Gromacs の機械学習ポテンシャルを利用する（インストール編）

概要

Gromacs-2025.1 から機械学習ポテンシャル（NNP）が利用可能になったとのことなので、Fedora40 server に Gromacs-2025.1 をインストールした。本記事は、そのインストール記録。QM/MM 計算に NNP を用いる NNP/MM 計算などについては次回以降の記事で書く。

検証環境

CPU: Ryzen 9 7950x
GPU: RTX A6000
OS: Fedora 40 server edition
RAM: 96GB
nvidia-driver: 570.133.07
cuda-12.8

インストール方法

以下の記事でインストールしたパッケージ・依存関係は全て入っている前提で進める。

su  #root ユーザーになる。
# 必要なパッケージをインストール
sudo dnf -y install cmake3 fftw-devel perl-File-Copy perl-libs cmake ninja-build

#ダウンロード
cd /opt
wget https://ftp.gromacs.org/gromacs/gromacs-2025.1.tar.gz
sudo tar zxvf gromacs-2025.1.tar.gz

GROMACS 2025.1 が直接読み込めるのは PyTorch（libtorch）で学習・保存した NNP のみ。TensorFlow や DeepMD ネイティブ形式はまだサポートされていない。

＜注意＞

• ABI は “C++11 ABI” 版を選択する。PyTorch 公式サイトから libtorch‑*cxx11‑abi‑shared‑with‑deps‑.zip をダウンロードする。 (*-pre‑cxx11‑abi-* や conda 版は 不可。)
• PyPI/conda の Python パッケージ版 PyTorchは
  1. C++ ヘッダー & CMake ファイルを含まない
  2. 既定で pre‑C++11 ABI ビルドという理由で GROMACS からは利用できない。

Fedora 40 の標準コンパイラ gcc 14.2.1 は C++11 ABI (=1) が既定なので、追加の ABI オプションは不要。

詳しい説明は、こちらのページを参照。

curl -LO https://download.pytorch.org/libtorch/cu121/libtorch-cxx11-abi-shared-with-deps-2.2.2%2Bcu121.zip
unzip libtorch-*.zip -d /opt

＜注意＞
NNP 利用時は、cmake 時に以下のオプションを加える必要がある。
詳しくは公式インストールガイドInstalling with Neural Network potential support を参照。

-DGMX_BUILD_NNPOT=ON            # NNP 機能を有効化
-DCMAKE_PREFIX_PATH=/path/to/libtorch   # libtorch のトップディレクトリ

以下が実際のインストール手順。

cd /opt/gromacs-2025.1/
# 以下のコマンドで configure（以下 14 行全て）
cmake -S /opt/gromacs-2025.1 -B build -G Ninja \
      -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/opt/gromacs-2025.1 \
      -DCMAKE_C_COMPILER=gcc \
      -DCMAKE_CXX_COMPILER=g++ \
      -DCMAKE_CUDA_COMPILER=/usr/local/cuda/bin/nvcc \
      -DCMAKE_PREFIX_PATH=/opt/libtorch \
      -DGMX_MPI=OFF \
      -DGMX_DOUBLE=OFF \
      -DGMX_OPENMP=ON \
      -DGMX_GPU=CUDA \
      -DGMX_BUILD_DOC=OFF \
      -DGMX_BUILD_MAN=OFF \
      -DGMX_BUILD_HTML=OFF \
      -DGMX_BUILD_NNPOT=ON   

# 以下のコマンドで build
cmake --build build -j16 　　# -j16 は、CPU のコア数を指定している。

# 以下の 3 行を .bashrc に書き込む
# Gromacs の設定
export PATH=/opt/gromacs-2025.1/build/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=/opt/libtorch/lib:$LD_LIBRARY_PATH

動作確認

libtorch の path が通っていないと、gmx 実行時にエラーが起きるので、動作確認を行う。以下のテストは 1 分程度で終わる。

# ダウンロード
git clone https://github.com/hnishi/testdata_gromacs.git testdata_gromacs
cd testdata_gromacs

# テスト
gmx grompp -f MD1.mdp -c ./replace_po_mg.gro -p ./topol.top -o md1.tpr -maxwarn 1 > grompp.log 2>&1

gmx mdrun -s md1.tpr -deffnm md1 -ntmpi 1 -ntomp 16 -gpu_id 0 > md1.log 2>&1

# 結果を確認
tail md1.log