with ``mdrun -rerun`` and for excluding interactions
1502    within frozen groups.
1505 Walls
1506 ^^^^^
1508 .. mdp:: nwall
1510    (0)
1511    When set to 1 there is a wall at ``z=0``, when set to 2 there is
1512    also a wall at ``z=z-box``. Walls can only be used with :mdp:`pbc`
1513    ``=xy``. When set to 2 pressure coupling and Ewald summation can be
1514    used (it is usually best to use semiisotropic pressure coupling
1515    with the ``x/y`` compressibility set to 0, as otherwise the surface
1516    area will change). Walls interact wit the rest of the system
1517    through an optional :mdp:`wall-atomtype`. Energy groups ``wall0``
1518    and ``wall1`` (for :mdp:`nwall` =2) are added automatically to
1519    monitor the interaction of energy groups with each wall. The center
1520    of mass motion removal will be turned off in the ``z``-direction.
1522 .. mdp:: wall-atomtype
1524    the atom type name in the force field for each wall. By (for
1525    example) defining a special wall atom type in the topology with its
1526    own combination rules, this allows for independent tuning of the
1527    interaction of each atomtype with the walls.
1529 .. mdp:: wall-type
1531    .. mdp-value:: 9-3
1533       LJ integrated over the volume behind the wall: 9-3 potential
1535    .. mdp-value:: 10-4
1537       LJ integrated over the wall surface: 10-4 potential
1539    .. mdp-value:: 12-6
1541       direct LJ potential with the ``z`` distance from the wall
1543 .. mdp:: table
1545    user defined potentials indexed with the ``z`` distance from the
1546    wall, the tables are read analogously to the
1547    :mdp:`energygrp-table` option, where the first name is for a
1548    "normal" energy group and the second name is ``wall0`` or
1549    ``wall1``, only the dispersion and repulsion columns are used
1551 .. mdp:: wall-r-linpot
1553    (-1) \[nm\]
1554    Below this distance from the wall the potential is continued
1555    linearly and thus the force is constant. Setting this option to a
1556    postive value is especially useful for equilibration when some
1557    atoms are beyond a wall. When the value is <=0 (<0 for
1558    :mdp:`wall-type` =table), a fatal error is generated when atoms
1559    are beyond a wall.
1561 .. mdp:: wall-density
1563    \[nm^-3/nm^-2\]
1564    the number density of the atoms for each wall for wall types 9-3
1565    and 10-4
1567 .. mdp:: wall-ewald-zfac
1569    (3)
1570    The scaling factor for the third box vector for Ewald summation
1571    only, the minimum is 2. Ewald summation can only be used with
1572    :mdp:`nwall` =2, where one should use :mdp:`ewald-geometry`
1573    ``=3dc``. The empty layer in the box serves to decrease the
1574    unphysical Coulomb interaction between periodic images.
1577 COM pulling
1578 ^^^^^^^^^^^
1580 Note that where pulling coordinate are applicable, there can be more
1581 than one (set with :mdp:`pull-ncoords`) and multiple related :ref:`mdp`
1582 variables will exist accordingly. Documentation references to things
1583 like :mdp:`pull-coord1-vec` should be understood to apply to to the
1584 applicable pulling coordinate.
1586 .. mdp:: pull
1588    .. mdp-value:: no
1590       No center of mass pulling. All the following pull options will
1591       be ignored (and if present in the :ref:`mdp` file, they unfortunately
1592       generate warnings)
1594    .. mdp-value:: yes
1596        Center of mass pulling will be applied on 1 or more groups using
1597        1 or more pull coordinates.
1599 .. mdp:: pull-cylinder-r
1601    (1.5) \[nm\]
1602    the radius of the cylinder for
1603    :mdp:`pull-coord1-geometry` = :mdp-value:`cylinder`
1605 .. mdp:: pull-constr-tol
1607    (1e-6)
1608    the relative constraint tolerance for constraint pulling
1610 .. mdp:: pull-print-com1
1612    .. mdp-value:: no
1614       do not print the COM of the first group in each pull coordinate
1616    .. mdp-value:: yes
1618       print the COM of the first group in each pull coordinate
1620 .. mdp:: pull-print-com2
1622    .. mdp-value:: no
1624       do not print the COM of the second group in each pull coordinate
1626    .. mdp-value:: yes
1628       print the COM of the second group in each pull coordinate
1630 .. mdp:: pull-print-ref-value
1632    .. mdp-value:: no
1634       do not print the reference value for each pull coordinate
1636    .. mdp-value:: yes
1638       print the reference value for each pull coordinate
1640 .. mdp:: pull-print-components
1642    .. mdp-value:: no
1644       only print the distance for each pull coordinate
1645    
1646    .. mdp-value:: yes
1648       print the distance and Cartesian components selected in
1649       :mdp:`pull-coord1-dim`
1651 .. mdp:: pull-nstxout
1653    (50)
1654    frequency for writing out the COMs of all the pull group (0 is
1655    never)
1657 .. mdp:: pull-nstfout
1659    (50)
1660    frequency for writing out the force of all the pulled group
1661    (0 is never)
1664 .. mdp:: pull-ngroups
1666    (1)
1667    The number of pull groups, not including the absolute reference
1668    group, when used. Pull groups can be reused in multiple pull
1669    coordinates. Below only the pull options for group 1 are given,
1670    further groups simply increase the group index number.
1672 .. mdp:: pull-ncoords
1674    (1)
1675    The number of pull coordinates. Below only the pull options for
1676    coordinate 1 are given, further coordinates simply increase the
1677    coordinate index number.
1679 .. mdp:: pull-group1-name
1681    The name of the pull group, is looked up in the index file or in
1682    the default groups to obtain the atoms involved.
1684 .. mdp:: pull-group1-weights
1686    Optional relative weights which are multiplied with the masses of
1687    the atoms to give the total weight for the COM. The number should
1688    be 0, meaning all 1, or the number of atoms in the pull group.
1690 .. mdp:: pull-group1-pbcatom
1692    (0)
1693    The reference atom for the treatment of periodic boundary
1694    conditions inside the group (this has no effect on the treatment of
1695    the pbc between groups). This option is only important when the
1696    diameter of the pull group is larger than half the shortest box
1697    vector. For determining the COM, all atoms in the group are put at
1698    their periodic image which is closest to
1699    :mdp:`pull-group1-pbcatom`. A value of 0 means that the middle
1700    atom (number wise) is used. This parameter is not used with
1701    :mdp:`pull-group1-geometry` cylinder. A value of -1 turns on cosine
1702    weighting, which is useful for a group of molecules in a periodic
1703    system, *e.g.* a water slab (see Engin et al. J. Chem. Phys. B
1704    2010).
