Gmx_vmd

MCP-GMX-VMD

MCP-GMX-VMD は、マイクロサービスアーキテクチャを通じて GROMACS 分子動力学シミュレーションと VMD（Visual Molecular Dynamics）による可視化を統合するサービスです。このツールを使用すると、分子動力学シミュレーションの設定、実行、解析、可視化ができます。

機能

• 分子動力学シミュレーション：使いやすいインターフェースで GROMACS シミュレーションを設定して実行します
• 軌跡解析：シミュレーションの軌跡（RMSD、RMSF など）を解析します
• 3D 可視化：VMD を使用して分子構造とシミュレーションの軌跡を可視化します
• カスタムワークフローディレクトリ：ユーザーが指定したディレクトリにシミュレーションのワークフローを作成して管理します
• モジュール型アーキテクチャ：MCP（Model Context Protocol）を基盤として構築されており、他のツールと柔軟に統合できます

前提条件

• Python 3.9+
• GROMACS（インストール済みで、PATH からアクセス可能であること）
• VMD（Visual Molecular Dynamics、インストール済みで、PATH からアクセス可能であること）
• （オプション）可視化機能を強化する Python VMD モジュール

インストール

1. リポジトリをクローンします：

   git clone https://github.com/yourusername/mcp-gmx-vmd.git
   cd mcp-gmx-vmd
   

2. 仮想環境を作成して有効化します：

   python -m venv venv
   source venv/bin/activate  # On Windows: venv\Scripts\activate
   

3. 依存関係をインストールします：

   pip install -r requirements.txt
   

4. パッケージをインストールします（開発モード）：

   pip install -e .
   

設定

このサービスでは、VMD のパス、検索パス、その他の設定に設定ファイル（config.json）を使用します。このファイルが存在しない場合は、次の構成で作成してください：

{
  "vmd": {
    "path": "/path/to/vmd/executable",
    "search_paths": ["/path/to/search"]
  },
  "gmx": {
    "path": "/path/to/gromacs/executable"
  }
}

macOS ユーザーの場合、VMD のパスは通常次のとおりです：

/Applications/VMD.app/Contents/MacOS/startup.command

サーバーの起動

MCP-GMX-VMD サーバーを起動するには：

python mcp_server.py

サービスが起動し、リクエストを待ち受けます。

使用例

シミュレーションワークフローの作成：

import requests

# Create a new workflow
response = requests.get(
    "http://localhost:8000/gmx-vmd://workflow/create?name=my_simulation"
)
workflow_id = response.json()["workflow_id"]

# Prepare a simulation with custom directory
custom_dir = "/path/to/custom/directory"
response = requests.get(
    f"http://localhost:8000/gmx-vmd://simulation/prepare?workflow_id={workflow_id}&pdb_file=protein.pdb&workspace_dir={custom_dir}"
)

軌跡の解析：

# Analyze RMSD
analysis_params = {
    "analysis_type": "rmsd",
    "trajectory_file": "md/md.xtc",
    "structure_file": "md/md.gro",
    "selection": "protein",
    "output_prefix": "rmsd_analysis"
}
response = requests.get(
    f"http://localhost:8000/gmx-vmd://analysis/trajectory?workflow_id={workflow_id}&params={json.dumps(analysis_params)}"
)

構造の可視化：

# Load and visualize trajectory
response = requests.get(
    f"http://localhost:8000/gmx-vmd://visualization/load-trajectory?workflow_id={workflow_id}&trajectory_file=md/md.xtc&structure_file=md/md.gro"
)

LLM との統合

このサービスは、Claude などの LLM アシスタントと統合したり、Cursor IDE と組み合わせて、より対話的に使用したりできます。統合すると、自然言語のコマンドで分子シミュレーションと解析を直接実行できます。

MCP サーバーへの接続

1. 以下の JSON をコピーし、パスのプレースホルダーを実際のシステムパスに置き換えます：

{
  "mcpServers": {
    "gmx_vmd": {
      "command": "{{PATH_TO_UV}}",
      "args": [
        "--directory",
        "{PATH_TO_SRC}/mcp-gmx-vmd",
        "run",
        "mcp",
        "run",
        "mcp_server.py"
      ],
      "env": {
        "PYTHONPATH": "{PATH_TO_SRC}/mcp-gmx-vmd",
        "MCP_DEBUG": "1",
        "PYTHONUNBUFFERED": "1"
      }
    }
  }
}

2. 設定ファイルを適切な場所に保存します：

   • Claude Desktop の場合：claude_desktop_config.json として次の場所に保存します： ~/Library/Application Support/Claude/claude_desktop_config.json
   • Cursor IDE の場合：mcp.json として次の場所に保存します： ~/.cursor/mcp.json

3. アプリケーション（Claude Desktop または Cursor）を再起動します

   • Claude Desktop では、利用可能な統合として GMX-VMD が表示されます
   • Cursor では、再起動後に統合を利用できます

LLM で MCP-GMX-VMD を使用する

設定が完了すると、自然言語で MCP-GMX-VMD サービスを操作できます：

• 「水環境中でのタンパク質シミュレーションを設定して」
• 「タンパク質の軌跡の RMSD を解析して」
• 「二次構造を表示するように、このタンパク質構造を可視化して」
• 「MD 軌跡の水素結合を計算して」

LLM は、リクエストを MCP-GMX-VMD サービスへの適切な API 呼び出しに変換します。

詳細設定

カスタムワークフローディレクトリ

カスタムディレクトリにワークフローを作成するには、ワークフローの作成時に workspace_dir パラメーターを指定します：

response = requests.get(
    f"http://localhost:8000/gmx-vmd://workflow/create?name=custom_workflow&workspace_dir=/path/to/custom/directory"
)

VMD 可視化テンプレート

このサービスには、一般的なタスク向けの可視化テンプレートがいくつか組み込まれています。次のようにテンプレートを適用できます：

response = requests.get(
    f"http://localhost:8000/gmx-vmd://visualization/apply-template?workflow_id={workflow_id}&template_name=protein_cartoon"
)

トラブルシューティング

VMD の表示に関する問題

VMD の GUI が起動直後に閉じる場合は、次のいずれかの方法を試してください：

1. VMD を別のターミナルウィンドウで起動します（サービスのデフォルトの動作）
2. vmd -dispdev text を使用して、GUI を使わずコマンドラインで操作します
3. VMD のインストールとアクセス権限を確認します

アクセス権限に関する問題

カスタムディレクトリでアクセス権限の問題が発生した場合：

# Set appropriate permissions for the directory
chmod -R 755 /path/to/your/custom/directory

ライセンス

MIT ライセンス

YouTube の概要

謝辞

• VMD は、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の理論・計算生物物理学グループによって開発されています
• GROMACS は、分子動力学シミュレーション用の多機能なパッケージです
• MCP（Model Context Protocol ）は、基盤となる通信フレームワークを提供します