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root/OpenMD/branches/devel_omp/src/brains/ForceManager.cpp
(Generate patch)

Comparing:
trunk/src/brains/ForceManager.cpp (file contents), Revision 1442 by gezelter, Mon May 10 17:28:26 2010 UTC vs.
branches/devel_omp/src/brains/ForceManager.cpp (file contents), Revision 1595 by chuckv, Tue Jul 19 18:50:04 2011 UTC

# Line 47 | Line 47
47   * @version 1.0
48   */
49  
50 +
51   #include "brains/ForceManager.hpp"
52   #include "primitives/Molecule.hpp"
52 #include "UseTheForce/doForces_interface.h"
53   #define __OPENMD_C
54 #include "UseTheForce/DarkSide/fInteractionMap.h"
54   #include "utils/simError.h"
55   #include "primitives/Bond.hpp"
56   #include "primitives/Bend.hpp"
57   #include "primitives/Torsion.hpp"
58   #include "primitives/Inversion.hpp"
59 + #include "nonbonded/NonBondedInteraction.hpp"
60 + #include "parallel/ForceMatrixDecomposition.hpp"
61 +
62 + #include <cstdio>
63 + #include <iostream>
64 + #include <iomanip>
65 +
66 + using namespace std;
67   namespace OpenMD {
68 +  
69 +  ForceManager::ForceManager(SimInfo * info) : info_(info) {
70 +    forceField_ = info_->getForceField();
71 +    interactionMan_ = new InteractionManager();
72 +    fDecomp_ = new ForceMatrixDecomposition(info_, interactionMan_);
73 +  }
74  
75 <  void ForceManager::calcForces(bool needPotential, bool needStress) {
75 >  /**
76 >   * setupCutoffs
77 >   *
78 >   * Sets the values of cutoffRadius, switchingRadius, cutoffMethod,
79 >   * and cutoffPolicy
80 >   *
81 >   * cutoffRadius : realType
82 >   *  If the cutoffRadius was explicitly set, use that value.
83 >   *  If the cutoffRadius was not explicitly set:
84 >   *      Are there electrostatic atoms?  Use 12.0 Angstroms.
85 >   *      No electrostatic atoms?  Poll the atom types present in the
86 >   *      simulation for suggested cutoff values (e.g. 2.5 * sigma).
87 >   *      Use the maximum suggested value that was found.
88 >   *
89 >   * cutoffMethod : (one of HARD, SWITCHED, SHIFTED_FORCE,
90 >   *                        or SHIFTED_POTENTIAL)
91 >   *      If cutoffMethod was explicitly set, use that choice.
92 >   *      If cutoffMethod was not explicitly set, use SHIFTED_FORCE
93 >   *
94 >   * cutoffPolicy : (one of MIX, MAX, TRADITIONAL)
95 >   *      If cutoffPolicy was explicitly set, use that choice.
96 >   *      If cutoffPolicy was not explicitly set, use TRADITIONAL
97 >   *
98 >   * switchingRadius : realType
99 >   *  If the cutoffMethod was set to SWITCHED:
100 >   *      If the switchingRadius was explicitly set, use that value
101 >   *          (but do a sanity check first).
102 >   *      If the switchingRadius was not explicitly set: use 0.85 *
103 >   *      cutoffRadius_
104 >   *  If the cutoffMethod was not set to SWITCHED:
105 >   *      Set switchingRadius equal to cutoffRadius for safety.
106 >   */
107 >  void ForceManager::setupCutoffs() {
108      
109 <    if (!info_->isFortranInitialized()) {
110 <      info_->update();
66 <    }
109 >    Globals* simParams_ = info_->getSimParams();
110 >    ForceFieldOptions& forceFieldOptions_ = forceField_->getForceFieldOptions();
111      
112 <    preCalculation();
113 <    
114 <    calcShortRangeInteraction();
112 >    if (simParams_->haveCutoffRadius()) {
113 >      rCut_ = simParams_->getCutoffRadius();
114 >    } else {      
115 >      if (info_->usesElectrostaticAtoms()) {
116 >        sprintf(painCave.errMsg,
117 >                "ForceManager::setupCutoffs: No value was set for the cutoffRadius.\n"
118 >                "\tOpenMD will use a default value of 12.0 angstroms"
119 >                "\tfor the cutoffRadius.\n");
120 >        painCave.isFatal = 0;
121 >        painCave.severity = OPENMD_INFO;
122 >        simError();
123 >        rCut_ = 12.0;
124 >      } else {
125 >        RealType thisCut;
126 >        set<AtomType*>::iterator i;
127 >        set<AtomType*> atomTypes;
128 >        atomTypes = info_->getSimulatedAtomTypes();        
129 >        for (i = atomTypes.begin(); i != atomTypes.end(); ++i) {
130 >          thisCut = interactionMan_->getSuggestedCutoffRadius((*i));
131 >          rCut_ = max(thisCut, rCut_);
132 >        }
133 >        sprintf(painCave.errMsg,
134 >                "ForceManager::setupCutoffs: No value was set for the cutoffRadius.\n"
135 >                "\tOpenMD will use %lf angstroms.\n",
136 >                rCut_);
137 >        painCave.isFatal = 0;
138 >        painCave.severity = OPENMD_INFO;
139 >        simError();
140 >      }
141 >    }
142  
143 <    calcLongRangeInteraction(needPotential, needStress);
143 >    fDecomp_->setUserCutoff(rCut_);
144 >    interactionMan_->setCutoffRadius(rCut_);
145  
146 <    postCalculation(needStress);
146 >    map<string, CutoffMethod> stringToCutoffMethod;
147 >    stringToCutoffMethod["HARD"] = HARD;
148 >    stringToCutoffMethod["SWITCHED"] = SWITCHED;