1706 .. mdp:: pull-coord1-type
1708    .. mdp-value:: umbrella
1710       Center of mass pulling using an umbrella potential between the
1711       reference group and one or more groups.
1713    .. mdp-value:: constraint
1715       Center of mass pulling using a constraint between the reference
1716       group and one or more groups. The setup is identical to the
1717       option umbrella, except for the fact that a rigid constraint is
1718       applied instead of a harmonic potential.
1720    .. mdp-value:: constant-force
1722       Center of mass pulling using a linear potential and therefore a
1723       constant force. For this option there is no reference position
1724       and therefore the parameters :mdp:`pull-coord1-init` and
1725       :mdp:`pull-coord1-rate` are not used.
1727    .. mdp-value:: flat-bottom
1729       At distances beyond :mdp:`pull-coord1-init` a harmonic potential
1730       is applied, otherwise no potential is applied.
1732 .. mdp:: pull-coord1-geometry
1734    .. mdp-value:: distance
1736       Pull along the vector connecting the two groups. Components can
1737       be selected with :mdp:`pull-coord1-dim`.
1739    .. mdp-value:: direction
1741       Pull in the direction of :mdp:`pull-coord1-vec`.
1743    .. mdp-value:: direction-periodic
1745       As :mdp-value:`direction`, but allows the distance to be larger
1746       than half the box size. With this geometry the box should not be
1747       dynamic (*e.g.* no pressure scaling) in the pull dimensions and
1748       the pull force is not added to virial.
1750    .. mdp-value:: direction-relative
1752       As :mdp-value:`direction`, but the pull vector is the vector
1753       that points from the COM of a third to the COM of a fourth pull
1754       group. This means that 4 groups need to be supplied in
1755       :mdp:`pull-coord1-groups`. Note that the pull force will give
1756       rise to a torque on the pull vector, which is turn leads to
1757       forces perpendicular to the pull vector on the two groups
1758       defining the vector. If you want a pull group to move between
1759       the two groups defining the vector, simply use the union of
1760       these two groups as the reference group.
1762    .. mdp-value:: cylinder
1764       Designed for pulling with respect to a layer where the reference
1765       COM is given by a local cylindrical part of the reference group.
1766       The pulling is in the direction of :mdp:`pull-coord1-vec`. From
1767       the first of the two groups in :mdp:`pull-coord1-groups` a
1768       cylinder is selected around the axis going through the COM of
1769       the second group with direction :mdp:`pull-coord1-vec` with
1770       radius :mdp:`pull-cylinder-r`. Weights of the atoms decrease
1771       continously to zero as the radial distance goes from 0 to
1772       :mdp:`pull-cylinder-r` (mass weighting is also used). The radial
1773       dependence gives rise to radial forces on both pull groups.
1774       Note that the radius should be smaller than half the box size.
1775       For tilted cylinders they should be even smaller than half the
1776       box size since the distance of an atom in the reference group
1777       from the COM of the pull group has both a radial and an axial
1778       component. This geometry is not supported with constraint
1779       pulling.
1781 .. mdp:: pull-coord1-groups
1783    The two groups indices should be given on which this pull
1784    coordinate will operate. The first index can be 0, in which case an
1785    absolute reference of :mdp:`pull-coord1-origin` is used. With an
1786    absolute reference the system is no longer translation invariant
1787    and one should think about what to do with the center of mass
1788    motion. Note that (only) for :mdp:`pull-coord1-geometry` =
1789    :mdp-value:`direction-relative` four groups are required.
1791 .. mdp:: pull-coord1-dim
1793    (Y Y Y)
1794    Selects the dimensions that this pull coordinate acts on and that
1795    are printed to the output files when
1796    :mdp:`pull-print-components` = :mdp-value:`yes`. With
1797    :mdp:`pull-coord1-geometry` = :mdp-value:`distance`, only Cartesian
1798    components set to Y contribute to the distance. Thus setting this
1799    to Y Y N results in a distance in the x/y plane. With other
1800    geometries all dimensions with non-zero entries in
1801    :mdp:`pull-coord1-vec` should be set to Y, the values for other
1802    dimensions only affect the output.
1804 .. mdp:: pull-coord1-origin
1806    (0.0 0.0 0.0)
1807    The pull reference position for use with an absolute reference.
1809 .. mdp:: pull-coord1-vec
1811    (0.0 0.0 0.0)
1812    The pull direction. :ref:`gmx grompp` normalizes the vector.
1814 .. mdp:: pull-coord1-start
1816    .. mdp-value:: no
1818       do not modify :mdp:`pull-coord1-init`
1820    .. mdp-value:: yes
1822       add the COM distance of the starting conformation to
1823       :mdp:`pull-coord1-init`
1825 .. mdp:: pull-coord1-init
1827    (0.0) \[nm\]
1828    The reference distance at t=0.
1830 .. mdp:: pull-coord1-rate
1832    (0) \[nm/ps\]
1833    The rate of change of the reference position.
1835 .. mdp:: pull-coord1-k
1837    (0) \[kJ mol-1 nm-2\] / \[kJ mol-1 nm-1\]
1838    The force constant. For umbrella pulling this is the harmonic force
1839    constant in kJ mol-1 nm-2. For constant force pulling this is the
1840    force constant of the linear potential, and thus the negative (!)
1841    of the constant force in kJ mol-1 nm-1.
1843 .. mdp:: pull-coord1-kB
1845    (pull-k1) \[kJ mol-1 nm-2\] / \[kJ mol-1 nm-1\]
1846    As :mdp:`pull-coord1-k`, but for state B. This is only used when
1847    :mdp:`free-energy` is turned on. The force constant is then (1 -
1848    lambda) * :mdp:`pull-coord1-k` + lambda * :mdp:`pull-coord1-kB`.
1851 NMR refinement
1852 ^^^^^^^^^^^^^^
1854 .. mdp:: disre
1856    .. mdp-value:: no
1858       ignore distance restraint information in topology file
1860    .. mdp-value:: simple
1862       simple (per-molecule) distance restraints.
1864    .. mdp-value:: ensemble
1866       distance restraints over an ensemble of molecules in one
1867       simulation box. Normally, one would perform ensemble averaging
1868       over multiple subsystems, each in a separate box, using ``mdrun
1869       -multi``. Supply ``topol0.tpr``, ``topol1.tpr``, ... with
1870       different coordinates and/or velocities. The environment
1871       variable ``GMX_DISRE_ENSEMBLE_SIZE`` sets the number of systems
1872       within each ensemble (usually equal to the ``mdrun -multi``
1873       value).
