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Parallel Molecular Dynamics Program EGO_VIII

EGO is a program to perform molecular dynamics calculations on parallel as well as on sequential computers. The energy function employed partially derives from the one used in the program X-PLOR of A. Brünger. EGO can read X-PLOR pdb, psf, and parameter files and EGO output files can be converted to X-PLOR DCD/crd files and read back into X-PLOR for further analysis of the resulting trajectories.

General Information

Versions, Platforms, Authors

Version :         EGO_VIII.20.2   (1998)
Operating System: AIX, LINUX, LINUX64, NeXTSTEP (and many others)
Computer:         Linux-cluster, IBMSMP, SR8000, NeXTs
                  (and many others)
Authors:          Markus Eichinger, Helmut Grubmüller, Helmut Heller
Addl. Info.:      http://www.lrz.de/~heller/ego

Overview

EGO is a program to perform molecular dynamics simulations on parallel as well as on sequential computers. Supported parallel machines include the CRAY-T3E, IBM-SP2, IBM-SMP, Parsytec-CC under PARIX and inhomogeneous clusters of UNIX workstations under PVM or MPI. EGO also runs sequentially on any decent UNIX workstation; even Windows95/NT PC's (with a GNU-C compiler) can be used.

The energy function employed partially derives from the one used in the program X-PLOR of A. Brünger. EGO can read X-PLOR pdb, psf, and parameter files and EGO output files can be converted to X-PLOR DCD/crd files and read back into X-PLOR for further analysis of the resulting trajectories.

EGO was developed for the simulation of large molecular systems on parallel computers (under PVM, MPI or PARIX). EGO uses a multiple time step algorithm combined with a structure adapted fast multipole method for the description of long range electrostatics. The method has been demonstrated to scale linearly with the number of atoms in the range of about 40,000 atoms.

History

AlterEgo computerThe first version of EGO has been developed 1988/89 by H. Grubmüller and H. Heller in the Theoretical Biophysics group of Klaus Schulten at the Technical University of Munich (TUM), Germany. It had been written in occam II and ran on a home built network of T800 transputers, called the AlterEgo computer (see picture to the right).

In the following four years H. Heller continued to work on the program in the group of Klaus Schulten at the University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC), Il, U.S.A. The program was translated from occamII to C and implemented on various platforms (e.g., a CM5 Connection Machine and networks of workstations). Many people helped, among them Michael Schaefer, Amitabh Sinha, Tom Bishop, Brad Banko, and Klaus Boehncke.

Beginning with 1993, EGO has been completely rewritten by Markus Eichinger supported by Helmut Grubmüller, Helmut Heller, Christoph Niedermeier, Chris Brandt, and Robert Kossman in the Theoretical Biophysics group of Paul Tavan at the Institute for Medical Optics at the Ludwig Maximilians University, Munich, Germany. The resulting program is called EGO_VIII and has been released into the public domain under the GNU public license. Funding has been provided by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), SFB-143 and SFB-533.

Capabilities of EGO

The capabilities of the EGO program system include:

  • Program system to perform molecular dynamics simulations of large systems.
  • EGO can be run in parallel (MPI, PVM, PARIX) or sequentially on a wide variety of machines.
  • Energy function and input/output files are compatible with the widely used X-PLOR program.
  • EGO computes the full long-range electrostatic interaction (no cut-off!), but in a very efficient manner (multipole and distance class scheme).
  • EGO can do Newtonian dynamics and Langevin dynamics.
  • EGO provides harmonic coordinate restraints, cubical and spherical SBOUND regions, and has a stochastic boundary capability.
  • The Flooding algorithm is used to speed up transitions between conformational substates in a protein.
  • Easy to use: no new command language but only a control file which can be derived from a template.
  • It is written in plain C in a well-structured manner.
  • EGO can be used for free for academics; its source code is readily available.