149 >    stringToCutoffMethod["SHIFTED_POTENTIAL"] = SHIFTED_POTENTIAL;    
150 >    stringToCutoffMethod["SHIFTED_FORCE"] = SHIFTED_FORCE;
151 >  
152 >    if (simParams_->haveCutoffMethod()) {
153 >      string cutMeth = toUpperCopy(simParams_->getCutoffMethod());
154 >      map<string, CutoffMethod>::iterator i;
155 >      i = stringToCutoffMethod.find(cutMeth);
156 >      if (i == stringToCutoffMethod.end()) {
157 >        sprintf(painCave.errMsg,
158 >                "ForceManager::setupCutoffs: Could not find chosen cutoffMethod %s\n"
159 >                "\tShould be one of: "
160 >                "HARD, SWITCHED, SHIFTED_POTENTIAL, or SHIFTED_FORCE\n",
161 >                cutMeth.c_str());
162 >        painCave.isFatal = 1;
163 >        painCave.severity = OPENMD_ERROR;
164 >        simError();
165 >      } else {
166 >        cutoffMethod_ = i->second;
167 >      }
168 >    } else {
169 >      sprintf(painCave.errMsg,
170 >              "ForceManager::setupCutoffs: No value was set for the cutoffMethod.\n"
171 >              "\tOpenMD will use SHIFTED_FORCE.\n");
172 >      painCave.isFatal = 0;
173 >      painCave.severity = OPENMD_INFO;
174 >      simError();
175 >      cutoffMethod_ = SHIFTED_FORCE;        
176 >    }
177 >
178 >    map<string, CutoffPolicy> stringToCutoffPolicy;
179 >    stringToCutoffPolicy["MIX"] = MIX;
180 >    stringToCutoffPolicy["MAX"] = MAX;
181 >    stringToCutoffPolicy["TRADITIONAL"] = TRADITIONAL;    
182 >
183 >    std::string cutPolicy;
184 >    if (forceFieldOptions_.haveCutoffPolicy()){
185 >      cutPolicy = forceFieldOptions_.getCutoffPolicy();
186 >    }else if (simParams_->haveCutoffPolicy()) {
187 >      cutPolicy = simParams_->getCutoffPolicy();
188 >    }
189 >
190 >    if (!cutPolicy.empty()){
191 >      toUpper(cutPolicy);
192 >      map<string, CutoffPolicy>::iterator i;
193 >      i = stringToCutoffPolicy.find(cutPolicy);
194 >
195 >      if (i == stringToCutoffPolicy.end()) {
196 >        sprintf(painCave.errMsg,
197 >                "ForceManager::setupCutoffs: Could not find chosen cutoffPolicy %s\n"
198 >                "\tShould be one of: "
199 >                "MIX, MAX, or TRADITIONAL\n",
200 >                cutPolicy.c_str());
201 >        painCave.isFatal = 1;
202 >        painCave.severity = OPENMD_ERROR;
203 >        simError();
204 >      } else {
205 >        cutoffPolicy_ = i->second;
206 >      }
207 >    } else {
208 >      sprintf(painCave.errMsg,
209 >              "ForceManager::setupCutoffs: No value was set for the cutoffPolicy.\n"
210 >              "\tOpenMD will use TRADITIONAL.\n");
211 >      painCave.isFatal = 0;
212 >      painCave.severity = OPENMD_INFO;
213 >      simError();
214 >      cutoffPolicy_ = TRADITIONAL;        
215 >    }
216 >
217 >    fDecomp_->setCutoffPolicy(cutoffPolicy_);
218 >        
219 >    // create the switching function object:
220 >
221 >    switcher_ = new SwitchingFunction();
222 >  
223 >    if (cutoffMethod_ == SWITCHED) {
224 >      if (simParams_->haveSwitchingRadius()) {
225 >        rSwitch_ = simParams_->getSwitchingRadius();
226 >        if (rSwitch_ > rCut_) {        
227 >          sprintf(painCave.errMsg,
228 >                  "ForceManager::setupCutoffs: switchingRadius (%f) is larger "
229 >                  "than the cutoffRadius(%f)\n", rSwitch_, rCut_);
230 >          painCave.isFatal = 1;
231 >          painCave.severity = OPENMD_ERROR;
232 >          simError();
233 >        }
234 >      } else {      
235 >        rSwitch_ = 0.85 * rCut_;
236 >        sprintf(painCave.errMsg,
237 >                "ForceManager::setupCutoffs: No value was set for the switchingRadius.\n"
238 >                "\tOpenMD will use a default value of 85 percent of the cutoffRadius.\n"
239 >                "\tswitchingRadius = %f. for this simulation\n", rSwitch_);
240 >        painCave.isFatal = 0;
241 >        painCave.severity = OPENMD_WARNING;
242 >        simError();
243 >      }
244 >    } else {
245 >      if (simParams_->haveSwitchingRadius()) {
246 >        map<string, CutoffMethod>::const_iterator it;
247 >        string theMeth;
248 >        for (it = stringToCutoffMethod.begin();
249 >             it != stringToCutoffMethod.end(); ++it) {
250 >          if (it->second == cutoffMethod_) {
251 >            theMeth = it->first;
252 >            break;
253 >          }
254 >        }
255 >        sprintf(painCave.errMsg,
256 >                "ForceManager::setupCutoffs: the cutoffMethod (%s)\n"
257 >                "\tis not set to SWITCHED, so switchingRadius value\n"
258 >                "\twill be ignored for this simulation\n", theMeth.c_str());
259 >        painCave.isFatal = 0;
260 >        painCave.severity = OPENMD_WARNING;
261 >        simError();
262 >      }
263 >
264 >      rSwitch_ = rCut_;
265 >    }
266      
267 +    // Default to cubic switching function.