1875 .. mdp:: disre-weighting
1877    .. mdp-value:: equal
1879       divide the restraint force equally over all atom pairs in the
1880       restraint
1882    .. mdp-value:: conservative
1884       the forces are the derivative of the restraint potential, this
1885       results in an weighting of the atom pairs to the reciprocal
1886       seventh power of the displacement. The forces are conservative
1887       when :mdp:`disre-tau` is zero.
1889 .. mdp:: disre-mixed
1891    .. mdp-value:: no
1893       the violation used in the calculation of the restraint force is
1894       the time-averaged violation
1896    .. mdp-value:: yes
1898       the violation used in the calculation of the restraint force is
1899       the square root of the product of the time-averaged violation
1900       and the instantaneous violation
1902 .. mdp:: disre-fc
1904    (1000) \[kJ mol-1 nm-2\]
1905    force constant for distance restraints, which is multiplied by a
1906    (possibly) different factor for each restraint given in the `fac`
1907    column of the interaction in the topology file.
1909 .. mdp:: disre-tau
1911    (0) \[ps\]
1912    time constant for distance restraints running average. A value of
1913    zero turns off time averaging.
1915 .. mdp:: nstdisreout
1917    (100) \[steps\]
1918    period between steps when the running time-averaged and
1919    instantaneous distances of all atom pairs involved in restraints
1920    are written to the energy file (can make the energy file very
1921    large)
1923 .. mdp:: orire
1925    .. mdp-value:: no
1927       ignore orientation restraint information in topology file
1929    .. mdp-value:: yes
1931       use orientation restraints, ensemble averaging can be performed
1932       with `mdrun -multi`
1934 .. mdp:: orire-fc
1936    (0) \[kJ mol\]
1937    force constant for orientation restraints, which is multiplied by a
1938    (possibly) different weight factor for each restraint, can be set
1939    to zero to obtain the orientations from a free simulation
1941 .. mdp:: orire-tau
1943    (0) \[ps\]
1944    time constant for orientation restraints running average. A value
1945    of zero turns off time averaging.
1947 .. mdp:: orire-fitgrp
1949    fit group for orientation restraining. This group of atoms is used
1950    to determine the rotation **R** of the system with respect to the
1951    reference orientation. The reference orientation is the starting
1952    conformation of the first subsystem. For a protein, backbone is a
1953    reasonable choice
1955 .. mdp:: nstorireout
1957    (100) \[steps\]
1958    period between steps when the running time-averaged and
1959    instantaneous orientations for all restraints, and the molecular
1960    order tensor are written to the energy file (can make the energy
1961    file very large)
1964 Free energy calculations
1965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1967 .. mdp:: free-energy
1969    .. mdp-value:: no
1971       Only use topology A.
1973    .. mdp-value:: yes
1975       Interpolate between topology A (lambda=0) to topology B
1976       (lambda=1) and write the derivative of the Hamiltonian with
1977       respect to lambda (as specified with :mdp:`dhdl-derivatives`),
1978       or the Hamiltonian differences with respect to other lambda
1979       values (as specified with foreign lambda) to the energy file
1980       and/or to ``dhdl.xvg``, where they can be processed by, for
1981       example :ref:`gmx bar`. The potentials, bond-lengths and angles
1982       are interpolated linearly as described in the manual. When
1983       :mdp:`sc-alpha` is larger than zero, soft-core potentials are
1984       used for the LJ and Coulomb interactions.
1986 .. mdp:: expanded
1988    Turns on expanded ensemble simulation, where the alchemical state
1989    becomes a dynamic variable, allowing jumping between different
1990    Hamiltonians. See the expanded ensemble options for controlling how
1991    expanded ensemble simulations are performed. The different
1992    Hamiltonians used in expanded ensemble simulations are defined by
1993    the other free energy options.
1995 .. mdp:: init-lambda
1997    (-1)
1998    starting value for lambda (float). Generally, this should only be
1999    used with slow growth (*i.e.* nonzero :mdp:`delta-lambda`). In
2000    other cases, :mdp:`init-lambda-state` should be specified
2001    instead. Must be greater than or equal to 0.
2003 .. mdp:: delta-lambda
2005    (0)
2006    increment per time step for lambda
2008 .. mdp:: init-lambda-state
2010    (-1)
2011    starting value for the lambda state (integer). Specifies which
2012    columm of the lambda vector (:mdp:`coul-lambdas`,
2013    :mdp:`vdw-lambdas`, :mdp:`bonded-lambdas`,
2014    :mdp:`restraint-lambdas`, :mdp:`mass-lambdas`,
2015    :mdp:`temperature-lambdas`, :mdp:`fep-lambdas`) should be
2016    used. This is a zero-based index: :mdp:`init-lambda-state` 0 means
2017    the first column, and so on.
2019 .. mdp:: fep-lambdas
2021    \[array\]
2022    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2023    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2024    steps. Values must be between 0 and 1. Free energy differences
2025    between different lambda values can then be determined with
2026    :ref:`gmx bar`. :mdp:`fep-lambdas` is different from the
2027    other -lambdas keywords because all components of the lambda vector
2028    that are not specified will use :mdp:`fep-lambdas` (including
2029    :mdp:`restraint-lambdas` and therefore the pull code restraints).
2031 .. mdp:: coul-lambdas
2033    \[array\]
2034    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2035    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2036    steps. Values must be between 0 and 1. Only the electrostatic
2037    interactions are controlled with this component of the lambda
2038    vector (and only if the lambda=0 and lambda=1 states have differing
2039    electrostatic interactions).
2041 .. mdp:: vdw-lambdas
2043    \[array\]
2044    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2045    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2046    steps. Values must be between 0 and 1. Only the van der Waals
2047    interactions are controlled with this component of the lambda
2048    vector.
2050 .. mdp:: bonded-lambdas
2052    \[array\]
2053    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2054    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2055    steps. Values must be between 0 and 1. Only the bonded interactions
2056    are controlled with this component of the lambda vector.
2058 .. mdp:: restraint-lambdas
2060    \[array\]
2061    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2062    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2063    steps. Values must be between 0 and 1. Only the restraint
2064    interactions: dihedral restraints, and the pull code restraints are
2065    controlled with this component of the lambda vector.
2067 .. mdp:: mass-lambdas
2069    \[array\]
2070    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2071    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2072    steps. Values must be between 0 and 1. Only the particle masses are
2073    controlled with this component of the lambda vector.
