写给那些不得不做计算的同学
本帖最后由 eming 于 2015-5-11 21:59 编辑前言
不久以前在MDBBS上看到Bay_gulf大牛写的一句话，让我感慨不已：“...并不是每个人都是心甘情愿地去做模拟的...”. 这句话仅仅是回复中的一句话，但是写出了那些刚刚入门模拟，或者还没有入门正在学着装软件的同学的状态。总的来说是这样的背景：
1.没有计算机基础，不会编程，不懂算法，不会linux；
2.不是生物信息学或者化学信息学专业，有很多知识都不懂，觉得神神叨叨的；
3.也不是物理化学专业出身的，动力学，热力学，系综等等概念一塌糊涂；
4.不是生物化学专业，却做着生物相关的课题，拿来一个蛋白就开始模拟，相关的生物背景的文献也不读。
5.课题需要一点模拟，1%或者30%或者50%需要计算的结果，认为就是个补充，预测而已，会用软件即可，尤其是想点点鼠标就出来结果了。
不管是哪种背景，模拟不是个一蹴而就的东西，它有着基本的理论，需要懂得，需要懂得你用的方法，这样才可以做得好。这跟实际的wet实验是一样的，你需要的不仅仅是一个protocol，你要是想做好这个实验，你也得知道实验步骤的基本原理。
模拟是不是你的工作？
如果你的实验室没有人做这个，导师也不懂这个，但是你自己非得要做模拟，那么，你就得准备好一定的煎熬，因为你接触的是另外的领域。如果又不想一个一个单词地去啃tutorial，那你就把这个部分交给专门做计算模拟的课题组，课题需要合作；专门做浸淫于计算的人，更容易地能够完成你的工作。我个人觉得，现在每个大学，或者研究单位都会有这么一个组是专门做模拟的了，通过合作，也就是发文章的时候挂名，或者共一作，共通讯作者，这些情况很多。当然这是在不得已没有时间的情况下，你得需要考虑的一个渠道。
另外的，也就是你自己非得要做模拟，你非得要学习这块内容。如果有兴趣，这样最好，这种人往往是废寝忘食地去钻研。每一个参数都有着一定的意义，要穷追猛打地弄清原理，就得一个字一个字地啃tutorial，啃user guide，啃mannual！一个单词一个单词地问谷哥，问度娘，查课本。
如果没有兴趣，而不得不做，这种情况下，不要一下子着急了，就开始上手，要慢慢爬起来，慢慢走。你一样需要像第一种人那样钻研。有的人一上来就开始问问题：“Autodock的手册也有，教程也有，有没有人能从开始到最后分析，详详细细地写个步骤啊？” 这样问问题不合适，是一种懒惰。也有人上来就问：“怎么分析配体和受体的相互作用啊？”，你让回答的人怎么回答？也有人问：“谁有DS啊，谁有Sybyl啊？谁有薛定谔啊？”说实话，大部分真的做模拟的人，不用这些，免费的或者半免费的就够用的了。事实上，大家也看出来了，就算是免费的软件，人家的user guide或者mannual写得很详细了，人家都一个字一个字地敲出来了，你又有什么理由不一目好几个单词地读下去呢？这对于学习英文也是一个极好的帮助吧。其实，做模拟，真的懒不起，否则，一知半解，只能是浪费时间。
如何入门模拟？
在做模拟之前，你一定要知道你为什么要做这个？前期的准备工作一定要做好，譬如做药物虚拟筛选，首先一定要对你的target非常了解，很多人一上来就去找PDB里的结构，我个人觉得，在找结构之前你先读一下相关target的功能综述，甚至读一下实验相关内容。明确了target的作用后，（这个作用一般是要了解这个target的功能区域，甚至涉及到点）， 然后再去查PDB结构，先别下载结构文件，先读一下解析结构的文章，里面会对这个结构有个详细的介绍，尤其是功能。任何一个结构解析的文章，如果没有功能相关的介绍，我觉得你也慎重考虑是否应该用这个结构；如果是你自己模建的结构，我觉得你也应该参考一下实验的文章，看其描述的功能是否与你的结构一致，大多数情况下，功能的研究已经先于结构的出现了。尤其做生物的，太多了！在北美，什么专业的都往生物领域跑，学文学的也做生物，学艺术的也可以做生物，更别说做数学物理化学专业的了，甚至有人嘲讽，猪都可以做生物，这都是题外话。所以做结构的一定要记住，它是跟功能联系在一起的。当你明确了你的结构和功能的关系后，再做模拟一点都不迟。
分子模拟分了好多块，生物分子模拟大致分为药物设计和蛋白（包括酶了）功能机制研究。这时候很多导师就给学生出难题了：虚拟筛选吧，动力学模拟吧等等，学生一头雾水无从下手，问导师，导师不懂，问师兄师姐，要不就是没有师兄师姐做这个，要么就是师兄师姐说：自己看教程去吧。