268 +    sft_ = cubic;
269 +    if (simParams_->haveSwitchingFunctionType()) {
270 +      string funcType = simParams_->getSwitchingFunctionType();
271 +      toUpper(funcType);
272 +      if (funcType == "CUBIC") {
273 +        sft_ = cubic;
274 +      } else {
275 +        if (funcType == "FIFTH_ORDER_POLYNOMIAL") {
276 +          sft_ = fifth_order_poly;
277 +        } else {
278 +          // throw error        
279 +          sprintf( painCave.errMsg,
280 +                   "ForceManager::setupSwitching : Unknown switchingFunctionType. (Input file specified %s .)\n"
281 +                   "\tswitchingFunctionType must be one of: "
282 +                   "\"cubic\" or \"fifth_order_polynomial\".",
283 +                   funcType.c_str() );
284 +          painCave.isFatal = 1;
285 +          painCave.severity = OPENMD_ERROR;
286 +          simError();
287 +        }          
288 +      }
289 +    }
290 +    switcher_->setSwitchType(sft_);
291 +    switcher_->setSwitch(rSwitch_, rCut_);
292 +    interactionMan_->setSwitchingRadius(rSwitch_);
293    }
294    
295 +  void ForceManager::initialize() {
296 +
297 +    if (!info_->isTopologyDone()) {
298 +
299 +      info_->update();
300 +      interactionMan_->setSimInfo(info_);
301 +      interactionMan_->initialize();
302 +
303 +      // We want to delay the cutoffs until after the interaction
304 +      // manager has set up the atom-atom interactions so that we can
305 +      // query them for suggested cutoff values
306 +      setupCutoffs();
307 +
308 +      info_->prepareTopology();      
309 +    }
310 +
311 +    ForceFieldOptions& fopts = forceField_->getForceFieldOptions();
312 +    
313 +    // Force fields can set options on how to scale van der Waals and
314 +    // electrostatic interactions for atoms connected via bonds, bends
315 +    // and torsions in this case the topological distance between
316 +    // atoms is:
317 +    // 0 = topologically unconnected
318 +    // 1 = bonded together
319 +    // 2 = connected via a bend
320 +    // 3 = connected via a torsion
321 +    
322 +    vdwScale_.reserve(4);
323 +    fill(vdwScale_.begin(), vdwScale_.end(), 0.0);
324 +
325 +    electrostaticScale_.reserve(4);
326 +    fill(electrostaticScale_.begin(), electrostaticScale_.end(), 0.0);
327 +
328 +    vdwScale_[0] = 1.0;
329 +    vdwScale_[1] = fopts.getvdw12scale();
330 +    vdwScale_[2] = fopts.getvdw13scale();
331 +    vdwScale_[3] = fopts.getvdw14scale();
332 +    
333 +    electrostaticScale_[0] = 1.0;
334 +    electrostaticScale_[1] = fopts.getelectrostatic12scale();
335 +    electrostaticScale_[2] = fopts.getelectrostatic13scale();
336 +    electrostaticScale_[3] = fopts.getelectrostatic14scale();    
337 +    
338 +    fDecomp_->distributeInitialData();
339 +
340 +    initialized_ = true;
341 +
342 +  }
343 +
344 +  void ForceManager::calcForces() {
345 +    
346 +    if (!initialized_) initialize();
347 +
348 +    preCalculation();  
349 +    shortRangeInteractions();
350 + //    longRangeInteractions();
351 +    longRangeInteractionsRapaport();
352 +    postCalculation();    
353 +  }
354 +  
355    void ForceManager::preCalculation() {
356      SimInfo::MoleculeIterator mi;
357      Molecule* mol;
# Line 82 | Line 359 | namespace OpenMD {
359      Atom* atom;
360      Molecule::RigidBodyIterator rbIter;
361      RigidBody* rb;
362 +    Molecule::CutoffGroupIterator ci;
363 +    CutoffGroup* cg;
364      
365      // forces are zeroed here, before any are accumulated.
87    // NOTE: do not rezero the forces in Fortran.
366      
367      for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL;
368           mol = info_->nextMolecule(mi)) {
369 <      for(atom = mol->beginAtom(ai); atom != NULL; atom = mol->nextAtom(ai)) {
369 >      for(atom = mol->beginAtom(ai); atom != NULL;
370 >          atom = mol->nextAtom(ai)) {
371          atom->zeroForcesAndTorques();
372        }
373 <          
373 >      
374        //change the positions of atoms which belong to the rigidbodies
375        for (rb = mol->beginRigidBody(rbIter); rb != NULL;
376             rb = mol->nextRigidBody(rbIter)) {
377          rb->zeroForcesAndTorques();
378        }        
379 <          
379 >      
380 >      if(info_->getNGlobalCutoffGroups() != info_->getNGlobalAtoms()){
381 >        for(cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL;
382 >            cg = mol->nextCutoffGroup(ci)) {
383 >          //calculate the center of mass of cutoff group
384 >          cg->updateCOM();
385 >        }
386 >      }      
387      }
388      
389      // Zero out the stress tensor
# Line 105 | Line 391 | namespace OpenMD {
391      
392    }
393    
394 <  void ForceManager::calcShortRangeInteraction() {
394 >  void ForceManager::shortRangeInteractions() {
395      Molecule* mol;
396      RigidBody* rb;
397      Bond* bond;
# Line 145 | Line 431 | namespace OpenMD {
431          RealType angle;
432          bend->calcForce(angle);
433          RealType currBendPot = bend->getPotential();          
434 +        
435          bendPotential += bend->getPotential();
436 <        std::map<Bend*, BendDataSet>::iterator i = bendDataSets.find(bend);
436 >        map<Bend*, BendDataSet>::iterator i = bendDataSets.find(bend);
437          if (i == bendDataSets.end()) {
438            BendDataSet dataSet;
439            dataSet.prev.angle = dataSet.curr.angle = angle;
440            dataSet.prev.potential = dataSet.curr.potential = currBendPot;
441            dataSet.deltaV = 0.0;
442 <          bendDataSets.insert(std::map<Bend*, BendDataSet>::value_type(bend, dataSet));
442 >          bendDataSets.insert(map<Bend*, BendDataSet>::value_type(bend,
443 >                                                                  dataSet));
444          }else {
445            i->second.prev.angle = i->second.curr.angle;
