`define-layer`（ML・MM の層の割り当て）¶

define-layer は、全系を ML 領域の周りの 3 つの層に分け、各原子の層を PDB の B-factor の欄に書き込みます。計算コマンドは、この B-factor から層を読み戻します。

層	B-factor	原子	計算での扱い
ML	0.0	ML 領域	MLIP のエネルギー・力・Hessian
可動 MM	10.0	ML 領域から `--movable-cutoff`（デフォルト 8.0 Å）以内の MM 原子	MM。動ける
固定 MM	20.0	それより遠い MM 原子	MM。座標は固定し、MM のエネルギーには入る

主な用途¶

計算コマンドの入力を作る: opt・tsopt・freq などが --parm7 と一緒に受け取る、層付きの全系の PDB を書き出します。
動く殻を変える: --movable-cutoff で可動 MM の層を広げたり狭めたりします。
層の大きさを確かめる: 計算の前に、各層の原子数を見ます。

all に -c を付けると、all が define-layer を実行します。

基本的な実行例¶

1. model PDB で ML 領域を渡す¶

全系と、extract か all が書いた ML 領域の PDB を渡します。

mlmm define-layer -i system.pdb --model-pdb ml_region.pdb -o labeled.pdb

端末の Layer Summary の下に各層の原子数が出ます。

2. 原子番号で ML 領域を渡す¶

ML 領域の原子を番号で並べます。

mlmm define-layer -i system.pdb --model-indices "0,1,2,3,4" --zero-based -o labeled.pdb

3. 動く殻を広げる¶

ML 領域から 10.0 Å 以内の MM 残基をすべて動けるようにします。

mlmm define-layer -i system.pdb --model-pdb ml_region.pdb \
    --movable-cutoff 10.0 -o labeled.pdb

処理の仕組みと計算仕様¶

ML 領域: --model-pdb の原子を、chain・残基番号・挿入コード・残基名・原子名で入力の原子と照合します。chain が空の原子はほかの欄で照合し、複数の chain の原子に当てはまるとエラーで止まります。--model-pdb が無ければ、--model-indices に並べた原子が ML 領域になります。
距離: ML 領域の外の各原子について、いちばん近い ML 原子までの距離を求めます。
割り当て: ML 原子を持たない残基は、いちばん近い原子の距離で、残基ごと 1 つの層に入ります。--movable-cutoff 以内なら可動 MM、それより遠ければ固定 MM です。ML 原子を含む残基では、ML でない原子を 1 つずつ距離で割り当てます。
出力: 入力の B-factor の欄だけを 0・10・20 に書き換えて書き出し、Layer Summary を表示します。

主な出力ファイル¶

./
├─ <input>_layered.pdb   # -o が無いとき、入力と同じディレクトリ
└─ <input>_layered.cif   # mmCIF の入力か、PDB の桁に収まらない PDB の入力のとき

PDB は入力のレコードをすべて保ち、B-factor だけを変えます。-o の名前が .cif か .mmcif で終わっても、拡張子を .pdb にした名前の PDB で書きます。端末には Layer Summary の下に、Layer 1 (ML, B=0):・Layer 2 (Movable MM, B=10):・Layer 3 (Frozen MM, B=20): の行で各層の原子数が出て、続いて Total atoms: が出ます。ビューアで出力を B-factor で色分けすると、3 つの層が見えます。

主な CLI オプション¶

オプション	引数の型	デフォルト	説明
`-i, --input`	パス	（必須）	全系の PDB か mmCIF
`--model-pdb`	パス	`None`	ML 領域の原子の PDB か mmCIF
`--model-indices`	文字列	`None`	ML 原子の番号（`'1,2,3,4'`、`'1-10,15,20-25'` など）。デフォルトは 1 始まりで、`--zero-based` で 0 始まり。`--model-pdb` が無いときに使う
`--movable-cutoff`	浮動小数点数	`8.0`	ML 領域からこの距離（Å）以内の MM 原子を可動 MM にする。遠い原子は固定 MM
`-o, --output`	パス	`<input>_layered.pdb`	出力 PDB
`--one-based/--zero-based`	フラグ	`--one-based`	`--model-indices` の読み方

全オプションは自動生成のオプションの一覧（英語のみ）を参照してください。

使用上の注意点¶

ML 領域の指定は必須: --model-pdb も --model-indices も無いと、ERROR: Either --model-pdb or --model-indices must be provided. を出して終了コード 2 で止まります。
--model-pdb が優先: 両方を与えると、計算コマンドと同じく --model-pdb が使われます。
トポロジーと対応した PDB を使う: -i には mm-parm が書く PDB を渡し、層付きの PDB の原子が parm7 と同じ順に並ぶようにしてください。mm-parm の例 4 を参照してください。入力に無い原子が --model-pdb にあると、エラーで止まります。
マルチ MODEL の入力は、最初の MODEL だけを使い、警告を出します。
しきい値の選び方: --movable-cutoff を小さくすると計算は軽くなり、大きくすると周りの環境をより広く緩和できます。計算コマンドに --movable-cutoff を渡すと、B-factor の層の代わりにその距離で層を決めます。詳しくは ML 領域と層の組み方を見てください。

define-layer（ML・MM の層の割り当て）¶