संबद्ध प्रणालियों का ढेर विश्लेषण

मान लीजिए आप आणविक मॉडलिंग में हैं। अपने हाथों पर आप भारी पथ फ़ाइलों को किसी भी तरह का विश्लेषण करने के लिए अच्छा होगा। विचार करें (और नीचे हम मुख्य रूप से इस प्रणाली के बारे में बात करेंगे), उदाहरण के लिए, मेथनॉल। हम, उदाहरण के लिए, एक रेडियल वितरण फ़ंक्शन (RDF) का निर्माण कर सकते हैं, जैसा कि लगभग हर समान लेख में किया जाता है। लेकिन, यह याद करते हुए कि मेथनॉल - हाइड्रोजन बांड में एक विशिष्ट समूह है - हम अचानक यह देखना चाहते हैं कि यह वास्तव में कैसा दिखता है। देखें कि एग्लोमेरेट्स कैसे दिखते हैं (हो सकता है कि उनकी टोपोलॉजी की तुलना भी करें), उन्हें आकार द्वारा वितरित किया जाता है या जो आप चाहते हैं। दरअसल, नीचे मैं इस तरह के कार्यक्रम को लागू करने के विकल्पों में से एक का प्रस्ताव करता हूं।

सिद्धांत की बिट

सबसे पहले, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आपको फ़ाइल पथ किस विधि से मिला है - कम से कम क्यूएम, कम से कम एमएम, कम से कम कुछ प्रकार के हाइब्रिड। महत्वपूर्ण बात यह है कि आपको परमाणुओं के सटीक निर्देशांक को जानने की आवश्यकता है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि यह एक प्रक्षेपवक्र था - आप प्रक्षेपवक्र के एक स्नैपशॉट का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन आंकड़े इससे पीड़ित होंगे और, परिणामस्वरूप, परिणाम गलत हो सकते हैं।

अब हम हाइड्रोजन बॉन्ड के निर्धारण से संबंधित प्रश्न की ओर मुड़ते हैं। उदाहरण के लिए, कई संभावित तरीकों (साथ ही उनके संयोजन) में हाइड्रोजन बांड की उपस्थिति (या अनुपस्थिति) को निर्धारित करना प्रस्तावित है:

• विभिन्न अणुओं के ऑक्सीजन परमाणुओं और हाइड्रोजन परमाणु और एक अन्य अणु के ऑक्सीजन परमाणु के बीच की दूरी संदर्भ मूल्यों से कम होनी चाहिए
• विभिन्न अणुओं के ऑक्सीजन परमाणुओं और HOO कोण के बीच की दूरी संदर्भ मूल्यों से कम होनी चाहिए
• ऊर्जा की कसौटी

बाद की कसौटी बहुत सुविधाजनक नहीं है, क्योंकि, सबसे पहले, यह अधिक संसाधन-गहन है, दूसरी बात, ऊर्जा के संदर्भ मूल्य को निर्धारित करना मुश्किल है, और तीसरा, अतिरिक्त डेटा की आवश्यकता है (यदि, उदाहरण के लिए, हम उनकी बातचीत को एक वैन के रूप में मानते हैं। चूंकि यह डेर वाल्स है, तो प्रत्येक परमाणु के लिए दो और मापदंडों को सेट करना आवश्यक है (संभावित ऊर्जा की सतह और इसकी गहराई पर न्यूनतम की स्थिति)। पहला और दूसरा मानदंड वास्तव में, समतुल्य हैं - ओएचओ त्रिभुज को तीन पक्षों (पहली कसौटी) पर सेट किया जा सकता है। इतने पर पक्षों और उनके बीच के कोण को ध्यान में रखें (दूसरा) - यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इंट्रामोलॉजिकल बॉन्ड ओएच को समस्या की स्थिति से दिया जाता है। भविष्य में, मैं अपनी सुविधा और स्पष्टता के कारण केवल पहली कसौटी का उपयोग करूंगा।

हमें क्या विचार करने की आवश्यकता है?

जैसा कि आप जानते हैं, आधुनिक संसाधन आपको भारी सिस्टम (अणुओं की 1 मोल वाली एक सेल इकाई) का अनुकरण करने की अनुमति नहीं देते हैं, इसलिए आपको समय-समय पर सीमा शर्तों का उपयोग करना होगा । एक वास्तविक अनंत प्रणाली को समान परिमित प्रणालियों के एक सेट द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिनमें से प्रत्येक एक स्थानिक कोशिका में सभी पक्षों पर समान कोशिकाओं से घिरा होता है, और एक कोशिका में अणु पड़ोसी कोशिकाओं में अणुओं के साथ बातचीत करते हैं। वास्तविकता में, इस तरह के विश्लेषण के लिए, यह आवश्यक नहीं है कि हम सभी दिशाओं में सेल का अनुवाद करें, अनुमानित स्थान को 27 गुना बढ़ाएं (एक सेल के बजाय हमें 3 ^ 3 = 27 मिलता है)। आप प्रत्येक दिशा में आधा रिब को प्रसारित करने के लिए खुद को सीमित कर सकते हैं। यह दिखाना आसान है कि इस मामले में हम अनुमानित स्थान को केवल 8 गुना बढ़ा देंगे। उसी समय, हम स्पष्ट रूप से अनुवाद कर सकते हैं, नए निर्देशांक को चर में बदल सकते हैं, या विश्लेषण में अनुवाद की संभावना को "ध्यान में रख सकते हैं"। मेरा कार्यक्रम पहला विकल्प लागू करता है। इस मामले में, वैसे, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि अनुवादित सेल में अणु के साथ संबंध मूल सेल में अणु को स्थानांतरित किया जाना चाहिए ।