446            i->second.prev.potential = i->second.curr.potential;
# Line 169 | Line 457 | namespace OpenMD {
457          torsion->calcForce(angle);
458          RealType currTorsionPot = torsion->getPotential();
459          torsionPotential += torsion->getPotential();
460 <        std::map<Torsion*, TorsionDataSet>::iterator i = torsionDataSets.find(torsion);
460 >        map<Torsion*, TorsionDataSet>::iterator i = torsionDataSets.find(torsion);
461          if (i == torsionDataSets.end()) {
462            TorsionDataSet dataSet;
463            dataSet.prev.angle = dataSet.curr.angle = angle;
464            dataSet.prev.potential = dataSet.curr.potential = currTorsionPot;
465            dataSet.deltaV = 0.0;
466 <          torsionDataSets.insert(std::map<Torsion*, TorsionDataSet>::value_type(torsion, dataSet));
466 >          torsionDataSets.insert(map<Torsion*, TorsionDataSet>::value_type(torsion, dataSet));
467          }else {
468            i->second.prev.angle = i->second.curr.angle;
469            i->second.prev.potential = i->second.curr.potential;
# Line 185 | Line 473 | namespace OpenMD {
473                                     i->second.prev.potential);
474          }      
475        }      
476 <
476 >      
477        for (inversion = mol->beginInversion(inversionIter);
478             inversion != NULL;
479             inversion = mol->nextInversion(inversionIter)) {
# Line 193 | Line 481 | namespace OpenMD {
481          inversion->calcForce(angle);
482          RealType currInversionPot = inversion->getPotential();
483          inversionPotential += inversion->getPotential();
484 <        std::map<Inversion*, InversionDataSet>::iterator i = inversionDataSets.find(inversion);
484 >        map<Inversion*, InversionDataSet>::iterator i = inversionDataSets.find(inversion);
485          if (i == inversionDataSets.end()) {
486            InversionDataSet dataSet;
487            dataSet.prev.angle = dataSet.curr.angle = angle;
488            dataSet.prev.potential = dataSet.curr.potential = currInversionPot;
489            dataSet.deltaV = 0.0;
490 <          inversionDataSets.insert(std::map<Inversion*, InversionDataSet>::value_type(inversion, dataSet));
490 >          inversionDataSets.insert(map<Inversion*, InversionDataSet>::value_type(inversion, dataSet));
491          }else {
492            i->second.prev.angle = i->second.curr.angle;
493            i->second.prev.potential = i->second.curr.potential;
# Line 218 | Line 506 | namespace OpenMD {
506      curSnapshot->statData[Stats::BOND_POTENTIAL] = bondPotential;
507      curSnapshot->statData[Stats::BEND_POTENTIAL] = bendPotential;
508      curSnapshot->statData[Stats::DIHEDRAL_POTENTIAL] = torsionPotential;
509 <    curSnapshot->statData[Stats::INVERSION_POTENTIAL] = inversionPotential;
222 <    
509 >    curSnapshot->statData[Stats::INVERSION_POTENTIAL] = inversionPotential;    
510    }
511    
512 <  void ForceManager::calcLongRangeInteraction(bool needPotential,
513 <                                              bool needStress) {
514 <    Snapshot* curSnapshot;
515 <    DataStorage* config;
516 <    RealType* frc;
230 <    RealType* pos;
231 <    RealType* trq;
232 <    RealType* A;
233 <    RealType* electroFrame;
234 <    RealType* rc;
235 <    RealType* particlePot;
236 <    
237 <    //get current snapshot from SimInfo
238 <    curSnapshot = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
239 <    
240 <    //get array pointers
241 <    config = &(curSnapshot->atomData);
242 <    frc = config->getArrayPointer(DataStorage::dslForce);
243 <    pos = config->getArrayPointer(DataStorage::dslPosition);
244 <    trq = config->getArrayPointer(DataStorage::dslTorque);
245 <    A   = config->getArrayPointer(DataStorage::dslAmat);
246 <    electroFrame = config->getArrayPointer(DataStorage::dslElectroFrame);
247 <    particlePot = config->getArrayPointer(DataStorage::dslParticlePot);
512 >  void ForceManager::longRangeInteractionsRapaport() {
513 >
514 >    Snapshot* curSnapshot = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
515 >    DataStorage* config = &(curSnapshot->atomData);
516 >    DataStorage* cgConfig = &(curSnapshot->cgData);
517  
518      //calculate the center of mass of cutoff group
519 +
520      SimInfo::MoleculeIterator mi;
521      Molecule* mol;
522      Molecule::CutoffGroupIterator ci;
523      CutoffGroup* cg;
524 <    Vector3d com;
255 <    std::vector<Vector3d> rcGroup;
256 <    
524 >
525      if(info_->getNCutoffGroups() > 0){
526 <      
259 <      for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL;
526 >      for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL;
527             mol = info_->nextMolecule(mi)) {
528 <        for(cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL;
528 >        for(cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL;
529              cg = mol->nextCutoffGroup(ci)) {
530 <          cg->getCOM(com);
531 <          rcGroup.push_back(com);
530 >          cerr << "branch1\n";
531 >          cerr << "globind = " << cg->getGlobalIndex() << "\n";
532 >          cg->updateCOM();
533          }
534 <      }// end for (mol)
267 <      
268 <      rc = rcGroup[0].getArrayPointer();
534 >      }
535      } else {
536 <      // center of mass of the group is the same as position of the atom  
536 >      // center of mass of the group is the same as position of the atom
537        // if cutoff group does not exist
538 <      rc = pos;
538 >      cerr << "branch2\n";
539 >      cgConfig->position = config->position;
540      }
274    
275    //initialize data before passing to fortran
276    RealType longRangePotential[LR_POT_TYPES];
277    RealType lrPot = 0.0;
278    Vector3d totalDipole;
279    short int passedCalcPot = needPotential;
280    short int passedCalcStress = needStress;
281    int isError = 0;
541  
