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# 数据卡 · HEA 分子动力学轨迹数据集(step 2 建模用)

本文件说明 `data/processed/` 下三个文件的字段、单位、清洗规则与已知缺陷。
原始材料见 `raw/`(`论文提取data_final.xlsx`、`step2.docx`、报告正文 PDF)。

## 1. 来源与构建流程

- 原始表格:`raw/论文提取data_final.xlsx`,Sheet1 为 71 行 × 63 列样本元数据,
  Sheet2 为 70 个「样本块」(每块 1 列 `sample_id` + 16 列数据 + 1 空列,401 行/块)。
- 构建脚本:`code/pimamba/build_dataset.py`,命令
  `python -m pimamba.build_dataset`(在 `code/` 下执行)。
- 输出:`data/processed/samples_meta.csv`(33 × 84)、`trajectories.csv`(13233 × 18)、
  `build_report.json`(覆盖率与单位审计)、`data_dictionary.json`(字段字典)。

### 清洗规则

1. **整条记录删除**:Sheet1 中某行黄色填充单元格(`FFFFFF00`)≥ 50 个即判定为
   「该样本整行被标黄」→ 删除对应 `sample_id`。命中 **24–60 共 37 个样本**,
   分属 2 篇论文(原始 70 → 保留 **33**)。
2. **应变网格**:所有样本统一 401 点,`strain ∈ [0, 0.2]`,步长 `5e-4`。
3. **缺失/不适用**:几何字段按形状解析(prism 用 L/W/H,cylinder 用 D 与 L/D),
   不适用的字段保留 `NaN` 而非 0,并用 `app_L/app_W/app_H/app_D/app_AR/app_V`
   六个适用性 flag 显式标记;模型侧以「归一化后置零 + flag」处理。
4. **N/A 数值**:表格中的 `N/A`、空串、`-` 一律解析为 `NaN`,不参与损失(见 `observed_mask`)。

## 2. 样本构成

| 合金体系 | 样本数 |
|---|---|
| Al0.1CoCrFeNi | 6 |
| Al20.4Mo10.5Nb22.4Ta10.1Ti17.8Zr18.8(难熔 RHEA) | 5 |
| FeCoNiCr | 4 |
| MoNbTaW | 4 |
| Fe2Ni2CrAl | 4 |
| CoCrFeMnNi | 2 |
| MEA/HEA/HESA FeNi(Cr)(Co)Al(拉/压各 1) | 8 |

共 **33 条轨迹 / 10 个合金体系**(按合金名去重后 14 个「成分-工况」组合)。

## 3. 输出目标(13 个建模头)

| key | 物理量 | 单位 | 训练变换 | 有标签样本 | 点数 |
|---|---|---|---|---|---|
| `sigma` | 流动应力 | GPa | z-score | 33 | 13233 |
| `xi_BCC` | BCC 相分数 | – | 不缩放(0–1) | 11 | 4411 |
| `xi_FCC` | FCC 相分数 | – | 不缩放 | 11 | 4411 |
| `xi_HCP` | HCP 相分数 | – | 不缩放 | 7 | 2807 |
| `xi_other` | 其他/非晶相分数 | – | 不缩放 | 11 | 4411 |
| `rho_total` | 总位错密度 | 1e19 m⁻² | asinh | 16 | 6416 |
| `rho_perfect` | 完美位错 | 1e19 m⁻² | asinh | 3 | 1203 |
| `rho_shockley` | Shockley 不全位错 | 1e19 m⁻² | asinh | 6 | 2406 |
| `rho_stairrod` | 阶梯杆位错 | 1e19 m⁻² | asinh | 5 | 2005 |
| `rho_hirth` | Hirth 位错 | 1e19 m⁻² | asinh | 6 | 2406 |
| `rho_other_disl` | 其他位错 | 1e19 m⁻² | asinh | 4 | 1604 |
| `rho_112_111` | 1/2⟨112⟩{111} 型 | 1e19 m⁻² | asinh | 3 | 1203 |
| `twin` | 孪晶密度 | nm⁻¹ | asinh | 6 | 2406 |

**剔除**:`rho_frank`、`rho_100` 在全部 70 个样本块中均无有效数据 → 不建模。

### 已知数据缺陷(必须在解读指标时考虑)

- `rho_perfect`:仅 3 个样本、且数值长期贴近 0(全数据标准差 5.7e-4),
  其 R² 在数值上无意义(分母趋零)。
- `rho_112_111`:仅 3 个样本(同一篇论文),量级达 7.0×10²¹ m⁻²,比其余位错类型高
  2–3 个数量级。原文该列确为「715.14 ×10¹⁹ m⁻²」,提取忠实但物理上存疑,
  视为**数据质量问题**,不进主指标。
- 6 个位错分型目标合计只覆盖 3–6 个样本,**不足以支撑跨合金泛化评估**。

因此**主指标**定义为 7 个目标的宏平均 R²:
`sigma, xi_BCC, xi_FCC, xi_HCP, xi_other, rho_total, twin`
(`metrics.PRIMARY`)。其余 6 个位错分型目标单独报告,不参与主指标聚合。

## 4. 输入特征

- **静态(每样本)**:20 种元素原子百分比、VEC、δ、r̄、ΔH_mix、ΔS_mix、χ̄、M_avg、
  δμ、T_m̄、ρ_mass、初始相结构、初始位错/孪晶密度、孪晶形核应力、孪晶类型/间距、
  load_mode、load_direction、T0、strain_rate、系综(NPT/NVT/NVE one-hot)、
  形状 one-hot + 适用性 flag + 几何量(log10)。
- **动态(每应变步,5 通道)**:`strain/0.2`、`Δstrain/5e-4`、`log10(rate)/10`、
  `T0/1000`、`load_sign`(拉 +1 / 压 −1)。

归一化:物理量 z-score;应变率与几何 log10;位错/孪晶密度 asinh(零值有定义);
相分数与 one-hot 不缩放。`Normalizer` 只在**训练集**上拟合,随 checkpoint 保存。

## 5. 划分

- `kfold`:按合金分层的 5 折(全局轮转分配,每折 6–7 个测试样本)。
- `loao`:Leave-One-Alloy-Out,10 个合金体系轮流留出。
- `random`:按合金分层随机划分(同合金可跨集合,用于「内插」参照)。

## 6. 引用与许可

数据由使用者提供的论文提取表构建,原始文献版权归各论文作者所有;
本仓库仅用于方法复现与研究,未做再分发许可声明。