LAMMPS与GROMACS特点及优劣势对比

LAMMPS和GROMACS都是重要的分子动力学模拟的软件，其中GROMACS软件是现在市场上使用最广泛的分子动力学模拟软件，无论是社区还是功能都要强很多。但是LAMMPS作为材料领域最强的软件，有很多GROMACS无法实现的事情，两者结合基本可以实现分子动力学的全部功能。

计算速率

GROMACS的GPU加速一直随着版本更新，越新的版本加速能力越强，到现在为止，GROMACS的GPU加速能力几乎强于其他模拟软件的一倍，相当优秀。LAMMPS的GPU加速依赖两个包实现，Kokkos主要实现双精度的加速计算，GPU包主要实现单精度的加速计算。一般如果在服务器中进行运算的话，一般都是Kokkos。

并行方法

LAMMPS的并行方式依赖mpi，而GROMACS依赖一个魔改版的mpi，更加科学一些，速率也比较快。一般使用GPU加速时LAMMPS往往只用少数的核心CPU，而GROMACS却能自动调节使用并行，能利用所有的CPU能力。

编译方法

GROMACS的编译一般使用Cmake方法进行，其Cmake教程也比较丰富，操作相对来说简单。LAMMPS的编译方法可以用Cmake也可以用make方法， 但是Cmake方法可以找到的教程比较少，基本上都是make方法。麻烦度比较高，Cmake方法编译有官方的教程，但是按照他来的话，只能编译最基础的包，非常不建议，还有在最近的LAMMPS编译中，似乎和anaconda中的什么东西冲突了，要么别用anaconda配python，要么不要用base环境，自己建立一个基础环境，看需求增加。

模拟过程的区别细节

  • LAMMPS可以进行反应分子动力学reaxff，可以在MD中实现化学反应，这点GROMACS做不到

  • GROMACS的控温控压的方法比较多，且最新的velocity-rescale方法和stochastic cell rescaling方法都能使用

  • GROMACS可以使用lines语句，将H连接的化学键进行固定，而LAMMPS只能用shake的方法，shake方法耗费的计算资源较高。固定H化学键的目的是将H的振动消除，使得时间步长可以2fs.

  • GROMACS的运行逻辑是一个.mdp文件对应一个系综过程，即最小化、平衡、实际模拟过程需要3个.mdp文件实现，而LAMMPS只需要一个.in文件就可以进行整个模拟。.mdp文件中没有前后顺序的差异，.in有。并且LAMMPS中的fix部分在GROMACS部分不是在.mdp文件中出现，而是在后处理部分呈现

  • GROMACS的分析在计算之后进行，LAMMPS的部分分析在计算中就进行。这导致GROMACS的轨迹文件需要保存的帧数要多一些，因为没法像LAMMPS那样直接在运算过程中进行

  • GROMACS的稳压过程中，盒子大小的变化受到压缩系数的影响，这个一般设置为水的压缩系数，不需要其变化的时候需要设为0。LAMMPS的压力变化取决与压力现状与设定的值。

  • GROMACS的1-4作用等可以每类分子单独设置，而LAMMPS只能同时设置。

  • GROMACS的命令生成的文件，默认不进行覆盖，所以同一个命令往往会生成新的文件

  • GROMACS的.gro和.pdb文件在不包括速度的时候是等价的，但是pdb文件需要包括盒子的大小信息，这需要packmol.inp文件中增加如下内容，意味增加边界各向外延申1.5个单位。

    add_box_sides 1.5

  • 单位非常不一样，LAMMPS有多种类型的单位如real等，但是GROMACS只有一种单位。

  • GROMACS会自动生成组，组名一般是分子类型、残基类型等

  • GROMACS更新了新的时间步长策略，可以使得范德华力设为2fs而电荷力设为1fs。

  • GROMACS的内部力场引用功能非常强大。

  • LAMMPS可以用OVITO就不用VMD了，但是GROMACS一般必须用VMD，VMD得找个时间真的好好学一下了。

  • GROMACS的官方文档真的烂，找东西都不好找。

  • 对于体系中会有原子数量不对应的情况，只有LAMMPS能用，GROMACS做不到。