duivyprocedures-skills

name	DuIvyProcedures-skills
description	DuIvyProcedures (DIP) 批量分析软件使用指南。当 Agent 需要使用 DIP 但不清楚命令或配置方法时调用。核心特性：YAML 配置驱动，一条命令批量分析多条轨迹，自动出图出数据。功能覆盖 34 个模块：(1) 基础分析 - RMSD、RMSF、Gyrate、SASA；(2) 高级分析 - DCCM、PCA、FEL、dPCA；(3) 相互作用分析 - 氢键、盐桥、π-π堆积、π-阳离子、疏水接触、RDF、RDCM、密度图；(4) 降维分析 - MSM、tICA、tSNE、UMAP；(5) 其他 - DSSP 二级结构、聚类分析、距离矩阵、密度分布、用户自定义模块。分为 GROMACS 依赖模块（gmx_ 前缀，13 个）和纯 Python 模块（21 个）。适用场景：批量处理多条轨迹、一次运行多个分析。

DuIvyProcedures (DIP)

DuIvyProcedures 是一个 YAML 配置驱动的 MD 模拟批量分析工具。核心价值：一条命令完成多种分析，自动出图出数据。

快速判断

需求	使用
批量处理多条轨迹	DIP ✓
一次运行多个分析	DIP ✓
快速可视化单个 XVG/XPM	DIT (duivytools-skills)
手动执行 GROMACS 命令	gromacs-skills
了解分析原理	gromacs-protein-analysis

安装

pip install DuIvyProcedures

注意：DIP 需要购买授权码使用，具体请联系微信公众号【杜艾维】。

命令行用法

生成配置文件

# 生成包含所有模块的配置模板
dip conf -o dip.yaml

# 指定模块和路径生成配置
dip conf -o dip.yaml -t gmx_RMSD DCCM -d MD0

运行分析

dip run -f dip.yaml

DIP 会按路径和模块顺序依次执行分析，结果保存在对应目录下。

YAML 配置详解

完整配置结构

Path:
  - MD0
  - MD1

Conf:
  gmx: gmx
  xtc: md.xtc
  tpr: md.tpr
  ndx: index.ndx
  fig: png        # 可选，输出图片格式：png/pdf/svg

Tasks:
  - gmx_RMSD:
      fit_group: Backbone
      calc_group: Protein
      rmsd_matrix: no
      gmx_parm:
        tu: ns

  - gmx_PCA:
      group: C-alpha

  - gmx_FEL:
      inputfile: ../gmx_PCA/pc12.xvg
      find_minimum: true
      minimum_num: 3

配置段说明

段	必需	说明
Path	是	分析路径列表，各路径下的文件名需一致
Conf	是	配置：gmx 路径、轨迹/拓扑/索引文件名、图片格式
Tasks	是	分析任务列表

Conf 段参数

参数	说明
gmx	GROMACS 可执行文件路径
xtc	轨迹文件名
tpr	拓扑文件名
ndx	索引文件名（可选）
fig	图片格式：png/pdf/svg（v1.0.3+）

模块通用结构

- ModuleName:
    mkdir: OutputDir        # 输出目录（可选，默认为模块名）
    # ... 模块特定参数 ...
    gmx_parm:               # 仅 gmx_ 模块可用
      b: 0
      e: 10000
      tu: ns
    frame_start: 1000       # 帧选择（仅纯 Python 模块）
    frame_end: 5001
    frame_step: 10

模块间数据传递

后续模块可使用前序模块的输出：

Tasks:
  - gmx_PCA:
      group: C-alpha

  - gmx_FEL:
      inputfile: ../gmx_PCA/pc12.xvg   # 相对路径

路径规则：每个模块的输出目录与配置文件同级，使用 ../ModuleName/ 访问。

原子选择语法

GROMACS 模块（gmx_ 前缀）：使用索引组名

• Protein、C-alpha、Backbone 等 GROMACS 预定义组
• 自定义组名（需在 .ndx 中定义）
• 组名必须以英文开头，不能以数字开头（如 6Lig 会被识别为第 6 个组）

纯 Python 模块：使用 MDAnalysis 语法

• protein - 蛋白质
• protein and name CA - α-碳
• resname LYS - 赖氨酸残基
• resname *ZIN - 名称匹配 ZIN 的残基

语法参考：https://userguide.mdanalysis.org/2.7.0/selections.html

模块选择：gmx_ vs 纯Python

场景	选择	原因
已有 GROMACS 环境	gmx_ 模块	更快，与 GROMACS 生态兼容
无 GROMACS 或跨平台	纯 Python 模块	仅依赖 MDAnalysis，支持 AMBER 等格式
需要灵活原子选择	纯 Python 模块	MDAnalysis 语法更灵活

帧选择参数（仅纯 Python 模块）

frame_start: 1000    # 起始帧
frame_end: 5001      # 结束帧（不包含）
frame_step: 10       # 步长