其实根本不用慌张，分子模拟不是个纸老虎，真的很猛。如果导师就是安排了你要做的，你第一时间肯定是去看看他给你安排的内容是怎么回事，这些内容都在《计算机辅助药物分子设计》（徐筱杰）或者分《子模拟的理论与实践》（陈正隆）基本上都有基本的介绍。然后是你自己具体的工作，可能就要开始下软件，装软件等等，照着教程一步一步来。我推荐一本更基本的教材，Gasteiger的《化学信息学简明教程》，里面的内容比较浅显易懂。
在计算机领域里，基本上所有的结构文件都含有这样的信息：原子的名称，原子的坐标，甚至原子的类型等。计算机的任务就是根据原子的类型和坐标来计算你要的东西。说个简单的例子：给你两个氢原子的坐标，以及这俩氢原子的电荷，我想就算不用计算机，你在纸上自己写写也能算出来二者的作用力吧，你需要的仅仅是一个公式而已，你甚至联想到了高中学的库伦定律，静电势能的基础知识。分子力学中的基本内容就是高中经常接触的那点点知识，往深里拓展一下，就是大学里的内容，考试的时候你都是用笔来计算，计算机就是把复杂的体系给计算了。所以，清楚地了解一下你的结构文件是什么样子的吧，不论是mol2还是pdb格式，人家都有说明的，用记事本就可以打开的。
心中有公式，软件就是个工具而已，只要这个工具能够完成你心中的公式即可。心中没有一个公式，软件就是一个黑盒子。然后你就会到处找软件
“听说gromacs可以算啊，vmd根本算不了。”
诚然，GMX可能会有很多现成的东西让你计算。这些东西就像点点鼠标一样简单，也像个黑盒子。可以满足课题中1%或者30%需要计算的同学。可是专门做计算的就有点吃亏了，专门做计算的同学将来的出路，如果还想从事计算，那还是得需要自己去实现一些自己想要的功能。自己写代码是不可避免的了。 也许，就是从你自己开始写代码，编脚本来实现你要的数据的时候，你才发现，模拟有点入门了。
就像如果是你自己来写个Autodock一样的程序，你需要自己选择一个优秀的算法，自己来制定一套打分方程，自己来定义原子类型，自己来拟合原子类型的参数，自己来写结果分析。当然，如果了解了这一套东西，Autodock也不会像个黑盒子一样让你感到无所适从。你甚至不需要ADT的界面，仅仅需要它里面的那些脚本就能处理所有的准备文件，当然，其实本来也就这么回事，XU Dong的lab主页上有很多这样的教程。
对于MD或者QM的入门就比较难一点了，尤其不是物理或者物化专业的，里面牵扯比较多的统计物理知识，当然QM更是比较深的量子力学知识以及比较多的数学知识，这一块没有办法，只能恶补基础。有时候有的人怪自己实验室没有人做，导师也不懂，师兄师姐也不教等等原因，可是，当你面对着这些基础知识的时候，你敢保证你都学好了吗？相信学生物的同学在本科时候也都有这些课程，有时候真的得反思一下，当初是为了学习，还是为了考试。现在需要这些知识了，才发现以前学的根本都忘记了。其实挺悲哀的，我自己就是这样的，本科的基础课程，没有一个学好的，最后为了考研，突击了一年的专业课，可是那些基础课，想补得需要时间，需要精力。
出了问题问谁？
当然第一时间就是google，是google.com, English的。最好也使用English来问，你遇到的问题，这个世界上总会有那么一两个或者一堆人遇到跟你一样的问题。但是在这之前，你得明白问题的所在。譬如在linux终端遇到一个最简单的问题，你随便输入一个命令：
duijie
然后出现
duijie: command not found
这种纯粹是机器基本使用的问题，你安装了qq，你点击qq图标就可以运行，这是因为这个图标所指向的命令，都已经写好了，所以你能点开。终端下运行一个命令，并不像鼠标点击图标那样方便，它不明白duijie这个命令在哪里，甚至知道在哪里，但是duijie并不是一个可以执行的文件，也是运行不了的。很多人问，我下载了autodock，autodock vina，可是点击装不上，运行不了。请问，在使用windows dos的那个年代，你哪有那么多漂亮的图标可以点击？你那时候怎么装的软件？那个时候是怎么运行的软件？ 再次建议，当你踏上了计算化学，计算生物学的时候，忘记原来你学的那点电脑知识吧（针对入门级别的人来说的啊，不针对有使用计算机经验的人）。而且，我建议不妨体验一下linux的终端，尝试一下linux下终端的各个命令。从某个角度来看，会在linux下安装软件，在linux下工作就可以入门了。
