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TEPPP

聚合物、蛋白質和週期系統的拓撲糾纏 (TEPPP) 軟體

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© 版權所有 2021 Tom Herschberg、Kyle Pifer 和 Eleni Panagiotou

如果您使用此程式碼，您必須參考以下論文：

Herschberg, T.、Pifer, K. 和 Panagiotou, E.，2022，用於測量聚合物、蛋白質和週期系統中拓撲糾纏的計算包 (TEPPP)，比較。物理。交流。 286 108639

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目錄

• 什麼是TEPPP？

• 入門

• 大樓

• 用法

• 範例

• 高斯連結積分

• 週期性扭動

• 瓊斯多項式

• 掃描瓊斯多項式

• 執照

• 貢獻者

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什麼是TEPPP？

TEPPP 是一個軟體包，旨在幫助計算分子系統中的多個拓撲糾纏值。當與功能正常的 MPI 安裝結合使用時，它可以串行和並行工作。

入門

大樓

TEPPP 需要完全支援 C++17（GCC 10 及更高版本）的編譯器。如果需要並行執行，則 PATH 變數中必須存在有效的 MPI 安裝。

若要僅建置軟體的串列版本，請執行下列命令：

製作連續劇

若要僅建置軟體的平行版本，請執行以下命令：

製作MPI

要製作該軟體的兩個版本，請鍵入以下命令：

使所有

用法

目前版本的TEPPP僅支援透過命令列運行單一命令以獲得期望的結果。如果要分析的系統座標位於副檔名為 .teppp 以外的檔案中，則必須將它們轉換為 TEPPP 可讀的檔案。為此，請在頂級安裝目錄中執行以下命令：

 ./convertor "/path/to/filename.ext" CHAIN_LENGTH NUM_CHAINS BOX_DIM

其中CHAIN_LENGTH是每個鏈中的原子數， NUM_CHAINS是系統中的鏈數， BOX_DIM是週期盒一側的長度（如果系統使用週期性邊界條件）。如果系統不使用週期性邊界條件，請為BOX_DIM輸入 0。

？請注意，僅支援 .teppp 檔案。所有其他資料檔案必須由使用者或使用轉換器實用程式轉換為 .teppp。目前，轉換器實用程式僅支援 .read_data 檔案（所有座標均採用展開形式）。執行轉換器命令後，包含轉換資料的檔案將位於TEPPP/converted目錄中以供進一步使用。

產生具有所需座標的 .teppp 檔案後，任何軟體命令都可以與該檔案結合使用來產生結果。目前可用的base命令是：

• 瓊斯|計算系統中每條鏈的瓊斯多項式

• 路克 |計算系統中每對鏈之間的連結數Linking Numbers

• 寫 |計算系統中每條鏈的扭動

所有base命令都使用相同的語法呼叫：

包含要分析的系統座標的資料檔案的檔案名稱（包括路徑），後面跟著 CHAIN_LENGTH NUM_CHAINS ARCHITECTURE (NUM_PROJECTIONS) BOX_DIM，其中 CHAIN_LENGTH：系統中鏈的長度（假設它們都具有相同的長度） NUM_CHAINS：系統中鏈的數量數量ARCHITECTURE：目前支援環形或線性，分別以0、1表示。 NUM_PROJECTIONS：僅適用於瓊斯 - 它是用於計算瓊斯多項式的投影數。如果使用環鏈，請使用 1. BOX_DIM：週期性盒子尺寸，假設立方盒子

除了這些base命令之外，TEPPP 中還包含多種類型的變體命令。 periodic命令分析給定係統的拓撲糾纏，同時考慮週期性邊界條件。目前可用的periodic命令有：

• 週期_wr |計算系統中每條鏈的周期性Writhe

• 週期_lk |計算系統中每對鏈之間的周期連結數

呼叫periodic命令的語法與呼叫base命令的語法相同。

scan命令用於分析鏈的某些部分而不是整個鏈的拓撲糾纏。例如，如果使用者想要單一鏈中對該鏈的整體 Writhe 貢獻最大的部分，他們將使用scan命令。目前可用的scan命令有：

• 瓊斯_掃描 |計算給定掃描長度沿每條鏈的瓊斯多項式

• lk_掃描 |計算給定掃描長度下每對鏈的連結數

• wr_掃描|計算在給定掃描長度下沿每條鏈的扭動

呼叫scan命令需要4個參數，必須在命令列中按以下順序提供：

1. 包含要分析的系統座標的資料檔案的檔案名稱（包括路徑），後面接著 CHAIN_LENGTH NUM_CHAINS ARCHITECTURE (NUM_PROJECTIONS)

2. 掃描的初始間隔的長度。

3. 最終掃描間隔的長度。

4. 掃描完成後增加的間隔量。

5. BOX_DIM（可選）

mpi指令是上面討論的base 、 periodic和scan指令的平行版本。他們利用 MPI 在給定數量的處理器之間分配工作負載，而不是串行執行工作。目前可用的mpi指令有：

• 瓊斯_mpi |平行計算系統中每條鏈的瓊斯多項式

• lk_mpi |平行計算系統中每對鏈之間的連結數

• wr_mpi |平行計算系統中每條鏈的 Writhe

• 週期_wr_mpi |平行計算系統中每條鏈的周期Writhe

• 週期_lk_mpi |平行計算系統中每對鏈之間的周期連結數

• 瓊斯_掃描_mpi |以給定間隔並行計算沿著每條鏈的瓊斯多項式

• lk_scan_mpi | lk_scan_mpi |並行計算給定間隔內每對鏈的連結數

• wr_scan_mpi |以給定間隔並行計算沿每條鏈的扭動

mpi指令與其對應的base 、 periodic和scan具有相同的語法，但必須使用mpirun調用，而不是運行命令本身。

範例

高斯連結積分：

要計算「../data/systemA.teppp」中的系統中每對鏈之間的高斯連結積分，該系統在長度為 13.35315 的立方週期框中有 100 個線性鏈，每個長度為 20：

 ./lk“../data/systemA.teppp”20 100 1 13.35315

使用 MPI 將工作分配給 4 個不同的進程：

 mpirun -np 4 ./lk_mpi“../data/systemA.teppp”20 100 1 13.35315

週期性扭動：

要計算「../data/systemA.teppp」中的系統中每條鏈的週期扭曲，該系統在長度為 13.35315 的立方週期框中有 100 條鏈，每條鏈的長度為 20：

 ./periodic_wr“../data/systemA.teppp”20 100 1 13.35315

瓊斯多項式：

要計算「../data/systemA.teppp」中的系統中每個鏈的瓊斯多項式，該系統在長度為 13.35315 的立方週期框中有 100 個鏈，每個鏈的長度為 20：

 ./瓊斯“../data/systemA.teppp”20 100 1 100 13.35315

掃描瓊斯多項式：

沿著每個鏈掃描併計算“../data/systemA.teppp”中的系統中每個子鏈的瓊斯多項式，該系統有100 個長度為20 的鏈，從掃描長度5 開始，直到掃描長度10 ，步長為 5 :

 ./jones_scan“../data/systemC.teppp”20 100 1 100 5 10 5

執照

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