2075 .. mdp:: temperature-lambdas
2077    \[array\]
2078    Zero, one or more lambda values for which Delta H values will be
2079    determined and written to dhdl.xvg every :mdp:`nstdhdl`
2080    steps. Values must be between 0 and 1. Only the temperatures
2081    controlled with this component of the lambda vector. Note that
2082    these lambdas should not be used for replica exchange, only for
2083    simulated tempering.
2085 .. mdp:: calc-lambda-neighbors
2087    (1)
2088    Controls the number of lambda values for which Delta H values will
2089    be calculated and written out, if :mdp:`init-lambda-state` has
2090    been set. A positive value will limit the number of lambda points
2091    calculated to only the nth neighbors of :mdp:`init-lambda-state`:
2092    for example, if :mdp:`init-lambda-state` is 5 and this parameter
2093    has a value of 2, energies for lambda points 3-7 will be calculated
2094    and writen out. A value of -1 means all lambda points will be
2095    written out. For normal BAR such as with :ref:`gmx bar`, a value of
2096    1 is sufficient, while for MBAR -1 should be used.
2098 .. mdp:: sc-alpha
2100    (0)
2101    the soft-core alpha parameter, a value of 0 results in linear
2102    interpolation of the LJ and Coulomb interactions
2104 .. mdp:: sc-r-power
2106    (6)
2107    the power of the radial term in the soft-core equation. Possible
2108    values are 6 and 48. 6 is more standard, and is the default. When
2109    48 is used, then sc-alpha should generally be much lower (between
2110    0.001 and 0.003).
2112 .. mdp:: sc-coul
2114    (no)
2115    Whether to apply the soft-core free energy interaction
2116    transformation to the Columbic interaction of a molecule. Default
2117    is no, as it is generally more efficient to turn off the Coulomic
2118    interactions linearly before turning off the van der Waals
2119    interactions. Note that it is only taken into account when lambda
2120    states are used, not with :mdp:`couple-lambda0` /
2121    :mdp:`couple-lambda1`, and you can still turn off soft-core
2122    interactions by setting :mdp:`sc-alpha` to 0.
2124 .. mdp:: sc-power
2126    (0)
2127    the power for lambda in the soft-core function, only the values 1
2128    and 2 are supported
2130 .. mdp:: sc-sigma
2132    (0.3) \[nm\]
2133    the soft-core sigma for particles which have a C6 or C12 parameter
2134    equal to zero or a sigma smaller than :mdp:`sc-sigma`
2136 .. mdp:: couple-moltype
2138    Here one can supply a molecule type (as defined in the topology)
2139    for calculating solvation or coupling free energies. There is a
2140    special option ``system`` that couples all molecule types in the
2141    system. This can be useful for equilibrating a system starting from
2142    (nearly) random coordinates. :mdp:`free-energy` has to be turned
2143    on. The Van der Waals interactions and/or charges in this molecule
2144    type can be turned on or off between lambda=0 and lambda=1,
2145    depending on the settings of :mdp:`couple-lambda0` and
2146    :mdp:`couple-lambda1`. If you want to decouple one of several
2147    copies of a molecule, you need to copy and rename the molecule
2148    definition in the topology.
2150 .. mdp:: couple-lambda0
2152    .. mdp-value:: vdw-q
2154       all interactions are on at lambda=0
2156    .. mdp-value:: vdw
2158       the charges are zero (no Coulomb interactions) at lambda=0
2160    .. mdp-value:: q
2162       the Van der Waals interactions are turned at lambda=0; soft-core
2163       interactions will be required to avoid singularities
2165    .. mdp-value:: none
2167       the Van der Waals interactions are turned off and the charges
2168       are zero at lambda=0; soft-core interactions will be required to
2169       avoid singularities.
2171 .. mdp:: couple-lambda1
2173    analogous to :mdp:`couple-lambda1`, but for lambda=1
2175 .. mdp:: couple-intramol
2177    .. mdp-value:: no
2179       All intra-molecular non-bonded interactions for moleculetype
2180       :mdp:`couple-moltype` are replaced by exclusions and explicit
2181       pair interactions. In this manner the decoupled state of the
2182       molecule corresponds to the proper vacuum state without
2183       periodicity effects.
2185    .. mdp-value:: yes
2187       The intra-molecular Van der Waals and Coulomb interactions are
2188       also turned on/off. This can be useful for partitioning
2189       free-energies of relatively large molecules, where the
2190       intra-molecular non-bonded interactions might lead to
2191       kinetically trapped vacuum conformations. The 1-4 pair
2192       interactions are not turned off.
2194 .. mdp:: nstdhdl
2196    (100)
2197    the frequency for writing dH/dlambda and possibly Delta H to
2198    dhdl.xvg, 0 means no ouput, should be a multiple of
2199    :mdp:`nstcalcenergy`.
2201 .. mdp:: dhdl-derivatives
2203    (yes)
2205    If yes (the default), the derivatives of the Hamiltonian with
2206    respect to lambda at each :mdp:`nstdhdl` step are written
2207    out. These values are needed for interpolation of linear energy
2208    differences with :ref:`gmx bar` (although the same can also be
2209    achieved with the right foreign lambda setting, that may not be as
2210    flexible), or with thermodynamic integration
2212 .. mdp:: dhdl-print-energy
2214    (no)
2216    Include either the total or the potential energy in the dhdl
2217    file. Options are 'no', 'potential', or 'total'. This information
2218    is needed for later free energy analysis if the states of interest
2219    are at different temperatures. If all states are at the same
2220    temperature, this information is not needed. 'potential' is useful
2221    in case one is using ``mdrun -rerun`` to generate the ``dhdl.xvg``
2222    file. When rerunning from an existing trajectory, the kinetic
2223    energy will often not be correct, and thus one must compute the
2224    residual free energy from the potential alone, with the kinetic
2225    energy component computed analytically.
2227 .. mdp:: separate-dhdl-file
2229    .. mdp-value:: yes
2231       The free energy values that are calculated (as specified with
2232       the foreign lambda and :mdp:`dhdl-derivatives` settings) are
2233       written out to a separate file, with the default name
2234       ``dhdl.xvg``. This file can be used directly with :ref:`gmx
2235       bar`.
2237    .. mdp-value:: no
2239       The free energy values are written out to the energy output file
2240       (``ener.edr``, in accumulated blocks at every :mdp:`nstenergy`
2241       steps), where they can be extracted with :ref:`gmx energy` or
2242       used directly with :ref:`gmx bar`.