542 <    for (int i=0; i<LR_POT_TYPES;i++){
543 <      longRangePotential[i]=0.0; //Initialize array
542 >    fDecomp_->zeroWorkArrays();
543 >    fDecomp_->distributeData();
544 >
545 >    int cg1, cg2, atom1, atom2, topoDist;
546 >    Vector3d d_grp, dag, d;
547 >    RealType rgrpsq, rgrp, r2, r;
548 >    RealType electroMult, vdwMult;
549 >    RealType vij;
550 >    Vector3d fij, fg, f1;
551 >    tuple3<RealType, RealType, RealType> cuts;
552 >    RealType rCutSq;
553 >    bool in_switching_region;
554 >    RealType sw, dswdr, swderiv;
555 >    vector<int> atomListColumn, atomListRow, atomListLocal;
556 >    InteractionData idat;
557 >    SelfData sdat;
558 >    RealType mf;
559 >    RealType lrPot;
560 >    RealType vpair;
561 >    potVec longRangePotential(0.0);
562 >    potVec workPot(0.0);
563 >
564 >    int loopStart, loopEnd;
565 >
566 >    idat.vdwMult = &vdwMult;
567 >    idat.electroMult = &electroMult;
568 >    idat.pot = &workPot;
569 >    sdat.pot = fDecomp_->getEmbeddingPotential();
570 >    idat.vpair = &vpair;
571 >    idat.f1 = &f1;
572 >    idat.sw = &sw;
573 >    idat.shiftedPot = (cutoffMethod_ == SHIFTED_POTENTIAL) ? true : false;
574 >    idat.shiftedForce = (cutoffMethod_ == SHIFTED_FORCE) ? true : false;
575 >
576 >    loopEnd = PAIR_LOOP;
577 >    if (info_->requiresPrepair() ) {
578 >      loopStart = PREPAIR_LOOP;
579 >    } else {
580 >      loopStart = PAIR_LOOP;
581      }
582 <    
583 <    doForceLoop(pos,
584 <                rc,
585 <                A,
586 <                electroFrame,
587 <                frc,
588 <                trq,
589 <                tau.getArrayPointer(),
590 <                longRangePotential,
591 <                particlePot,
592 <                &passedCalcPot,
593 <                &passedCalcStress,
594 <                &isError );
595 <    
596 <    if( isError ){
597 <      sprintf( painCave.errMsg,
598 <               "Error returned from the fortran force calculation.\n" );
599 <      painCave.isFatal = 1;
600 <      simError();
601 <    }
602 <    for (int i=0; i<LR_POT_TYPES;i++){
603 <      lrPot += longRangePotential[i]; //Quick hack
582 >
583 >    for (int iLoop = loopStart; iLoop <= loopEnd; iLoop++) {
584 >
585 >      if (iLoop == loopStart) {
586 >        bool update_nlist = fDecomp_->checkNeighborList();
587 >        if (update_nlist)
588 >                neighborMatW = fDecomp_->buildLayerBasedNeighborList();
589 >      }
590 >
591 >      int i;
592 > #pragma omp parallel for num_threads(2) private(i)
593 >      for(i = 0; i < neighborMatW.size(); ++i)
594 >          for(vector<int>::iterator j = neighborMatW[i].begin(); j != neighborMatW[i].end(); ++j)
595 >                  {
596 >                         cg1 = i;
597 >                         cg2 = *j;
598 >
599 >                        cuts = fDecomp_->getGroupCutoffs(cg1, cg2);
600 >
601 >                        d_grp  = fDecomp_->getIntergroupVector(cg1, cg2);
602 >                        curSnapshot->wrapVector(d_grp);
603 >                        rgrpsq = d_grp.lengthSquare();
604 >
605 >                        rCutSq = cuts.second;
606 >
607 >                        if (rgrpsq < rCutSq) {
608 >                          idat.rcut = &cuts.first;
609 >                          if (iLoop == PAIR_LOOP) {
610 >                                vij = 0.0;
611 >                                fij = V3Zero;
612 >                          }
613 >
614 >                          in_switching_region = switcher_->getSwitch(rgrpsq, sw, dswdr,
615 >                                                                                                                 rgrp);
616 >
617 >                          atomListRow = fDecomp_->getAtomsInGroupRow(cg1);
618 >                          atomListColumn = fDecomp_->getAtomsInGroupColumn(cg2);
619 >
620 >                          for (vector<int>::iterator ia = atomListRow.begin();
621 >                                   ia != atomListRow.end(); ++ia) {
622 >                                atom1 = (*ia);
623 >
624 >                                for (vector<int>::iterator jb = atomListColumn.begin();
625 >                                         jb != atomListColumn.end(); ++jb) {
626 >                                  atom2 = (*jb);
627 >
628 >                                  if (!fDecomp_->skipAtomPair(atom1, atom2)) {
629 >                                        vpair = 0.0;
630 >                                        workPot = 0.0;
631 >                                        f1 = V3Zero;
632 >
633 >                                        fDecomp_->fillInteractionData(idat, atom1, atom2);
634 >
635 >                                        topoDist = fDecomp_->getTopologicalDistance(atom1, atom2);
636 >                                        vdwMult = vdwScale_[topoDist];
637 >                                        electroMult = electrostaticScale_[topoDist];
638 >
639 >                                        if (atomListRow.size() == 1 && atomListColumn.size() == 1) {
640 >                                          idat.d = &d_grp;
641 >                                          idat.r2 = &rgrpsq;
642 >                                          cerr << "dgrp = " << d_grp << "\n";
643 >                                        } else {
644 >                                          d = fDecomp_->getInteratomicVector(atom1, atom2);
645 >                                          curSnapshot->wrapVector( d );
646 >                                          r2 = d.lengthSquare();
647 >                                          cerr << "datm = " << d<< "\n";
648 >                                          idat.d = &d;
649 >                                          idat.r2 = &r2;
650 >                                        }
651 >
652 >                                        cerr << "idat.d = " << *(idat.d) << "\n";
