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EPMR †

http://150.59.98.3/bunshi-seiri/test/epmr.htm

手っ取り早くC++を確認するのに便利　 http://www.geocities.jp/ky_webid/cpp/language/

CCP4 [[蛋白質科学会アーカイブ　Ｘ線結晶構造解析―分子置換法 :http://www.pssj.jp/archives/Protocol/Structure/MR_01/MR_01_02.html]]
Search for ("Genetic Algorithm" "Molecular Replacement")

Low-resolution molecular replacement using a six-dimensional search(Acta Cryst. (2003). D59, 1016-1019) 発想が近そう。

↑

EPMRを読んでみる（１） †

↑

Epmr.cpp †

Epmrの本体。

↑

main.cpp †

39行目で、Epmr epmr( cout );　　これにてEpmrのインスタンスepmr作成。初期化。
152行目まで、epmrの起動時のコマンドラインオプションの解析。
153～162行目で、epmr.SetOption;　　これにてオプション解析結果をepmrインスタンスに設定。
163行目で、epmr.Optimize( 0 );　　これが処理の本体
インスタンスepmrは39行目のEpmr cpmr( cout )で生成されている
クラスEpmrはEpmr.h内44行目で定義されている
```
class Epmr : public IterativeOptimizer< int > { ... }
```
ということは、class EpmrはIterativeOptimizerクラスを継承した派生（サブ）クラス
では、IterativeOptimizerクラスの定義はというと、IterativeOptimizer.hの30行目に
```
template< class T >
class IterativeOptimizer { ... }
```
として定義。
テンプレートのある宣言は、中身がclass Tで変わる（パラメタ化されている）というだけのことで、それほど悩むことはなさそう。ここの例ではあとでEpmr.hの44行目で使うときにclass Epmr : public IterativeOptimier< int > { ... }のように< int >を入れている。
32-50行で、クラスIterativeOptimizerは、メソッドOptimize, ~IterativeOptimizer（デストラクタ）、Initialize（ここでの宣言時は空）、Step（ここでの宣言時は空）、Converged（ここでの宣言時は空）、を持つことを宣言。空のものはEpmr.cppで定義されるはず
54-60行で、メソッドOptimizeの内容（ここでの宣言時の内容）を
```
template< class T >
void IterativeOptimizer< T >::Optimize( T* solution ) {
    Initialize( solution );
    while ( ! Converged() ) {
        Step();
    }
}
```
と宣言。

残りは例外処理

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Epmr.cpp †

54行目　Epmr::Epmr コンストラクタ
64行目　Epmr::~Epmr　デストラクタ？
74行目　Epmr::InitializeOptions　オプションパラメタのデフォルト値設定
186行目　Epmr::Initialize　たぶん初期化
479行目　Epmr::Step　たぶんシミュレーションのワンステップ
674行目　Epmr::Converged　収束したかどうかの判定（true/falseを返す）
682行目　Epmr::SetOption　オプションのセット（nameで指定されるオプションにvalueを設定）
697行目　Epmr::ReconcileOptions
746行目　Epmr::PrintProgramHeader　先頭に？"OpenEPMR, Version ..."を書き出す
754行目　Epmr::PrintOptionSummary　オプションの要約を書き出す
779行目　内部関数？　CalcCnsEulerAngles ？
826行目　内部関数？　CalcCcp4EulerAngles　?
858行目　Epmr::ReportSolutions　解を書き出す？
904行目　Epmr::WriteSolution 解を書き出す？　WriteAtomesを使う
934行目　Epmr::CalcTransforms　Transformを計算する
969行目　Epmr::CalcSegmentTransforms　Segment Transformを計算する
992行目　Epmr::WriteAtoms　Atomを書き出す
1055行目　Epmr::compareToBest　Bestと比較する？
1143行目　Epmr::StoreAtoms　Atomをストアする
1173行目　Epmr::LoadCell
1214行目　Epmr::LoadModel　文字ファイルから読み込み
1237行目　Epmr::LoadModel　istreamから読み込み
1251行目　Epmr::LoadReflections　Reflectionを読み込み
1314行目　Epmr::CreateGlobalOptimizer
1357行目　Epmr::CreateLocalOptimizer
1366行目　Epmr::CreateMutator(rand)
1433行目　Epmr::CalcStaticStructureContribution
1459行目　Epmr::ReportSummary
1484行目　Epmr::SetSpaceGroupOptions　　This function fixes axes as appropriate for the spacegroup
1505行目　Epmr::SplitSegments　真偽を返す
1560行目　Epmr::CalcPackingClashes
1671行目　Epmr::NormalizeSolutions