2244 .. mdp:: dh-hist-size
2246    (0)
2247    If nonzero, specifies the size of the histogram into which the
2248    Delta H values (specified with foreign lambda) and the derivative
2249    dH/dl values are binned, and written to ener.edr. This can be used
2250    to save disk space while calculating free energy differences. One
2251    histogram gets written for each foreign lambda and two for the
2252    dH/dl, at every :mdp:`nstenergy` step. Be aware that incorrect
2253    histogram settings (too small size or too wide bins) can introduce
2254    errors. Do not use histograms unless you're certain you need it.
2256 .. mdp:: dh-hist-spacing
2258    (0.1)
2259    Specifies the bin width of the histograms, in energy units. Used in
2260    conjunction with :mdp:`dh-hist-size`. This size limits the
2261    accuracy with which free energies can be calculated. Do not use
2262    histograms unless you're certain you need it.
2265 Expanded Ensemble calculations
2266 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2268 .. mdp:: nstexpanded
2270    The number of integration steps beween attempted moves changing the
2271    system Hamiltonian in expanded ensemble simulations. Must be a
2272    multiple of :mdp:`nstcalcenergy`, but can be greater or less than
2273    :mdp:`nstdhdl`.
2275 .. mdp:: lmc-stats
2277    .. mdp-value:: no
2279       No Monte Carlo in state space is performed.
2281    .. mdp-value:: metropolis-transition
2283       Uses the Metropolis weights to update the expanded ensemble
2284       weight of each state. Min{1,exp(-(beta_new u_new - beta_old
2285       u_old)}
2287    .. mdp-value:: barker-transition
2289       Uses the Barker transition critera to update the expanded
2290       ensemble weight of each state i, defined by exp(-beta_new
2291       u_new)/(exp(-beta_new u_new)+exp(-beta_old u_old))
2293    .. mdp-value:: wang-landau
2295       Uses the Wang-Landau algorithm (in state space, not energy
2296       space) to update the expanded ensemble weights.
2298    .. mdp-value:: min-variance
2300       Uses the minimum variance updating method of Escobedo et al. to
2301       update the expanded ensemble weights. Weights will not be the
2302       free energies, but will rather emphasize states that need more
2303       sampling to give even uncertainty.
2305 .. mdp:: lmc-mc-move
2307    .. mdp-value:: no
2309       No Monte Carlo in state space is performed.
2311    .. mdp-value:: metropolis-transition
2313       Randomly chooses a new state up or down, then uses the
2314       Metropolis critera to decide whether to accept or reject:
2315       Min{1,exp(-(beta_new u_new - beta_old u_old)}
2317    .. mdp-value:: barker-transition
2319       Randomly chooses a new state up or down, then uses the Barker
2320       transition critera to decide whether to accept or reject:
2321       exp(-beta_new u_new)/(exp(-beta_new u_new)+exp(-beta_old u_old))
2323    .. mdp-value:: gibbs
2325        Uses the conditional weights of the state given the coordinate
2326        (exp(-beta_i u_i) / sum_k exp(beta_i u_i) to decide which state
2327        to move to.
2329    .. mdp-value:: metropolized-gibbs
2331        Uses the conditional weights of the state given the coordinate
2332        (exp(-beta_i u_i) / sum_k exp(beta_i u_i) to decide which state
2333        to move to, EXCLUDING the current state, then uses a rejection
2334        step to ensure detailed balance. Always more efficient that
2335        Gibbs, though only marginally so in many situations, such as
2336        when only the nearest neighbors have decent phase space
2337        overlap.
2339 .. mdp:: lmc-seed
2341    (-1)
2342    random seed to use for Monte Carlo moves in state space. When
2343    :mdp:`lmc-seed` is set to -1, a pseudo random seed is us
2345 .. mdp:: mc-temperature
2347    Temperature used for acceptance/rejection for Monte Carlo moves. If
2348    not specified, the temperature of the simulation specified in the
2349    first group of :mdp:`ref-t` is used.
2351 .. mdp:: wl-ratio
2353    (0.8)
2354    The cutoff for the histogram of state occupancies to be reset, and
2355    the free energy incrementor to be changed from delta to delta *
2356    :mdp:`wl-scale`. If we define the Nratio = (number of samples at
2357    each histogram) / (average number of samples at each
2358    histogram). :mdp:`wl-ratio` of 0.8 means that means that the
2359    histogram is only considered flat if all Nratio > 0.8 AND
2360    simultaneously all 1/Nratio > 0.8.
2362 .. mdp:: wl-scale
2364    (0.8)
2365    Each time the histogram is considered flat, then the current value
2366    of the Wang-Landau incrementor for the free energies is multiplied
2367    by :mdp:`wl-scale`. Value must be between 0 and 1.
2369 .. mdp:: init-wl-delta
2371    (1.0)
2372    The initial value of the Wang-Landau incrementor in kT. Some value
2373    near 1 kT is usually most efficient, though sometimes a value of
2374    2-3 in units of kT works better if the free energy differences are
2375    large.
2377 .. mdp:: wl-oneovert
2379    (no)
2380    Set Wang-Landau incrementor to scale with 1/(simulation time) in
2381    the large sample limit. There is significant evidence that the
2382    standard Wang-Landau algorithms in state space presented here
2383    result in free energies getting 'burned in' to incorrect values
2384    that depend on the initial state. when :mdp:`wl-oneovert` is true,
2385    then when the incrementor becomes less than 1/N, where N is the
2386    mumber of samples collected (and thus proportional to the data
2387    collection time, hence '1 over t'), then the Wang-Lambda
2388    incrementor is set to 1/N, decreasing every step. Once this occurs,
2389    :mdp:`wl-ratio` is ignored, but the weights will still stop
2390    updating when the equilibration criteria set in
2391    :mdp:`lmc-weights-equil` is achieved.
2393 .. mdp:: lmc-repeats
2395    (1)
2396    Controls the number of times that each Monte Carlo swap type is
2397    performed each iteration. In the limit of large numbers of Monte
2398    Carlo repeats, then all methods converge to Gibbs sampling. The
2399    value will generally not need to be different from 1.
2401 .. mdp:: lmc-gibbsdelta
2403    (-1)
2404    Limit Gibbs sampling to selected numbers of neighboring states. For
2405    Gibbs sampling, it is sometimes inefficient to perform Gibbs
2406    sampling over all of the states that are defined. A positive value
2407    of :mdp:`lmc-gibbsdelta` means that only states plus or minus
2408    :mdp:`lmc-gibbsdelta` are considered in exchanges up and down. A
2409    value of -1 means that all states are considered. For less than 100
2410    states, it is probably not that expensive to include all states.