653 >                                        r = sqrt( *(idat.r2) );
654 >                                        idat.rij = &r;
655 >
656 >                                        if (iLoop == PREPAIR_LOOP) {
657 >                                          interactionMan_->doPrePair(idat);
658 >                                        } else {
659 >                                          interactionMan_->doPair(idat);
660 >                                          fDecomp_->unpackInteractionData(idat, atom1, atom2);
661 >
662 >                                          cerr << "d = " << *(idat.d) << "\tv=" << vpair << "\tf=" << f1 << "\n";
663 >                                          vij += vpair;
664 >                                          fij += f1;
665 >                                          tau -= outProduct( *(idat.d), f1);
666 >                                        }
667 >                                  }
668 >                                }
669 >                          }
670 >
671 >                          if (iLoop == PAIR_LOOP) {
672 >                                if (in_switching_region) {
673 >                                  swderiv = vij * dswdr / rgrp;
674 >                                  fg = swderiv * d_grp;
675 >                                  fij += fg;
676 >
677 >                                  if (atomListRow.size() == 1 && atomListColumn.size() == 1) {
678 >                                        tau -= outProduct( *(idat.d), fg);
679 >                                  }
680 >
681 >                                  for (vector<int>::iterator ia = atomListRow.begin();
682 >                                           ia != atomListRow.end(); ++ia) {
683 >                                        atom1 = (*ia);
684 >                                        mf = fDecomp_->getMassFactorRow(atom1);
685 >                                        // fg is the force on atom ia due to cutoff group's
686 >                                        // presence in switching region
687 >                                        fg = swderiv * d_grp * mf;
688 >                                        fDecomp_->addForceToAtomRow(atom1, fg);
689 >
690 >                                        if (atomListRow.size() > 1) {
691 >                                          if (info_->usesAtomicVirial()) {
692 >                                                // find the distance between the atom
693 >                                                // and the center of the cutoff group:
694 >                                                dag = fDecomp_->getAtomToGroupVectorRow(atom1, cg1);
695 >                                                tau -= outProduct(dag, fg);
696 >                                          }
697 >                                        }
698 >                                  }
699 >                                  for (vector<int>::iterator jb = atomListColumn.begin();
700 >                                           jb != atomListColumn.end(); ++jb) {
701 >                                        atom2 = (*jb);
702 >                                        mf = fDecomp_->getMassFactorColumn(atom2);
703 >                                        // fg is the force on atom jb due to cutoff group's
704 >                                        // presence in switching region
705 >                                        fg = -swderiv * d_grp * mf;
706 >                                        fDecomp_->addForceToAtomColumn(atom2, fg);
707 >
708 >                                        if (atomListColumn.size() > 1) {
709 >                                          if (info_->usesAtomicVirial()) {
710 >                                                // find the distance between the atom
711 >                                                // and the center of the cutoff group:
712 >                                                dag = fDecomp_->getAtomToGroupVectorColumn(atom2, cg2);
713 >                                                tau -= outProduct(dag, fg);
714 >                                          }
715 >                                        }
716 >                                  }
717 >                                }
718 >                                //if (!SIM_uses_AtomicVirial) {
719 >                                //  tau -= outProduct(d_grp, fij);
720 >                                //}
721 >                          }
722 >                        }
723 >                  }
724 >
725 >      if (iLoop == PREPAIR_LOOP) {
726 >        if (info_->requiresPrepair()) {
727 >
728 >          fDecomp_->collectIntermediateData();
729 >
730 >          for (int atom1 = 0; atom1 < info_->getNAtoms(); atom1++) {
731 >            fDecomp_->fillSelfData(sdat, atom1);
732 >            interactionMan_->doPreForce(sdat);
733 >          }
734 >
735 >          fDecomp_->distributeIntermediateData();
736 >
737 >        }
738 >      }
739 >
740      }
741 +
742 +    fDecomp_->collectData();
743 +
744 +    if (info_->requiresSelfCorrection()) {
745 +
746 +      for (int atom1 = 0; atom1 < info_->getNAtoms(); atom1++) {
747 +        fDecomp_->fillSelfData(sdat, atom1);
748 +        interactionMan_->doSelfCorrection(sdat);
749 +      }
750 +
751 +    }
752 +
753 +    longRangePotential = *(fDecomp_->getEmbeddingPotential()) +
754 +      *(fDecomp_->getPairwisePotential());
755 +
756 +    lrPot = longRangePotential.sum();
757 +
758 +    //store the tau and long range potential
759 +    curSnapshot->statData[Stats::LONG_RANGE_POTENTIAL] = lrPot;
760 +    curSnapshot->statData[Stats::VANDERWAALS_POTENTIAL] = longRangePotential[VANDERWAALS_FAMILY];
761 +    curSnapshot->statData[Stats::ELECTROSTATIC_POTENTIAL] = longRangePotential[ELECTROSTATIC_FAMILY];
762 +  }
763 +
764 +  void ForceManager::longRangeInteractions() {
765 +