↑

Epmr::Step (Epmr.cpp, 479行目～) †

481-504　(verbosityが1以上なら)各種背景情報の書き出し
505　Solutionのインスタンスbestを作成
506-518　第１回目（attempt==1）ならいくつかの初期化
　CalStaticStructureContributionを計算
　optimizerを消しておいて0に初期化
　オプションoptimizer.globalが指定されていれば、optimizer=CreateGlobalOptimizerで生成
　　　＞＞（optimizer.globalがevolutionであれば）CreateGlobalOptimizerの戻り値はEvolutionaryOptimizerへのポインタになる
　localOptimizerを消しておいて0に初期化
　localOptimizer=CreateLocalOptimizerで生成
519-537　optimizerが0でなければ（global Optimizerが存在すれば）optimizer->Optimize(&best)にて、bestをOptimize
　　　＞＞この時EvolutionaryOptimizerが使われるとすれば、EvolutionaryOptimizer(&best)ということになる
　　　＞＞EvolutionaryOptimizerクラスが定義されているのはEvolutionaryOptimizer.hで、
　　　＞＞IterativeOptimizerのコンストラクタ・デストラクタ、メソッドInitialize, Step, converged,
　　　＞＞RankMembers, ScoreMembers, Regenerate, Memberをオーバーロードしている
　　　そうでなければ（global Optimizationが無ければ）（コメントによると）位置を入力分子の位置にリセットし、妥当な溶媒パラメタを与える
　best.SetTargetID(firstTargetIndex)をし、best.SetKSol(0.8)をし、best.SetBSol(200.0)をする。
　　更にセグメントごとに（nseg回）、RigidBodyのインスタンスsegを造り、
　　seg.modelID=firstModelIndex+i、seg.position=centers[firstModelIndex+i]と設定し、
　　best.AddSegment(seg)でセグメントsegをbestに追加する。
538-552　local optimizationを行う。
　まずSolutionのインスタンスlocalResultを造り、bestをコピーして初期化
　localResultをlocalOptimizerでoptimize localOptimizer->Optimize(&localResult);
　オプションoptimize.local-segmentsがtrueなら、
　　localResultをSplitSegment(localResult, models) することを試み、ＯＫなら、
　　　verbosityが１以上ならlocalResultをCalcSegmentTransformし、
　　　localResultを（splitしたそれぞれのsegmentを）localOptimizerでoptimize　localOoptimizer->Optimize(&localResult);
554　localResultをnormalize　　NormalizeSolution(&localResult);
556-557　currentScore、currentRfactorを計算
　currentScore=localScorer->Score(localResult);
　currentRfactor=rfactorScorer->Score(localResult);
559-562　（verbosityが１以上なら）ReportSolution(localResult, currentScore, currentRfactor)
564-573　もしmaximizingなら、currentScore>bestScoreならbestScore=currentScore, bestRfactor=currentRfactor, bestSolution=localResult
　もしmaximizingでなければ（minimizing?）、currentScore<bestScoreならbestScore=currentScore,などなど（上と同じ）
575　平均の計算？　averageScore(currentScore)
577-8　要求されていてかつ収束済みConvergedなら、ReportSummary
580-586　output.levelがallならとにかくlocalResult,currentScoreなどをWriteSolution
　　output.levelがbestなら、回数attemptが上限nAttemptsになるか収束済みConvergedであれば、bestSolution,bestScoreなどをWriteSolution
588　attempt++　カウントアップ