दूसरा सवाल जिसका हम सामना कर सकते हैं वह यह है कि क्या हमारे पास दो कार्यात्मक समूहों के साथ एक अणु है? उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन बांड के लिए - एथनडिओल। या और भी मज़ेदार - पानी। मैं एक अतिरिक्त लेबल - अणु की संख्या को शुरू करके इस अवसर को ध्यान में रखने का सुझाव देता हूं। यही है, अलग-अलग समूहों के साथ नहीं, बल्कि अणुओं के साथ तुरंत संचालित करने के लिए।

तीसरी समस्या यह है कि इसी तरह के ढेर को न केवल OH समूहों के साथ प्रणाली में देखा जा सकता है, बल्कि उदाहरण के लिए, क्लोरेंज़ेनिन में भी। मैं विवरण में नहीं जाऊंगा कि, कैसे और क्यों, मैं केवल ध्यान देता हूं कि इस तरह के संघ कोलाइडल सिस्टम में माइकेल गठन के समान है। इस मामले में, हम यह निर्धारित करने के लिए क्लोरीन-क्लोरीन दूरी का विश्लेषण कर सकते हैं कि क्या अणु सहयोगी के लिए बाध्य हैं।

कार्यान्वयन

मैं तुरंत कुछ टिप्पणी करूंगा। मुझ से प्रोग्रामर पूरी तरह से कुटिल से थोड़ा अधिक है, क्योंकि कुछ, निश्चित रूप से, बेहतर किया जा सकता है। सबसे पहले मैंने एक ब्लॉक आरेख लाने के बारे में सोचा, लेकिन यह बहुत बोझिल हो गया।

स्रोत डेटा:

• हमारे लिए ब्याज के परमाणुओं के निर्देशांक (अनुवाद किए गए सहित), मेथनॉल के साथ उदाहरण में, ऑक्सीजन परमाणु और इसके साथ जुड़े हाइड्रोजन
• कुछ कार्यात्मक समूहों से संबंधित अणु का संकेत करने वाले लेबल की एक सरणी।
• 2 पैरामीटर्स - रेफरेंस इंटरमॉलिक्युलर डिस्टेंस OH और OO

बाध्य अणुओं की खोज के लिए एल्गोरिदम:

1. दो नेस्टेड लूप्स सभी अणुओं पर अनुवादित होते हैं (अनुवादित वाले सहित) - दूसरा लूप, स्वाभाविक रूप से, अगले अणु से शुरू होता है (हमें एक ही चीज़ को दो बार ध्यान में रखने की आवश्यकता क्यों है?)।
2. हम ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच की दूरी पर विचार करते हैं। अणुओं में सभी समूहों के लिए, हम उनमें से न्यूनतम पाते हैं। हम संदर्भ के साथ जांच करते हैं। यदि कम है, तो आगे बढ़ें।
3. पिछले चरण का कार्यान्वयन, लेकिन पहले से ही ऑक्सीजन और हाइड्रोजन परमाणुओं के लिए। यही है, हम सभी संभव मानते हैं (यदि एक ऑक्सीजन पर, उदाहरण के लिए, दो हाइड्रोजेन - जैसे पानी में) पहले अणु के ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच की दूरी (पिछले चरण में परिभाषित) और दूसरे अणु के हाइड्रोजन (पिछले चरण में निर्धारित ऑक्सीजन से जुड़े), हम पाते हैं कम से कम। हम संदर्भ के साथ जांच करते हैं। यदि कम है, तो आगे बढ़ें। यदि अधिक है, तो हम पहले विपरीत विकल्प की जांच करते हैं - पहले अणु के हाइड्रोजन परमाणुओं और दूसरे अणु के ऑक्सीजन के बीच की दूरी। यदि कम है, तो आगे बढ़ें, अधिक - अगले अणुओं पर जाएं।
4. हम लिखते हैं कि ये अणु जुड़े हुए हैं (यदि आवश्यक हो, तो बांड की लंबाई भी), हम निम्नलिखित के लिए आगे बढ़ते हैं। इस मामले में, अनुवादित अणुओं के साथ सभी संचार मूल कोशिका में अणुओं पर दर्ज किए जाते हैं।

उदाहरण के लिए, मोनोएटोमिक इंटरैक्शन के मामले में, क्लोरोबेंजीन में, बिंदु 3 को बस फेंक दिया जाता है।

आउटपुट एल्गोरिथम:

