PFビームラインでのXDS自動処理とその活用
山田悠介
KEK IMSS PF/SBRC

自動回折データ処理
回折実験終了後に自動的に処理開始
2つのソフトウェアを利用した独自スクリプトが利用可
能• DENZO/SCALEPACK(HKL2000)– 空間群情報が必要(サンプルリストファイル)• XDS– 空間群の情報は必要ない

DENZO/SCALEPACK
Mosflm

ピークサーチDenzo_3d

indexing(空間群は指定)、integration

Scalepackrejectファイルの作成

Scalepack (2回目)

rejectの適応、最大分解能判定 (Rmerge < 0.4)

Scalepack (3回目)

rejectの適応、最大分解能で最終scaling/merging
ログファイルおよび.scaファイルはPReMoに登録、ダウンロード化

XDSを用いた自動処理
generate_XDS.INP

XDS

POINTLESSXDS.INPの作成

Indexing, integration, scaling

mtz変換、空間群判定
XDS(CORRECT)

AIMLESSAIMLESS (2回目)

re-indexing

最大分解能判定 (I/sigma > 2)

統計値計算

ログファイルおよびXDS_ASCII.HKLはPReMoに登録、ダウンロード化

2016年5月の運転よりXDSの自動処理を公開 (大学ユーザーおよび申請された企業ユーザー)

PReMo: 実験データ管理データベース• ビームラインでの回折実験に関する情報をデータベースに格納– 試料情報– 実験条件– 実験結果(回折イメージ等)– データ処理結果• Webで閲覧– https://premo.kek.jp/RCMWeb/PReMo: 実験データ管理データベース
実験リスト一覧

実験結果詳細サンプルリスト一覧
実験及び処理結果一覧

回折データ処理結果表示(I)回折データ処理結果表示(II)ビームラインでの自動処理の今後
これまでは以下の選択性• XDS (自作スクリプト)• Denzo_3d/scalepack (自作スクリプト)
今後は既存パイプラインの並行利用• Fast_dp– 高速性重視• XIA2 (XDS and DIALS)– ある程度の精度、再現性を重視

ビームタイム中の実験計画へのフィードバック
ビームタイム後のその後の解析

テストケース
Case 1.
• ソーマチン• Pilatus3 S6M @ BL17A• 0.98 Å• 1度振り、180枚• P41212, a=b=58,c=150

Case 2.
• Protein X• Pilatus3 S6M @ BL17A• 1.9 Å• 0.1度振り、3600枚• P212121, a=59, b=76,c=107

Case1
Fast_dp----------------------------------------Low resolution 28.63 28.63 1.46
High resolution 1.42 6.34 1.42
Rmerge 0.063 0.027 0.856
I/sigma 25.00 66.20 3.30
Completeness 99.9 99.0 98.5
Multiplicity 12.8 11.0 12.7
CC 1/2 1.000 1.000 0.931
Anom. Completeness 99.8 100.0 97.8
Anom. Multiplicity 6.6 7.1 6.4
Anom. Correlation 0.016 0.256 -0.098
Nrefl 615453 7192 43620
Nunique 48081 652 3448
Mid-slope 0.993
dF/F 0.044
dI/sig(dI) 0.804----------------------------------------Merging point group: P 4 2 2Unit cell: 57.26 57.26 149.40 90.00 90.00 90.00

02m 39s
Xeon E5-2670
2.6 GHz, 32 thread

Xia2 (XDS)
For AUTOMATIC/DEFAULT/NATIVE
Overall Low
High resolution limit
1.26 3.42 1.26
Low resolution limit
40.52 40.55 1.28
Completeness99.6 100.0 95.9
Multiplicity
11.6 12.0 5.0
I/sigma
17.6 67.0 1.2
Rmerge(I)0.073 0.030 1.105
Rmerge(I+/-)
0.070 0.029 0.997
Rmeas(I)0.076 0.031 1.232
Rmeas(I+/-)
0.076 0.031 1.222
Rpim(I)
0.022 0.009 0.533
Rpim(I+/-)
0.030 0.012 0.693
CC half
0.999 0.999 0.508
Wilson B factor
9.884
Anomalous completeness99.4 100.0 93.2
Anomalous multiplicity
6.1 7.0 2.7
Anomalous correlation
0.009 0.047 -0.023
Anomalous slope
1.009
Total observations
786585 45414 16205
Total unique
67994 3769 3227
Assuming spacegroup: P 41 21 2
Other likely alternatives are:
P 43 21 2
Unit cell:57.310 57.310 149.500
90.000 90.000 90.000

High09m 56s

Case 2.
Fast_dp----------------------------------------------------Low resolution 29.31 29.31 2.45
High resolution 2.38 10.66 2.38
Rmerge 0.090 0.043 0.639
I/sigma 19.60 42.20 3.10
Completeness 98.6 95.2 82.1
Multiplicity 11.9 10.6 10.1
CC 1/2 0.999 0.999 0.883
Anom. Completeness 98.3 97.9 77.5
Anom. Multiplicity 6.4 6.9 5.5
Anom. Correlation -0.090 0.183 -0.148
Nrefl 231807 2685 11934
Nunique 19417 254 1181
Mid-slope 0.826
dF/F 0.044
dI/sig(dI) 0.717---------------------------------------------------Merging point group: P 2 2 2Unit cell: 58.63 75.59 107.28 90.00 90.00 90.00

04m 35s

Xia2 (XDS)
For AUTOMATIC/DEFAULT/NATIVE
Overall Low
High resolution limit
2.17 5.88 2.17
Low resolution limit
37.79 37.80 2.21
Completeness96.2 100.0 68.7
Multiplicity
10.9 11.5 4.8
I/sigma
14.8 32.6 1.5
Rmerge(I)0.100 0.051 0.978
Rmerge(I+/-)
0.097 0.050 0.861
Rmeas(I)0.105 0.054 1.100
Rmeas(I+/-)
0.106 0.054 1.072
Rpim(I)
0.031 0.016 0.487
Rpim(I+/-)
0.042 0.021 0.623
CC half
0.998 0.999 0.350
Wilson B factor
31.192Anomalous completeness95.3 99.9 3.3
Anomalous multiplicity
5.8 6.7 2.6Anomalous correlation-0.149 0.017 0.013
Anomalous slope0.770
Total observations
271259 16435 4170
Total unique24923 1433 860
Assuming spacegroup: P 21 21 21
Unit cell:
58.650 75.590 107.310
90.000 90.000 90.000

High15m 07s

回折データ処理のインフラ

ノード数
総CPUコア数
総メモリ容量 (GB)
ネットワーク2017年3月まで
8256

2017年4月以降
14544

256
1 Gbps1,024
10 Gbps

計算ノード14台
2台
Findspots
6台
Fast_dp (5ビームライン)
6台
Xia2 (5ビームライン)

即時実行
順次実行

まとめ
• PFではデータ測定終了後にXDSによる自動処理が行われている。
• 自動処理結果は_process/xds_<N>に出力され、さらにPReMo(実験データベース)に記録され、Webから閲覧可能である。
• 2017年秋からは、Fast_dp，Xia2などの既存のパイプラインが複数走るようになる。