589-670　回数attemptがattempt>nAttemptsになるか、オプションautostopがtrueでかつnDuplicateSolutions>1であれば、次のことをする
- 592-594 push_backはC++のvectorのようなクラスで最後に要素を追加するメソッド、backはlistのようなクラスで最後の要素を返すメソッド。
  solutionsはEpmr.hの136行目で
```
   Solution bestSolution;
   vector< vector< vector< Solution > > > solutions;
   vector< vector< vector< double > > > scores;
```
  と定義。また、SolutionはSolution.hの40-63行目で定義され、内容は
```
private:
   int targetID;
   double solK;
   double solB;
   std::vector< RigidBody > subSolutions;
```
  更にRigidBodyは同じSolution.hの28-37行目に
```
   Quat4d orientation;
   Vector3d position;
   int modelID;
   int segmentID;
```
  と定義。話を戻すと、solutionsはSolutionのvectorのvectorのvector（３段階に伸びられるということ？）なので、それに（どれに？）外側のvectorで最後(back)、真ん中のvectorで最後(back)で、内側のvectorの最後にbestSolutionを追加する(pushd_back)という意味だ。
  scoresに対しても同じ事をする。最後にbestScoreを-1にする（初期化？）

596-601　verbosity>0でreport.hitcountが指定されていれば、nDuplicateSolutionsを表示。
attemptを1に初期化、nDuplicateSolutionsを1に初期化、copyNumにnCopiesを加える。

603-614　optimize.positionが指定されていれば
```
       // release fixed axes for additional copies
       // these will be reset for the next model
       // assumes 0.0 translation range is due to space group restriction
```
ということで、オプションのevolution.mutation.translation.range.のx, y, zが、それぞれもし0なら1.0に設定する。

615-669　もしcopyNum > totalCopiesならば616-669のことをする
　　　totalCopiesは410行目でtotalCopies = GetIntegerOptionValue( "copies" );
　　　これの役目はdocument（http://www.msg.ucsf.edu/local/programs/epmr/epmr.html）によると、

-M integer The number of copies of the molecule in the asymmetric unit to find simultaneously
  The default value is 1. Values greater than 1 cause multiple orientations
  and positions to be optimized for the search model.
  This option has not yet been optimized in this new version of the program
  and is not yet recommended for general use.
-m integer The number of copies of the molecule in the asymmetric unit to find  sequentially
  The default value is 1. A value of 2 would cause the program to search for
  one copy of the molecule, save the solution as partial structure and
  continue searching for a second solution.

　　　であり、プログラム上は　main.cppの74-81行目で

               case 'm':
                   epmr.SetOption( "copies", optarg );
                   epmr.SetOption( "optimize.copies", "false" );
                   break;
               case 'M':
                   epmr.SetOption( "copies", optarg );
                   epmr.SetOption( "optimize.copies", "true" );
                   break;

　　　nCopiesは411行目で
　　　　　if ( options[ "optimize.copies" ] == "true" ) {
　　　　　　　nCopies = totalCopies;
　　　　　} else {
　　　　　　　nCopies = 1;
　　　　　}
　　　つまり、-M（並列処理を仮定？？）ならoptimize.copiesがtrueになるのでnCopiesは１でいい（１回きりでいい）が、
　　　-mならoptimize.copiesがfalseになるので直列にtotalCopies回だけ実行させる必要があるということ。（たぶん）

616-617　firstModelIndexにnModelsを増やす、firstSegmentIndexにnSegmentsを増やす。
618-623　もしassembly searchが指定されていて、かつoptimize.modelが指定されていて、firstSegmentIndex<models.sizeであれば、firstModelIndexを0にする。
```
           // if it is an assembly search, not yet complete, and
           // the models are in competition, reset the model index
```
624　copyNumを1にリセット
625-633　もしfirstSegmentIndex>=nSegmentsならば、、、、