1. हम ट्रू में मूल अणु में प्रत्येक अणु के लिए एक बाइनरी लेबल लगाते हैं (यानी, बिना अनुवाद किए)। एक लूप मूल कोशिका में अणुओं पर आधारित होता है।
2. हम ट्रू लेबल वाला पहला अणु लेते हैं, इसे गलत लेबल लगाते हैं। हम इसे एग्लोमेरेट्स की एक सरणी में लिखते हैं, फिर हम नीचे उन सभी अणुओं को लिखते हैं जिनके पास लेबल ट्रू है और इसके साथ जुड़े हुए हैं, उन्हें फाल्स कहते हैं। जब तक नीला न हो जाए तब तक जारी रखें जब तक कि कोई नया कनेक्शन न हो।
3. हम पिछले पैराग्राफ को तब तक दोहराते हैं जब तक कि सभी अणुओं में एक गलत लेबल न हो।

फिर हम किसी भी सुविधाजनक रूप में एग्लोमेरेट्स के सरणियों को लिखते हैं। अंत में हम सामान्य आँकड़ों के साथ एक ब्लॉक जोड़ते हैं (प्रक्षेपवक्र के सभी बिंदुओं पर औसत)। आप ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच बांड के आंकड़े जोड़ सकते हैं।

और क्या जोड़ना है?

पहले सहयोगी में चक्र की उपस्थिति या अनुपस्थिति के लिए एक क्रॉस-विश्लेषण है। सबूत में जाने के बिना, मैं ध्यान देता हूं। यदि हम एक अणु से जुड़े अणु के 0 को दो -1 -1 आदि के साथ वजन देते हैं, और फिर ग्राफ (सहयोगी) के कुल वजन की गणना करते हैं, तो हम ग्राफ में चक्रों की संख्या निर्धारित कर सकते हैं:

• यदि ग्राफ का भार P N-2 है, जहां N, ग्राफ के शीर्षों की संख्या है (समूह में अणु), तो ग्राफ में कोई चक्र नहीं है और या तो एक शाखा या रैखिक संरचना है
• यदि ग्राफ़ का वजन P N-2 से अधिक है, तो ग्राफ़ में (PN) / 2 + 1 की मात्रा में चक्र हैं

दूसरा ज्यादा मजेदार है। यहाँ और यहाँ मूल लेख हैं । मुद्दा यह है कि यदि हमारे पास दो रेखांकन हैं, तो हम तुलना कर सकते हैं कि क्या वे समरूप हैं (एक ही and क्रमपरिवर्तन के अर्थ में) और क्रमपरिवर्तन का निर्धारण करते हैं जिसके द्वारा एक ग्राफ दूसरे से प्राप्त होता है। हालाँकि, यदि मेमोरी मुझे सही काम देती है, तो इन लेखों में एल्गोरिदम में स्वयं टाइपो थे, सावधान रहें।
जैसा कि हमारे सिस्टम पर लागू होता है, हम बुनियादी ग्राफ़ का एक डेटाबेस बना सकते हैं और एक निश्चित ग्राफ़ के अनुपालन के लिए परिणामी सहयोगियों की जांच कर सकते हैं। आप आँकड़ों का संचालन भी कर सकते हैं।
दुर्भाग्य से, मैंने इस ब्लॉक को लागू नहीं किया। केवल एक प्रोग्राम उपलब्ध है जो आइसोमॉर्फिज़्म के लिए दो ग्राफ़ की जाँच करता है।

खैर, तीसरा। एक अणु का विश्लेषण प्रक्षेपवक्र की पूरी लंबाई के साथ विभिन्न agglomerates में इसकी उपस्थिति की गतिशीलता है।

इसके अलावा

कार्यक्रमों के स्रोत कोड लिंक से लिए जा सकते हैं। सब कुछ सी में लागू किया गया है। दुर्भाग्य से, कोड में कोई टिप्पणी नहीं है।
STAT_GEN प्रोग्राम TINKER के प्रक्षेपवक्र फ़ाइलों के समान फ़ाइल प्रारूप के साथ काम करता है, एक अपवाद के साथ - एक दूसरे के साथ विभिन्न परमाणुओं के कनेक्शन के लिए कोई ब्लॉक नहीं है, और अणु की संख्या को इंगित करने वाला एक स्तंभ जोड़ा गया है।
एजीएल कार्यक्रम पथ फ़ाइलों से अलग-अलग एग्लोमरेट्स को बाहर निकालता है और उन्हें पीडीबी प्रारूप में लिखता है।
ग्राफ प्रोग्राम ग्राफ आइसोमॉर्फिज़्म का विश्लेषण करता है।
दुर्भाग्य से, LInux पर स्थानांतरित होने के बाद विंडोज पर इन कार्यक्रमों की संचालनशीलता (यह मूल रूप से विंडोज के तहत लिखी गई थी, क्योंकि वहाँ है, उदाहरण के लिए, conio.h लाइब्रेरी) का परीक्षण नहीं किया गया था, क्योंकि मुझे नहीं पता कि यह क्या था।

आउटपुट पर, आप इस चित्र (मेरी प्रस्तुतियों में से एक) से कुछ प्राप्त कर सकते हैं:

या एक अन्य संरचना, एक ग्राफ के रूप में:


आपका ध्यान के लिए धन्यवाद!