2412 .. mdp:: lmc-forced-nstart
2414    (0)
2415    Force initial state space sampling to generate weights. In order to
2416    come up with reasonable initial weights, this setting allows the
2417    simulation to drive from the initial to the final lambda state,
2418    with :mdp:`lmc-forced-nstart` steps at each state before moving on
2419    to the next lambda state. If :mdp:`lmc-forced-nstart` is
2420    sufficiently long (thousands of steps, perhaps), then the weights
2421    will be close to correct. However, in most cases, it is probably
2422    better to simply run the standard weight equilibration algorithms.
2424 .. mdp:: nst-transition-matrix
2426    (-1)
2427    Frequency of outputting the expanded ensemble transition matrix. A
2428    negative number means it will only be printed at the end of the
2429    simulation.
2431 .. mdp:: symmetrized-transition-matrix
2433    (no)
2434    Whether to symmetrize the empirical transition matrix. In the
2435    infinite limit the matrix will be symmetric, but will diverge with
2436    statistical noise for short timescales. Forced symmetrization, by
2437    using the matrix T_sym = 1/2 (T + transpose(T)), removes problems
2438    like the existence of (small magnitude) negative eigenvalues.
2440 .. mdp:: mininum-var-min
2442    (100)
2443    The min-variance strategy (option of :mdp:`lmc-stats` is only
2444    valid for larger number of samples, and can get stuck if too few
2445    samples are used at each state. :mdp:`mininum-var-min` is the
2446    minimum number of samples that each state that are allowed before
2447    the min-variance strategy is activated if selected.
2449 .. mdp:: init-lambda-weights
2451    The initial weights (free energies) used for the expanded ensemble
2452    states. Default is a vector of zero weights. format is similar to
2453    the lambda vector settings in :mdp:`fep-lambdas`, except the
2454    weights can be any floating point number. Units are kT. Its length
2455    must match the lambda vector lengths.
2457 .. mdp:: lmc-weights-equil
2459    .. mdp-value:: no
2461       Expanded ensemble weights continue to be updated throughout the
2462       simulation.
2464    .. mdp-value:: yes
2466       The input expanded ensemble weights are treated as equilibrated,
2467       and are not updated throughout the simulation.
2469    .. mdp-value:: wl-delta
2471       Expanded ensemble weight updating is stopped when the
2472       Wang-Landau incrementor falls below this value.
2474    .. mdp-value:: number-all-lambda
2476       Expanded ensemble weight updating is stopped when the number of
2477       samples at all of the lambda states is greater than this value.
2479    .. mdp-value:: number-steps
2481       Expanded ensemble weight updating is stopped when the number of
2482       steps is greater than the level specified by this value.
2484    .. mdp-value:: number-samples
2486       Expanded ensemble weight updating is stopped when the number of
2487       total samples across all lambda states is greater than the level
2488       specified by this value.
2490    .. mdp-value:: count-ratio
2492       Expanded ensemble weight updating is stopped when the ratio of
2493       samples at the least sampled lambda state and most sampled
2494       lambda state greater than this value.
2496 .. mdp:: simulated-tempering
2498    (no)
2499    Turn simulated tempering on or off. Simulated tempering is
2500    implemented as expanded ensemble sampling with different
2501    temperatures instead of different Hamiltonians.
2503 .. mdp:: sim-temp-low
2505    (300) \[K\]
2506    Low temperature for simulated tempering.
2508 .. mdp:: sim-temp-high
2510    (300) \[K\]
2511    High temperature for simulated tempering.
2513 .. mdp:: simulated-tempering-scaling
2515    Controls the way that the temperatures at intermediate lambdas are
2516    calculated from the :mdp:`temperature-lambdas` part of the lambda
2517    vector.
2519    .. mdp-value:: linear
2521       Linearly interpolates the temperatures using the values of
2522       :mdp:`temperature-lambdas`, *i.e.* if :mdp:`sim-temp-low`
2523       =300, :mdp:`sim-temp-high` =400, then lambda=0.5 correspond to
2524       a temperature of 350. A nonlinear set of temperatures can always
2525       be implemented with uneven spacing in lambda.
2527    .. mdp-value:: geometric
2529       Interpolates temperatures geometrically between
2530       :mdp:`sim-temp-low` and :mdp:`sim-temp-high`. The i:th state
2531       has temperature :mdp:`sim-temp-low` * (:mdp:`sim-temp-high` /
2532       :mdp:`sim-temp-low`) raised to the power of
2533       (i/(ntemps-1)). This should give roughly equal exchange for
2534       constant heat capacity, though of course things simulations that
2535       involve protein folding have very high heat capacity peaks.
2537    .. mdp-value:: exponential
2539       Interpolates temperatures exponentially between
2540       :mdp:`sim-temp-low` and :mdp:`sim-temp-high`. The i:th state
2541       has temperature :mdp:`sim-temp-low` + (:mdp:`sim-temp-high` -
2542       :mdp:`sim-temp-low`)*((exp(:mdp:`temperature-lambdas`
2543       (i))-1)/(exp(1.0)-i)).
2546 Non-equilibrium MD
2547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2549 .. mdp:: acc-grps
2551    groups for constant acceleration (*e.g.* ``Protein Sol``) all atoms
2552    in groups Protein and Sol will experience constant acceleration as
2553    specified in the :mdp:`accelerate` line
2555 .. mdp:: accelerate
2557    (0) \[nm ps^-2\]
2558    acceleration for :mdp:`acc-grps`; x, y and z for each group
2559    (*e.g.* ``0.1 0.0 0.0 -0.1 0.0 0.0`` means that first group has
2560    constant acceleration of 0.1 nm ps-2 in X direction, second group
2561    the opposite).
2563 .. mdp:: freezegrps
2565    Groups that are to be frozen (*i.e.* their X, Y, and/or Z position
2566    will not be updated; *e.g.* ``Lipid SOL``). :mdp:`freezedim`
2567    specifies for which dimension the freezing applies. To avoid
2568    spurious contibrutions to the virial and pressure due to large
2569    forces between completely frozen atoms you need to use energy group
2570    exclusions, this also saves computing time. Note that coordinates
2571    of frozen atoms are not scaled by pressure-coupling algorithms.
2573 .. mdp:: freezedim
2575    dimensions for which groups in :mdp:`freezegrps` should be frozen,
2576    specify `Y` or `N` for X, Y and Z and for each group (*e.g.* ``Y Y
2577    N N N N`` means that particles in the first group can move only in
2578    Z direction. The particles in the second group can move in any
2579    direction).