Benutzerkreis / Lizenzbedingungen

EGO darf nur für Aufgaben im Rahmen von Forschung und Lehre an Instituten der Bayerischen Akademie der Wissenschaften, der Universitäten und den Fachhochschulen eingesetzt werden. Alle Arbeiten, die aus der Verwendung von EGO entstehen, müssen folgende Zitate aufweisen:

  • Helmut Grubmüller, Helmut Heller, Andreas Windemuth, and Klaus Schulten
    Generalized Verlet algorithm for efficient molecular dynamics simulations with long-range interactions
    Molecular Simulation, 6,121-142, 1991.
    A gzip-ed PostScript-version of the paper is available.
  • Markus Eichinger, Helmut Grubmüller, Helmut Heller, and Paul Tavan
    FAMUSAMM: An Algorithm for Rapid Evaluation of Electrostatic Interactions in Molecular Dynamics Simulations
    J. Comp. Chem., 18,1729-1749, 1997. (download)

Zugriff und Ausführung

Zugriff und Ausführung an der IBMSMP

Die bereits übersetzten EGO-binaries macht man sich durch den Aufruf

source /usr/local/bin/setup.ego.csh

oder

. /usr/local/bin/setup.ego.sh

verfügbar. Die Dateien liegen unter /usr/local/sys/EGO

Zugriff und Ausführung auf dem LINUX-Cluster

EGO läuft sowohl auf dem ältern 32-bit Teil (lxsrv1) als auch auf dem neuen 64-bit Teil (lxsrv150).

Die bereits übersetzten EGO-binaries macht man sich durch den Aufruf

source /usr/local/sys/bin/setup.ego.csh

oder

. /usr/local/sys/bin/setup.ego.sh

verfügbar. Die Dateien liegen unter /usr/local/sys/EGO

EGO Hilfsprogramme

Neben dem eigentlichen Molekulardynamikprogramm EGO gibt es noch folgende Hilfsprogramme:


ego
Dies ist das Hauptprogramm, der master, der parallelen PVM-Version von EGO auf der SP2.
node
Dies ist das zugehörige slave-Programm der parallelen PVM-Version von EGO auf der SP2.
ego.axposf
Das parallele Executable der MPI-Version.
ego_seq
Das sequentielle Execuable von EGO.
ego_seq_opt

Eine optimierte Version des sequentiellen EGO Programms.
xpl2lis
Wird benutzt um X-PLOR pdb/psf/param filesin EGO *.lis files umzuwandeln.
mkmaxw
Gibt den Atomen eine Maxwell-verteilte Geschwindigkeitsverteilung.
listest
Dient zum Überprüfen der EGO *.lis files (Gesamtladung, etc.).
ego2crd
Wandelt die EGO output files in ein crd/DCD Trajektorien-file um, das dann von X-PLOR oder Quanta eingelesen werden kann.
ego2pdb
Wandelt EGO output files in PDB-files um.
force2me
Konvertiert EGO Kraft-output-files.
mkflood
Erzeugt die Kovarianzmatrix die zur Benutzung des flooding features benötigt wird.
pdbpatch
Ermöglicht interaktives Verändern von PDB files: Bewegen von Atomgruppen, Rotationen, etc.
adjust_sbound
Verändert die SBOUND-Position so, daß die SBOUND-Energie minimal ist.
round_corners
Schreibt die SBOUND-Energie für alle Atome in ein PDB file. Dies kann, zusammen mit dem X-PLOR script round_corners.inp zum Abrunden von Würfelecken verwendet werden.

Näheres ist im EGO Handbuch, dessen Lektüre dringend empfohlen wird, nachzulesen.

Dokumentation

Das Benutzerhandbuch zu EGO ist nur online verfügbar, und zwar sowohl als PostScript file zum Ausdrucken, als auch als HTML-Dokument. Vor der Benutzung von EGO wird die Lektüre dieses Manuals dringend angeraten!

Betreuung

Mit Fragen in Zusammenhang mit EGO wenden Sie sich bitte an: Dr. Helmut Heller, Tel.: 089-289-28823.