The UWHAM and SWHAM Software Package
The UWHAM and SWHAM Software Package
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UWHAM 和 SWHAM 软件包
DOI：
10.1038/s41598-019-39420-x
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发表时间：
2019
影响因子：
4.6
通讯作者：
Levy, Ronald M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang, Bin W.;Arasteh, Shima;Levy, Ronald M.
我们介绍了UWHAM（无箱加权直方图分析方法）和SWHAM（随机UWHAM）软件包，可以用来估计的状态密度和自由能差的基础上产生的数据多状态模拟。用于求解UWHAM方程的程序用C++语言编写，并通过命令行界面操作。本文首先回顾了UWHAM的理论基础及其随机求解器RE-SWHAM（replica exchange-like SWHAM）和ST-SWHAM（serial tempering-like SWHAM）。然后，我们提供了一个教程的例子，解释了如何应用UWHAM程序包来分析不同类型的多状态模拟产生的数据：伞采样，副本交换，自由能微扰模拟等教程的例子还表明，UWHAM方程可以解决随机应用RE-SWHAM和ST-SWHAM程序时，数据集成大。如果在某些状态下的模拟远离平衡，分层RE-SWHAM程序可以应用于获得感兴趣的状态的平衡分布。所有的源代码和教程示例都可以从我们小组的网页上获得：https://ronlevygroup.cst.temple.edu/software/UWHAM_and_SWHAM_webpage/index.html。
We introduce the UWHAM (binless weighted histogram analysis method) and SWHAM (stochastic UWHAM) software package that can be used to estimate the density of states and free energy differences based on the data generated by multi-state simulations. The programs used to solve the UWHAM equations are written in the C++ language and operated via the command line interface. In this paper, first we review the theoretical bases of UWHAM, its stochastic solver RE-SWHAM (replica exchange-like SWHAM)and ST-SWHAM (serial tempering-like SWHAM). Then we provide a tutorial with examples that explains how to apply the UWHAM program package to analyze the data generated by different types of multi-state simulations: umbrella sampling, replica exchange, free energy perturbation simulations, etc. The tutorial examples also show that the UWHAM equations can be solved stochastically by applying the RE-SWHAM and ST-SWHAM programs when the data ensemble is large. If the simulations at some states are far from equilibrium, the Stratified RE-SWHAM program can be applied to obtain the equilibrium distribution of the state of interest. All the source codes and the tutorial examples are available from our group’s web page: https://ronlevygroup.cst.temple.edu/software/UWHAM_and_SWHAM_webpage/index.html.
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