# 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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