766 +    Snapshot* curSnapshot = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
767 +    DataStorage* config = &(curSnapshot->atomData);
768 +    DataStorage* cgConfig = &(curSnapshot->cgData);
769 +
770 +    //calculate the center of mass of cutoff group
771 +
772 +    SimInfo::MoleculeIterator mi;
773 +    Molecule* mol;
774 +    Molecule::CutoffGroupIterator ci;
775 +    CutoffGroup* cg;
776 +
777 +    if(info_->getNCutoffGroups() > 0){      
778 +      for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL;
779 +           mol = info_->nextMolecule(mi)) {
780 +        for(cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL;
781 +            cg = mol->nextCutoffGroup(ci)) {
782 +          cerr << "branch1\n";
783 +          cerr << "globind = " << cg->getGlobalIndex() << "\n";
784 +          cg->updateCOM();
785 +        }
786 +      }      
787 +    } else {
788 +      // center of mass of the group is the same as position of the atom  
789 +      // if cutoff group does not exist
790 +      cerr << "branch2\n";
791 +      cgConfig->position = config->position;
792 +    }
793 +
794 +    fDecomp_->zeroWorkArrays();
795 +    fDecomp_->distributeData();
796      
797 <    // grab the simulation box dipole moment if specified
798 <    if (info_->getCalcBoxDipole()){
799 <      getAccumulatedBoxDipole(totalDipole.getArrayPointer());
800 <      
801 <      curSnapshot->statData[Stats::BOX_DIPOLE_X] = totalDipole(0);
802 <      curSnapshot->statData[Stats::BOX_DIPOLE_Y] = totalDipole(1);
803 <      curSnapshot->statData[Stats::BOX_DIPOLE_Z] = totalDipole(2);
797 >    int cg1, cg2, atom1, atom2, topoDist;
798 >    Vector3d d_grp, dag, d;
799 >    RealType rgrpsq, rgrp, r2, r;
800 >    RealType electroMult, vdwMult;
801 >    RealType vij;
802 >    Vector3d fij, fg, f1;
803 >    tuple3<RealType, RealType, RealType> cuts;
804 >    RealType rCutSq;
805 >    bool in_switching_region;
806 >    RealType sw, dswdr, swderiv;
807 >    vector<int> atomListColumn, atomListRow, atomListLocal;
808 >    InteractionData idat;
809 >    SelfData sdat;
810 >    RealType mf;
811 >    RealType lrPot;
812 >    RealType vpair;
813 >    potVec longRangePotential(0.0);
814 >    potVec workPot(0.0);
815 >
816 >    int loopStart, loopEnd;
817 >
818 >    idat.vdwMult = &vdwMult;
819 >    idat.electroMult = &electroMult;
820 >    idat.pot = &workPot;
821 >    sdat.pot = fDecomp_->getEmbeddingPotential();
822 >    idat.vpair = &vpair;
823 >    idat.f1 = &f1;
824 >    idat.sw = &sw;
825 >    idat.shiftedPot = (cutoffMethod_ == SHIFTED_POTENTIAL) ? true : false;
826 >    idat.shiftedForce = (cutoffMethod_ == SHIFTED_FORCE) ? true : false;
827 >    
828 >    loopEnd = PAIR_LOOP;
829 >    if (info_->requiresPrepair() ) {
830 >      loopStart = PREPAIR_LOOP;
831 >    } else {
832 >      loopStart = PAIR_LOOP;
833      }
834 +  
835 +    for (int iLoop = loopStart; iLoop <= loopEnd; iLoop++) {
836      
837 +      if (iLoop == loopStart) {
838 +        bool update_nlist = fDecomp_->checkNeighborList();
839 +        if (update_nlist)
840 +          neighborList = fDecomp_->buildNeighborList();
841 +
842 +      }      
843 +        
844 +      for (vector<pair<int, int> >::iterator it = neighborList.begin();
845 +             it != neighborList.end(); ++it)
846 +      {
847 +        cg1 = (*it).first;
848 +        cg2 = (*it).second;
849 +        
850 +        cuts = fDecomp_->getGroupCutoffs(cg1, cg2);
851 +
852 +        d_grp  = fDecomp_->getIntergroupVector(cg1, cg2);
853 +        curSnapshot->wrapVector(d_grp);        
854 +        rgrpsq = d_grp.lengthSquare();
855 +
856 +        rCutSq = cuts.second;
857 +
858 +        if (rgrpsq < rCutSq) {
859 +          idat.rcut = &cuts.first;
860 +          if (iLoop == PAIR_LOOP) {
861 +            vij = 0.0;
862 +            fij = V3Zero;
863 +          }
864 +          
865 +          in_switching_region = switcher_->getSwitch(rgrpsq, sw, dswdr,
866 +                                                     rgrp);
867 +              
868 +          atomListRow = fDecomp_->getAtomsInGroupRow(cg1);
869 +          atomListColumn = fDecomp_->getAtomsInGroupColumn(cg2);
870 +
871 +          for (vector<int>::iterator ia = atomListRow.begin();
872 +               ia != atomListRow.end(); ++ia) {            
873 +            atom1 = (*ia);
874 +            
875 +            for (vector<int>::iterator jb = atomListColumn.begin();
876 +                 jb != atomListColumn.end(); ++jb) {              
877 +              atom2 = (*jb);
878 +
879 +              if (!fDecomp_->skipAtomPair(atom1, atom2)) {
880 +                vpair = 0.0;
881 +                workPot = 0.0;
882 +                f1 = V3Zero;
883 +
884 +                fDecomp_->fillInteractionData(idat, atom1, atom2);
885 +                
886 +                topoDist = fDecomp_->getTopologicalDistance(atom1, atom2);
887 +                vdwMult = vdwScale_[topoDist];
888 +                electroMult = electrostaticScale_[topoDist];
889 +
890 +                if (atomListRow.size() == 1 && atomListColumn.size() == 1) {
891 +                  idat.d = &d_grp;
892 +                  idat.r2 = &rgrpsq;
893 +                  cerr << "dgrp = " << d_grp << "\n";
894 +                } else {
895 +                  d = fDecomp_->getInteratomicVector(atom1, atom2);
896 +                  curSnapshot->wrapVector( d );
897 +                  r2 = d.lengthSquare();
898 +                  cerr << "datm = " << d<< "\n";
899 +                  idat.d = &d;
900 +                  idat.r2 = &r2;
901 +                }
902 +                
903 +                cerr << "idat.d = " << *(idat.d) << "\n";
904 +                r = sqrt( *(idat.r2) );
905 +                idat.rij = &r;
906 +              
907 +                if (iLoop == PREPAIR_LOOP) {
908 +                  interactionMan_->doPrePair(idat);