↑

Epmr::CreateGlobalOptimizer()　　(Epmr.cpp, 1314-1353行目） †

1315-1347 もしコマンドラインからoptimizer.global==evolutionaryであれば、いろいろな設定をして
1348 return new EvolutionaryOptimizer< Solution >( populationSize,
　　　numGenerations, creator, globalScorer, ranker, selector,
　　　CreateMutator( randomNumberGenerator ), reporter );
つまりCreateGlobalOptimizerの戻り値としてインスタンスEvolutionaryOptimizerを返す

ちなみに、これを使うのはEpmr.cpp 512-13行目（Step中）の　optimizer = CreateGlobalOptimizer;
つまり、513行目以降は、optimizerがEvolutionaryOptimizerを指している。

↑

Epmr::Initialize (Epmr.cpp, 186行目～) †

188-191 optimizer, localOptimizer, globalScorer, localScorerをdeleteで消す
193-197 乱数発生のためのインスタンスを生成しrandomNumberGeneratorに代入する
199-203 cellsを消す
204-210 modelsを消す
211 centersを消す
212-218 transformsを消す
219-225 structuresを消す
226-230 hKindices.resize, kIndices.resize, lIndices.resize, magfo.resizeを0にする
231-235 solutionsを消す。tmpTargetSolVecをインスタンス化し、solutions.push_backに入れる。tmpModelsolVecをインスタンス化し、solutions.back.pushbackに入れる。
237-241 scoresを消す。tmpTargetScoreVecをインスタンス化し、scores.push_backに入れる。tmpModelscoreVecをインスタンス化し、scores.back.pushbackに入れる。

243-250 verbosityをoptions[report.verbosity]に従って0,1,2のどれかに設定し、もし>0ならPrintProgramHeaderでヘッダを印刷する

252-257 cell infoをロードする。Loading cell parametersと印刷し、LoadCell（cell.source)を呼び出す。

259-313 オプションにpointgroupsearchが指定されていればその処理（面倒なのでスキップ）をする。その結果を印刷する。

314-325 search modelをロードする。Loading search modelと印刷し、LoadModel(modl.source, &models)を呼び出す。　その結果を印刷する
326-335 modelsの値に不具合があるかどうか確認する
336-353 modelを原点へ移動する。centers.push_back(cells[0]->Fractionalize(coordAverage))を実行する

355-368 reflectionをロードする。data.sourceからloadReflectionsする。

370-400 static structureをロードする。structure.sourceから&structureへLoadModelする。いくつかの確認をする。Fractionalizeする。initialStructureSizeを決める

402 ReconcileOptionsを呼び出す
403-405 PrintOptionSummaryを印刷する（Reconcileしたから？）

407 nAttemptsをオプションから取り出す
409-416 copyNum, totalcopies, nCopiesを取り出す・決める。

418-419 scoreThresholdをオプションから取り出す。 bestScoreの初期値を-1.0にする。

421-428 firstModelIndex, nModelsを決め、CalcTransformsを呼び出す。
430-438 firstSegmentIndex, nSegmentsを決める
440-446 firstTargetIndex, nTargetsを決める
449 SetSpaceGroupOptionsを呼び出す

451-471 target.typeがcffなら、必要な設定計算をするらしい。面倒なので省略

473-474 attemp = 1; nduplicatesolutions = 1

↑

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EPMR †

EPMRを読んでみる（１） †

Epmr.cpp †

main.cpp †

Epmr.cpp †

Epmr::Step (Epmr.cpp, 479行目～) †

Epmr::CreateGlobalOptimizer()　　(Epmr.cpp, 1314-1353行目） †

Epmr::Initialize (Epmr.cpp, 186行目～) †

コマンドラインパラメタから見る　⇒　EPMRを見る２ †

Ｃ＋＋のtemplateを見る　⇒　EPMRを見る～Ｃ＋＋ †

外枠を含めて実行全体を追いかける　⇒　EPMRを見る～Ｃ＋＋２、EPMRを見る～Ｃ＋＋３、EPMRを見る～Ｃ＋＋４ †

流れをもう一度考え直す　⇒　EPMRを見る～流れ見直し †

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Epmr::CreateGlobalOptimizer()　　(Epmr.cpp, 1314-1353行目） †

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