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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

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