计算机是你做研究的基本工具，得会使用；
软件是你做研究的常用工具，也得会使用；
如果你觉得什么时候有些工具用的不是很顺手，有两个办法，一是你好好学习工具的使用手册，二是鄙视这个软件，自己设计改装一个工具。
出现了问题，一般软件都会有输出，这时候，会有错误提示，这些提示可以帮助你google到解决办法。
有一个重要的问题是，如何提问？这是一个会不会学习的问题。我是一个脑子很笨很笨的人，譬如，本科上课的时候，很多都听不懂，到了考研的时候，把书看了个7-8遍才能理解；在研究生阶段也是自学计算的一些东西，很多东西看得糊里糊涂，也不理解，到了博士才开始知道怎么去好好用google。会google了，就有一种豁然开朗的感觉。在提问之前，你得知道你为什么要那么做，然后那么做出了问题。譬如，你做autodock，需要加电荷，你得明白为什么要加电荷，加上的电荷的信息都在哪里，储存在哪里了？也就是说，你每一步的参数设置，你都明白，你为什么要设置这个参数，如果你放过去了，只管按照流程来的话，你最终还是不明白出了问题是什么原因，应该怎么去解决。
有一种想法你可以有，那就是，如果让你来写一个软件，你需要解决哪些问题。如果你能够这样去考虑了，那么软件也就没有什么神秘的了，更不是黑盒子了。千万不要 不敢想，我是菜鸟，我肯定不会。不要这样搞，就像你用excel处理数据一样，只要你知道你怎么处理，你就可以用很多你喜欢的公式，最后结果输出到一个格子里。这些东西都是有共性的。有时候使用商业软件可能会给人养成一些惰性，因为操作比较简单，很多东西都在背后自动运行了。有个不好的地方就是，如果真的出了一些不能理解的问题，提问都不知道怎么提问，所以，尽量考虑使用一些大家都能够用的开源，免费的软件。这样大家都有机会使用，提问的也多，你能找到答案的机会也就多一点。
我们做实验的同学，一般没有很多的精力去跟这些东西纠缠，这也是个不争的事实。譬如做蛋白结构的，为了拿到一个质量上乘的晶体，要没日没夜地优化条件，各种条件，光做实验的时间都很紧张，甚至连解析蛋白结构的技术都没有时间去学习；搞有机合成的同学可能一直得过柱子，天天过柱子，测样，也没有时间。可是，往往这样更不能操之过急，因为你做实验很不容易，总不能在最后，输在了学习使用计算机，软件上面吧。这个同样也是要花精力去学习的。要不然这个世界上就不会分为实验科学和理论科学了。
除了上面的google，你甚至直接问软件的作者，一般他们都很乐意回答你的问题。你也可以在这个论坛里提问，只要你能问，一定有人回应。生物分子模拟论坛缺的就是你要发的帖子。还有就是在群里问，很多高手都会回应。很多时候，这些问题都是你不能问导师的，导师会觉得你不好好学，基础不好，甚至这些问题你是不能问师兄师姐的，他们会鄙视你，或者嫉妒你学得太快赶上了他们的进度，这些问题你是不能问院里其他老师的，因为他们跟你不是一个实验室，甚至有着千丝万缕的说不清的是个什么样隔阂的关系。
天在看，人在做。把自己的智能手机里尽量安装一些linux, python, bash, C/C++的使用手册，闲着没事的时候不要玩愤怒的小鸟，看看如何编程，自己学学；平时电脑里尽量少看《爸爸去哪里》《咱们结婚吧》《非诚勿扰》这样的节目，多用来看看视频教程，你会有很多收获的。
写出了很多初学模拟的同学的心声，也写出了很多事实，赞一个 当年如果能看到这篇帖子，就能节省一两年的时间呢！ 写的太好了，看到也算不晚 有道理啊 估计说到大部分人的心坎上了，受益匪浅啊！肯定会对很多刚接触分子模拟的同学启示很大，赞一个！ 刚刚开始学分子模拟，分子模拟也是一门科学得好好研究才行，分子模拟是手段而不是目的，不要太纠缠于会多少软件。 受益很大，谢谢 原文链接有吗？ {:soso_e142:}说的很对，受益匪浅！~！~！一起努力 写的很好，初学模拟的一定要看一看 写的好棒哦！
不会的人觉得它很悬乎，会的人呢，觉得它怎么样？有的人觉得好，有的人觉得也就那么回事嘛！
总之了，能对自己的课题研究有帮助就有用，能为自己的论文增添一道亮丽的彩虹就有用:lol
这东西不是神儿，也不是万能的O(∩_∩)O哈哈~ 刚入门，感同身受呀。