Pymbar е Python модул, реализиращ метода MBAR ("Multistate Bennett Acceptance Ratio"). Този модул може да взаимодейства с библиотеките на OpenMM през Python модула simtk (последния е част от пакета OpenMM). Което означава, че за да можете да използвате това взаимодействие (когато е нужно) то pymbar, трябва да имат достъп до работеща инсталация на OpenMM.

Инсталирането на Intel Python 3 е описано в документа "Инсталиране на Intel Python 3 под CentOS 7 и 8".

Изходният код на библиотеката може да бъде изтеглен от страницата на проекта:

https://github.com/choderalab/pymbar/releases

Препоръчително е да изтеглите и компилирате последната стабилна версия на кода на проекта. За примера тук се предполага, че това е 3.0.5. По времето, по което вие посетите страницата на проекта, там може да има по-нова стабилна версия. Изтеглянето и разпакетирането на кода може да стнане по следния начин:

$ mkdir ~/build
$ cd ~/build
$ wget https://github.com/choderalab/pymbar/archive/3.0.5.tar.gz -O pymbar-3.0.5.tar.gz
$ tar xvf pymbar-3.0.5.tar.gz

Влезте в новосъздадената при разпакетирането директория:

$ cd ~/build/pymbar-3.0.5

и в нея изпълнете (може да коригирате директориите, които са зададени като стойност на променливите PATH и PYTHONPATH, ако това се налага във вашия случай):

$ mkdir -p /usr/unite/python-3.7.4-pymbar-3.0.5-intel/lib/python3.7/site-packages
$ PATH=/opt/intel/intelpython3/bin:$PATH PYTHONPATH=/usr/unite/python-3.7.4-pymbar-3.0.5-intel/lib/python3.7/site-packages python3 setup.py install --prefix=/usr/unite/python-3.7.4-pymbar-3.0.5-intel

По подобен случай може да компилирате и инсталирате кода с използването на Python версия различна от Intel Python 3. Просто коригирайте стойността на променливата PATH да сочи към директорията, която съдържа Python интерпретатора, който искате да използвате.

ВАЖНО! С малки изключения този тест може да бъде извършен с всяка поддържана в момента версия на Python, дори тази, която идва с дистрибуцията и която има на разположение съвремена версия на модулите scipy и numpy.

За да извършите теста е нужно да създадете директория, в която да копирате и стартирате скрипта /usr/unite/openmm-7.4.1-intel/examples/argon-chemical-potential.py. Python кода в този скрипт (поне във версията, в която той е представен в пакета OpenMM) неправилно извиква pymbar.timeseries. Поради това се налага модификация (както е показано в примера по-долу чрез извикване на sed), преди да се стартира теста. Ето и серията от команди за извършване на теста спрямо версията на OpenMM компилирана с Intel Compiler:

$ mkdir ~/test
$ cd ~/test
$ cp /usr/unite/openmm-7.4.1-intel/examples/argon-chemical-potential.py .
$ sed -i 's/from timeseries import/from pymbar.timeseries import/'g argon-chemical-potential.py
$ PATH=/opt/intel/intelpython3/bin:$PATH PYTHONPATH=/usr/unite/python-3.7.4-simtk-intel/lib/python3.7/site-packages:/usr/unite/python-3.7.4-pymbar/lib/python3.7/site-packages python3 argon-chemical-potential.py

При успешно изпълнение на теста (това е последния команден ред по-горе), ще бъде изведена информация за свободната енергия:

Free energy differences (in kT)
[[ 0.          1.06371584  3.99126798  4.89827915  5.04677385]
 [-1.06371584  0.          2.92755214  3.83456331  3.98305801]
 [-3.99126798 -2.92755214  0.          0.90701117  1.05550587]
 [-4.89827915 -3.83456331 -0.90701117  0.          0.1484947 ]
 [-5.04677385 -3.98305801 -1.05550587 -0.1484947   0.        ]]
Statistical errors (in kT)
[[0.         0.06880369 0.38841223 0.54633586 0.57776226]
 [0.06880369 0.         0.35282101 0.52041725 0.55333789]
 [0.38841223 0.35282101 0.         0.25914328 0.31795684]
 [0.54633586 0.52041725 0.25914328 0.         0.11670137]
 [0.57776226 0.55333789 0.31795684 0.11670137 0.        ]]
Free energy of inserting argon particle: 5.047 +- 0.578 kT

За да извършите тези тестове ще са ви нужни допълнителни модули, които може да инсталирате само времено, в рамките на виртуална среда за Python. За да създадете виртуалната среда, изпълнете следното:

$ sudo dnf install python3-virtualenv

$ virtualenv -p /opt/intel/intelpython3/bin/python3 ~/tmp/virtenv
$ source ~/tmp/virtenv/bin/activate

След като изпълните последния команден ред, ще забележите, че в началото на реда на командния интерпретатор ще се появи (virtenv), например:

(virtenv) [test@wks-1 virtenv]$

Не излизайте от виртуалната среда по време на изпълнение на тестовете по-долу!