前置处理

使用 DIP 前需自行完成：

1. 周期性校正：DIP 不会自动校正轨迹，需保证分子完整性
2. 原子数对应：拓扑文件和轨迹文件原子数必须一一对应
3. 索引文件：gmx_ 模块需要正确的 .ndx 文件
4. GROMACS 版本：建议 2019-2023，2024 可能有兼容问题
5. DSSP 安装：GROMACS 2022 及以下运行 gmx_DSSP 需安装 DSSP 3.0
6. RDKit 安装：PiStacking 自动寻找芳香环需要 RDKit

重要注意事项

模块	注意事项
RDCM	type_select: min 计算非常慢，大体系需设置帧选择参数避免内存不足
MSM	Demo 性质，需谨慎用于研究；参数不合适会报错，需反复调整
gmx_dPCA	使用了一些技巧，不能保证所有情况成功执行，建议检查结果
gmx_Hbond	组名不能以数字开头（如 1ZIN 应改为 ZIN1）
SaltBridge	不同力场需修改原子命名（NH3_atomnames, COO_atomnames）
gmx_cluster	dt 设置过小会导致帧数多、计算量大
gmx_FEL / FEL	需要三列数据文件（时间, 数据1, 数据2），通常来自 PCA 或 dPCA

模块速查

结构稳定性

模块	功能	关键参数
gmx_RMSD / RMSD	均方根偏差	fit_group, calc_group
gmx_RMSF / RMSF	均方根涨落	group / calc_group
gmx_Gyrate / Gyrate	回转半径	calc_group
gmx_SASA	溶剂可及表面积	calc_group

构象分析

模块	功能	关键参数
gmx_DCCM / DCCM	动态互相关矩阵	group / atom_selection
gmx_PCA / PCA	主成分分析	group / atom_selection
gmx_FEL / FEL	自由能景观	inputfile（三列数据）
gmx_dPCA	二面角 PCA	group（可能不稳定）
RDCM	残基距离接触矩阵	atom_selection, type_select（min 很慢）

相互作用

模块	功能	关键参数
gmx_Hbond / Hbond	氢键	group1/group2 或 donor_group/acceptor_group
SaltBridge	盐桥	byIndex, group
PiStacking	Pi-堆叠	group1, group2
PiCation	Pi-阳离子	group1, group2
Hydrophobic Contact	疏水接触	group1, group2
RDF	径向分布函数	center_group, calc_group

结构特征

模块	功能	关键参数
gmx_DSSP	二级结构	group
gmx_cluster	聚类分析	fit_group, calc_group, method, cutoff
gmx_Mdmat	距离矩阵	group

密度与分布

模块	功能	关键参数
gmx_Density / Density	一维密度分布	calc_group / atom_selection
DensityMap	三维密度映射	groups, byType, grid_bin
SPM	空间映射	atom_selection

降维与动力学

模块	功能	关键参数
MSM	马尔可夫状态模型（Demo）	atom_selection, lag4tica, lag4MSM
tICA	时间滞后独立成分分析	atom_selection, target, lag
tSNE	t-SNE 降维	atom_selection, target
UMAP	UMAP 降维	atom_selection, n_neighbors, min_dist

用户自定义

模块	功能
User_Mod	自定义分析模块

详细参考文档

文档	内容
gmx_RMSD.md	RMSD 分析
gmx_RMSF.md	RMSF 分析
gmx_Gyrate.md	回转半径
gmx_SASA.md	溶剂可及表面积
gmx_DCCM.md	动态互相关矩阵
gmx_PCA.md	主成分分析
gmx_FEL.md	自由能景观
gmx_Hbond.md	氢键分析
gmx_DSSP.md	二级结构
gmx_cluster.md	聚类分析
gmx_Mdmat.md	距离矩阵
gmx_Density.md	密度分析
gmx_dPCA.md	二面角 PCA
RMSD.md	RMSD（纯Python）
RMSF.md	RMSF（纯Python）
Gyrate.md	回转半径（纯Python）
DCCM.md	DCCM（纯Python）
PCA.md	PCA（纯Python）
FEL.md	FEL（纯Python）
Hbond.md	氢键（纯Python）
RDCM.md	残基距离接触矩阵
RDF.md	径向分布函数
Density.md	密度（纯Python）
DensityMap.md	密度映射
MSM.md	马尔可夫状态模型
tICA.md	tICA 降维
tSNE.md	t-SNE 降维
UMAP.md	UMAP 降维
SaltBridge.md	盐桥分析
PiStacking.md	Pi-堆叠
PiCation.md	Pi-阳离子
Hydrophobic_Contact.md	疏水接触
SPM.md	空间映射
User_Mod.md	用户自定义模块

官方文档

https://duivyprocedures-docs.readthedocs.io/