909 +                } else {
910 +                  interactionMan_->doPair(idat);
911 +                  fDecomp_->unpackInteractionData(idat, atom1, atom2);
912 +
913 +                  cerr << "d = " << *(idat.d) << "\tv=" << vpair << "\tf=" << f1 << "\n";
914 +                  vij += vpair;
915 +                  fij += f1;
916 +                  tau -= outProduct( *(idat.d), f1);
917 +                }
918 +              }
919 +            }
920 +          }
921 +
922 +          if (iLoop == PAIR_LOOP) {
923 +            if (in_switching_region) {
924 +              swderiv = vij * dswdr / rgrp;
925 +              fg = swderiv * d_grp;
926 +              fij += fg;
927 +
928 +              if (atomListRow.size() == 1 && atomListColumn.size() == 1) {
929 +                tau -= outProduct( *(idat.d), fg);
930 +              }
931 +          
932 +              for (vector<int>::iterator ia = atomListRow.begin();
933 +                   ia != atomListRow.end(); ++ia) {            
934 +                atom1 = (*ia);                
935 +                mf = fDecomp_->getMassFactorRow(atom1);
936 +                // fg is the force on atom ia due to cutoff group's
937 +                // presence in switching region
938 +                fg = swderiv * d_grp * mf;
939 +                fDecomp_->addForceToAtomRow(atom1, fg);
940 +
941 +                if (atomListRow.size() > 1) {
942 +                  if (info_->usesAtomicVirial()) {
943 +                    // find the distance between the atom
944 +                    // and the center of the cutoff group:
945 +                    dag = fDecomp_->getAtomToGroupVectorRow(atom1, cg1);
946 +                    tau -= outProduct(dag, fg);
947 +                  }
948 +                }
949 +              }
950 +              for (vector<int>::iterator jb = atomListColumn.begin();
951 +                   jb != atomListColumn.end(); ++jb) {              
952 +                atom2 = (*jb);
953 +                mf = fDecomp_->getMassFactorColumn(atom2);
954 +                // fg is the force on atom jb due to cutoff group's
955 +                // presence in switching region
956 +                fg = -swderiv * d_grp * mf;
957 +                fDecomp_->addForceToAtomColumn(atom2, fg);
958 +
959 +                if (atomListColumn.size() > 1) {
960 +                  if (info_->usesAtomicVirial()) {
961 +                    // find the distance between the atom
962 +                    // and the center of the cutoff group:
963 +                    dag = fDecomp_->getAtomToGroupVectorColumn(atom2, cg2);
964 +                    tau -= outProduct(dag, fg);
965 +                  }
966 +                }
967 +              }
968 +            }
969 +            //if (!SIM_uses_AtomicVirial) {
970 +            //  tau -= outProduct(d_grp, fij);
971 +            //}
972 +          }
973 +        }
974 +      }
975 +
976 +      if (iLoop == PREPAIR_LOOP) {
977 +        if (info_->requiresPrepair()) {
978 +
979 +          fDecomp_->collectIntermediateData();
980 +
981 +          for (int atom1 = 0; atom1 < info_->getNAtoms(); atom1++) {
982 +            fDecomp_->fillSelfData(sdat, atom1);
983 +            interactionMan_->doPreForce(sdat);
984 +          }
985 +
986 +          fDecomp_->distributeIntermediateData();
987 +
988 +        }
989 +      }
990 +
991 +    }
992 +    
993 +    fDecomp_->collectData();
994 +        
995 +    if (info_->requiresSelfCorrection()) {
996 +
997 +      for (int atom1 = 0; atom1 < info_->getNAtoms(); atom1++) {          
998 +        fDecomp_->fillSelfData(sdat, atom1);
999 +        interactionMan_->doSelfCorrection(sdat);
1000 +      }
1001 +
1002 +    }
1003 +
1004 +    longRangePotential = *(fDecomp_->getEmbeddingPotential()) +
1005 +      *(fDecomp_->getPairwisePotential());
1006 +
1007 +    lrPot = longRangePotential.sum();
1008 +
1009      //store the tau and long range potential    
1010      curSnapshot->statData[Stats::LONG_RANGE_POTENTIAL] = lrPot;
1011 <    curSnapshot->statData[Stats::VANDERWAALS_POTENTIAL] = longRangePotential[VDW_POT];
1012 <    curSnapshot->statData[Stats::ELECTROSTATIC_POTENTIAL] = longRangePotential[ELECTROSTATIC_POT];
1011 >    curSnapshot->statData[Stats::VANDERWAALS_POTENTIAL] = longRangePotential[VANDERWAALS_FAMILY];
1012 >    curSnapshot->statData[Stats::ELECTROSTATIC_POTENTIAL] = longRangePotential[ELECTROSTATIC_FAMILY];
1013    }
1014  
1015    
1016 <  void ForceManager::postCalculation(bool needStress) {
1016 >  void ForceManager::postCalculation() {
1017      SimInfo::MoleculeIterator mi;
1018      Molecule* mol;
1019      Molecule::RigidBodyIterator rbIter;
# Line 336 | Line 1026 | namespace OpenMD {
1026           mol = info_->nextMolecule(mi)) {
1027        for (rb = mol->beginRigidBody(rbIter); rb != NULL;
1028             rb = mol->nextRigidBody(rbIter)) {
1029 <        if (needStress) {          
1030 <          Mat3x3d rbTau = rb->calcForcesAndTorquesAndVirial();
341 <          tau += rbTau;
342 <        } else{
343 <          rb->calcForcesAndTorques();
344 <        }
1029 >        Mat3x3d rbTau = rb->calcForcesAndTorquesAndVirial();
1030 >        tau += rbTau;
1031        }
1032      }
1033 <
348 <    if (needStress) {
1033 >    
1034   #ifdef IS_MPI
1035 <      Mat3x3d tmpTau(tau);
1036 <      MPI_Allreduce(tmpTau.getArrayPointer(), tau.getArrayPointer(),
1037 <                    9, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1035 >    Mat3x3d tmpTau(tau);
1036 >    MPI_Allreduce(tmpTau.getArrayPointer(), tau.getArrayPointer(),
1037 >                  9, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
1038   #endif
1039 <      curSnapshot->statData.setTau(tau);
355 <    }
1039 >    curSnapshot->statData.setTau(tau);
1040    }
1041  
1042   } //end namespace OpenMD

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