В директория ~/build/pymbar-3.0.5/examples/ се съдържат 6 поддиректории, всяка една от които съдържа скриптове за извършване на различни по характер тестове:

alchemical-free-energy
constant-force-optical-trap
harmonic-oscillators
heat-capacity
parallel-tempering-2dpmf
umbrella-sampling-pmf

Обърнете внимание, че директория alchemical-free-energy е празна, защото проектът, който предоставя изходния код за теста е обособен като отделен. Извършването на този тест изисква Python 2.7, който вече не се поддържа и поради това не е описан в този документ.

Всички тестове в останалите 5 поддиректории се извършват във виртуалната Python среда, в която влизате според инструкциите дадени по-горе. Ако при изпълнението на тестовете не сте в тази среда, то няма да може да следвате примерите, които са дадени по-долу. Изпълнете тестовете в реда показан по-долу:

• извършване на тестовете в constant-force-optical-trap:

  Първо трябва да инсталирате модула xlrd (във виртуалната среда не е нужно да указвате стойност на PATH, за да посочите кой точно инструмент pip използвате):

  $ pip install xlrd

  След това изпълнете теста от скрипта force-bias-optical-trap.py<:

  $ cd ~/build/pymbar-3.0.5/examples/constant-force-optical-trap
  $ PYTHONPATH=/usr/unite/python-3.7.4-pymbar-3.0.5-intel/lib/python3.7/site-packages:/opt/intel/intelpython3/lib/python3.7/site-packages python3 force-bias-optical-trap.py

  След като теста завърши успешно, разпакетирайте файла original-data/20R55_4T_data.xls.bz2:

  $ bunzip2 original-data/20R55_4T_data.xls.bz2

  и стартирайте теста extract-data.py (той е в същата директория, в която е скрипта force-bias-optical-trap.py):

  $ PYTHONPATH=/usr/unite/python-3.7.4-pymbar-3.0.5-intel/lib/python3.7/site-packages:/opt/intel/intelpython3/lib/python3.7/site-packages python3 extract-data.py

  Ако и двата теста завършат без извеждане на съобщение за грешка, може да приемете, че те са успешни и да продължите със следващите тестове (виж по-долу).

• извършване на тестовете в harmonic-oscillators:

  ВНИМАНИЕ! Към момента, в кода на скрипта harmonic-oscillators-distributions.py има грешка и няма смисъл да изпълнявате теста в него.

  Изпълнете теста в скрипта harmonic-oscillators.py:

  $ cd ~/build/pymbar-3.0.5/examples/harmonic-oscillators
  $ PYTHONPATH=/usr/unite/python-3.7.4-pymbar-3.0.5-intel/lib/python3.7/site-packages:/opt/intel/intelpython3/lib/python3.7/site-packages python3 harmonic-oscillators.py

  Ако изпълнението на теста завърши без извеждане на съобщение за грешка, може да приемете, че той е успешен и да продължите със следващите тестове (виж по-долу).

• извършване на тестовете в heat-capacity:

  Изпълнете теста в скрипта heat-capacity.py:

  $ cd ~/build/pymbar-3.0.5/examples/heat-capacity
  $ PYTHONPATH=/usr/unite/python-3.7.4-pymbar-3.0.5-intel/lib/python3.7/site-packages:/opt/intel/intelpython3/lib/python3.7/site-packages python3 heat-capacity.py

  Ако изпълнението на теста завърши без извеждане на съобщение за грешка, може да приемете, че той е успешен и да продължите със следващите тестове (виж по-долу).

• извършване на тестовете в parallel-tempering-2dpmf:

  Изпълнете теста в скрипта parallel-tempering-2dpmf.py:

  $ cd ~/build/pymbar-3.0.5/examples/parallel-tempering-2dpmf
  PYTHONPATH=/usr/unite/python-3.7.4-pymbar-3.0.5-intel/lib/python3.7/site-packages:/opt/intel/intelpython3/lib/python3.7/site-packages python3 parallel-tempering-2dpmf.py

  Ако изпълнението на теста завърши без извеждане на съобщение за грешка, може да приемете, че той е успешен и да продължите със следващите тестове (виж по-долу).

• извършване на тестовете в umbrella-sampling-pmf:

  Изпълнете теста в скрипта umbrella-sampling.py:

  $ cd ~/build/pymbar-3.0.5/examples/umbrella-sampling-pmf
  PYTHONPATH=/usr/unite/python-3.7.4-pymbar-3.0.5-intel/lib/python3.7/site-packages:/opt/intel/intelpython3/lib/python3.7/site-packages python3 umbrella-sampling.py

  Ако изпълнението на теста завърши без извеждане на съобщение за грешка, може да приемете, че той е успешен.

Можете да излезете от виртуалната Python среда чрез Ctrl-D