2581 .. mdp:: cos-acceleration
2583    (0) \[nm ps^-2\]
2584    the amplitude of the acceleration profile for calculating the
2585    viscosity. The acceleration is in the X-direction and the magnitude
2586    is :mdp:`cos-acceleration` cos(2 pi z/boxheight). Two terms are
2587    added to the energy file: the amplitude of the velocity profile and
2588    1/viscosity.
2590 .. mdp:: deform
2592    (0 0 0 0 0 0) \[nm ps-1\]
2593    The velocities of deformation for the box elements: a(x) b(y) c(z)
2594    b(x) c(x) c(y). Each step the box elements for which :mdp:`deform`
2595    is non-zero are calculated as: box(ts)+(t-ts)*deform, off-diagonal
2596    elements are corrected for periodicity. The coordinates are
2597    transformed accordingly. Frozen degrees of freedom are (purposely)
2598    also transformed. The time ts is set to t at the first step and at
2599    steps at which x and v are written to trajectory to ensure exact
2600    restarts. Deformation can be used together with semiisotropic or
2601    anisotropic pressure coupling when the appropriate
2602    compressibilities are set to zero. The diagonal elements can be
2603    used to strain a solid. The off-diagonal elements can be used to
2604    shear a solid or a liquid.
2607 Electric fields
2608 ^^^^^^^^^^^^^^^
2610 .. mdp:: E-x ; E-y ; E-z
2612    If you want to use an electric field in a direction, enter 3
2613    numbers after the appropriate E-direction, the first number: the
2614    number of cosines, only 1 is implemented (with frequency 0) so
2615    enter 1, the second number: the strength of the electric field in V
2616    nm^-1, the third number: the phase of the cosine, you can enter any
2617    number here since a cosine of frequency zero has no phase.
2619 .. mdp:: E-xt; E-yt; E-zt
2621    Here you can specify a pulsed alternating electric field. The field
2622    has the form of a gaussian laser pulse:
2624    E(t) = E0 exp ( -(t-t0)^2/(2 sigma^2) ) cos(omega (t-t0))
2626    For example, the four parameters for direction x are set in the
2627    three fields of :mdp:`E-x` and :mdp:`E-xt` like
2629    E-x  = 1 E0 0
2631    E-xt = omega t0 sigma
2633    In the special case that sigma = 0, the exponential term is omitted
2634    and only the cosine term is used.
2636    More details in Carl Caleman and David van der Spoel: Picosecond
2637    Melting of Ice by an Infrared Laser Pulse - A Simulation Study
2638    Angew. Chem. Intl. Ed. 47 pp. 14 17-1420 (2008)
2642 Mixed quantum/classical molecular dynamics
2643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2645 .. MDP:: QMMM
2647    .. mdp-value:: no
2649       No QM/MM.
2651    .. mdp-value:: yes
2653       Do a QM/MM simulation. Several groups can be described at
2654       different QM levels separately. These are specified in the
2655       :mdp:`QMMM-grps` field separated by spaces. The level of *ab
2656       initio* theory at which the groups are described is specified by
2657       :mdp:`QMmethod` and :mdp:`QMbasis` Fields. Describing the
2658       groups at different levels of theory is only possible with the
2659       ONIOM QM/MM scheme, specified by :mdp:`QMMMscheme`.
2661 .. mdp:: QMMM-grps
2663    groups to be descibed at the QM level
2665 .. mdp:: QMMMscheme
2667    .. mdp-value:: normal
2669       normal QM/MM. There can only be one :mdp:`QMMM-grps` that is
2670       modelled at the :mdp:`QMmethod` and :mdp:`QMbasis` level of
2671       *ab initio* theory. The rest of the system is described at the
2672       MM level. The QM and MM subsystems interact as follows: MM point
2673       charges are included in the QM one-electron hamiltonian and all
2674       Lennard-Jones interactions are described at the MM level.
2676    .. mdp-value:: ONIOM
2678       The interaction between the subsystem is described using the
2679       ONIOM method by Morokuma and co-workers. There can be more than
2680       one :mdp:`QMMM-grps` each modeled at a different level of QM
2681       theory (:mdp:`QMmethod` and :mdp:`QMbasis`).
2683 .. mdp:: QMmethod
2685    (RHF)
2686    Method used to compute the energy and gradients on the QM
2687    atoms. Available methods are AM1, PM3, RHF, UHF, DFT, B3LYP, MP2,
2688    CASSCF, and MMVB. For CASSCF, the number of electrons and orbitals
2689    included in the active space is specified by :mdp:`CASelectrons`
2690    and :mdp:`CASorbitals`.
2692 .. mdp:: QMbasis
2694    (STO-3G)
2695    Basis set used to expand the electronic wavefuntion. Only Gaussian
2696    basis sets are currently available, *i.e.* ``STO-3G, 3-21G, 3-21G*,
2697    3-21+G*, 6-21G, 6-31G, 6-31G*, 6-31+G*,`` and ``6-311G``.
2699 .. mdp:: QMcharge
2701    (0) \[integer\]
2702    The total charge in `e` of the :mdp:`QMMM-grps`. In case there are
2703    more than one :mdp:`QMMM-grps`, the total charge of each ONIOM
2704    layer needs to be specified separately.
2706 .. mdp:: QMmult
2708    (1) \[integer\]
2709    The multiplicity of the :mdp:`QMMM-grps`. In case there are more
2710    than one :mdp:`QMMM-grps`, the multiplicity of each ONIOM layer
2711    needs to be specified separately.
2713 .. mdp:: CASorbitals
2715    (0) \[integer\]
2716    The number of orbitals to be included in the active space when
2717    doing a CASSCF computation.
2719 .. mdp:: CASelectrons
2721    (0) \[integer\]
2722    The number of electrons to be included in the active space when
2723    doing a CASSCF computation.
2725 .. MDP:: SH
2727    .. mdp-value:: no
2729       No surface hopping. The system is always in the electronic
2730       ground-state.
2732    .. mdp-value:: yes
2734       Do a QM/MM MD simulation on the excited state-potential energy
2735       surface and enforce a *diabatic* hop to the ground-state when
2736       the system hits the conical intersection hyperline in the course
2737       the simulation. This option only works in combination with the
2738       CASSCF method.
2741 Implicit solvent
2742 ^^^^^^^^^^^^^^^^
2744 .. mdp:: implicit-solvent
2746    .. mdp-value:: no
2748       No implicit solvent
2750    .. mdp-value:: GBSA
2752       Do a simulation with implicit solvent using the Generalized Born
2753       formalism. Three different methods for calculating the Born
2754       radii are available, Still, HCT and OBC. These are specified
2755       with the :mdp:`gb-algorithm` field. The non-polar solvation is
2756       specified with the :mdp:`sa-algorithm` field.
2758 .. mdp:: gb-algorithm
2760    .. mdp-value:: Still
2762       Use the Still method to calculate the Born radii
2764    .. mdp-value:: HCT
2766       Use the Hawkins-Cramer-Truhlar method to calculate the Born
2767       radii
2769    .. mdp-value:: OBC
2771       Use the Onufriev-Bashford-Case method to calculate the Born
2772       radii
2774 .. mdp:: nstgbradii
2776    (1) \[steps\]
2777    Frequency to (re)-calculate the Born radii. For most practial
2778    purposes, setting a value larger than 1 violates energy
2779    conservation and leads to unstable trajectories.
2781 .. mdp:: rgbradii
2783    (1.0) \[nm\]
2784    Cut-off for the calculation of the Born radii. Currently must be
2785    equal to rlist
2787 .. mdp:: gb-epsilon-solvent
2789    (80)
2790    Dielectric constant for the implicit solvent
2792 .. mdp:: gb-saltconc
2794    (0) \[M\]
2795    Salt concentration for implicit solvent models, currently not used
2797 .. mdp:: gb-obc-alpha
2798 .. mdp:: gb-obc-beta
2799 .. mdp:: gb-obc-gamma
2801    Scale factors for the OBC model. Default values of 1, 0.78 and 4.85
2802    respectively are for OBC(II). Values for OBC(I) are 0.8, 0 and 2.91
2803    respectively
2805 .. mdp:: gb-dielectric-offset
2807    (0.009) \[nm\]
2808    Distance for the di-electric offset when calculating the Born
2809    radii. This is the offset between the center of each atom the
2810    center of the polarization energy for the corresponding atom
2812 .. mdp:: sa-algorithm
2814    .. mdp-value:: Ace-approximation
2816       Use an Ace-type approximation
2818    .. mdp-value:: None
2820       No non-polar solvation calculation done. For GBSA only the polar
2821       part gets calculated
2823 .. mdp:: sa-surface-tension
2825    \[kJ mol-1 nm-2\]
2826    Default value for surface tension with SA algorithms. The default
2827    value is -1; Note that if this default value is not changed it will
2828    be overridden by :ref:`gmx grompp` using values that are specific
2829    for the choice of radii algorithm (0.0049 kcal/mol/Angstrom^2 for
2830    Still, 0.0054 kcal/mol/Angstrom2 for HCT/OBC) Setting it to 0 will
2831    while using an sa-algorithm other than None means no non-polar
2832    calculations are done.
2835 Adaptive Resolution Simulation
2836 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2838 .. mdp:: adress
2840    (no)
2841    Decide whether the AdResS feature is turned on.
2843 .. mdp:: adress-type
2845    .. mdp-value:: Off
2847       Do an AdResS simulation with weight equal 1, which is equivalent
2848       to an explicit (normal) MD simulation. The difference to
2849       disabled AdResS is that the AdResS variables are still read-in
2850       and hence are defined.
2852    .. mdp-value:: Constant
2854       Do an AdResS simulation with a constant weight,
2855       :mdp:`adress-const-wf` defines the value of the weight
2857    .. mdp-value:: XSplit
2859       Do an AdResS simulation with simulation box split in
2860       x-direction, so basically the weight is only a function of the x
2861       coordinate and all distances are measured using the x coordinate
2862       only.
2864    .. mdp-value:: Sphere
2866       Do an AdResS simulation with spherical explicit zone.
2868 .. mdp:: adress-const-wf
2870    (1)
2871    Provides the weight for a constant weight simulation
2872    (:mdp:`adress-type` =Constant)
2874 .. mdp:: adress-ex-width
2876    (0)
2877    Width of the explicit zone, measured from
2878    :mdp:`adress-reference-coords`.
2880 .. mdp:: adress-hy-width
2882    (0)
2883    Width of the hybrid zone.
2885 .. mdp:: adress-reference-coords
2887    (0,0,0)
2888    Position of the center of the explicit zone. Periodic boundary
2889    conditions apply for measuring the distance from it.
2891 .. mdp:: adress-cg-grp-names
2893    The names of the coarse-grained energy groups. All other energy
2894    groups are considered explicit and their interactions will be
2895    automatically excluded with the coarse-grained groups.
2897 .. mdp:: adress-site
2899    The mapping point from which the weight is calculated.
2901    .. mdp-value:: COM
2903       The weight is calculated from the center of mass of each charge group.
2905    .. mdp-value:: COG
2907       The weight is calculated from the center of geometry of each charge group.
2909    .. mdp-value:: Atom
2911       The weight is calculated from the position of 1st atom of each charge group.
2913    .. mdp-value:: AtomPerAtom
2915       The weight is calculated from the position of each individual atom.
2917 .. mdp:: adress-interface-correction
2919    .. mdp-value:: Off
2921       Do not apply any interface correction.
2923    .. mdp-value:: thermoforce
2925       Apply thermodynamic force interface correction. The table can be
2926       specified using the ``-tabletf`` option of :ref:`gmx mdrun`. The
2927       table should contain the potential and force (acting on
2928       molecules) as function of the distance from
2929       :mdp:`adress-reference-coords`.
2931 .. mdp:: adress-tf-grp-names
2933    The names of the energy groups to which the thermoforce is applied
2934    if enabled in :mdp:`adress-interface-correction`. If no group is
2935    given the default table is applied.
2937 .. mdp:: adress-ex-forcecap
2939    (0)
2940    Cap the force in the hybrid region, useful for big molecules. 0
2941    disables force capping.
2944 User defined thingies
2945 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2947 .. mdp:: user1-grps
2948 .. mdp:: user2-grps
2949 .. mdp:: userint1 (0)
2950 .. mdp:: userint2 (0)
2951 .. mdp:: userint3 (0)
2952 .. mdp:: userint4 (0)
2953 .. mdp:: userreal1 (0)
2954 .. mdp:: userreal2 (0)
2955 .. mdp:: userreal3 (0)
2956 .. mdp:: userreal4 (0)
2958    These you can use if you modify code. You can pass integers and
2959    reals and groups to your subroutine. Check the inputrec definition
2960    in ``src/gromacs/legacyheaders/types/inputrec.h``
2962 .. _reference manual: gmx-manual-parent-dir_