12-EFT.WP.Methods.Repro v1.0 | 第3章 复现原理与公设

目录 ／ 文档-技术白皮书（V5.05） ／ 12-EFT.WP.Methods.Repro v1.0

第3章 复现原理与公设

I. 范围与目标

1. 以可验证、可执行的口径定义复现原理，给出 P31-* 公设与 S32-* 最小方程，覆盖确定性重放、时基对齐、谱一致性与指纹合成。
2. 目标包括：
   • 用统一度量 delta_rep、R_coef、delta_psd、r_tb 描述结果一致性。
   • 固化 ts = alpha + beta * tau_mono 的时基映射与窗口稳定性约束。
   • 指定复现门 gate.rep 的判定与审计字段，支撑跨站点、跨硬件的对照验证。

II. 术语与符号

1. 对象与标识
   • EnvLock：环境锁定快照；PipelineCard、ParamCard：执行与参数清单。
   • oid = hash(bytes(obj))；fingerprint = hash( bytes(code) || bytes(params) || bytes(env) || bytes(inputs.meta) )。
2. 时基与随机性
   • tau_mono 内部单调时基；ts 发布时基；映射 ts = alpha + beta * tau_mono。
   • seed，rng_family，rng_device 用于随机源可重放。
3. 结果与度量
   • 参考与候选：y_ref，y_new；默认范数为 L2，记作 norm( · )。
   • 归一差：delta_rep = ( norm( y_new - y_ref ) / max( norm( y_ref ), eps_floor ) )，其中 eps_floor > 0。
   • 复现系数：R_coef = 1 - delta_rep。
   • 谱密度：S_xx(f)；窗口能量 U_w；等效噪声带宽 ENBW。
   • 谱差：delta_psd = ( ∫ | S_new(f) - S_ref(f) | df ) / max( ∫ S_ref(f) df , eps_floor )。
   • 时基残差：r_tb = std( ts_new - ( alpha + beta * tau_mono_new ) )（窗口内）。
4. 路径与两口径（跨卷一致）
   • 路径 gamma(ell) 与测度 d ell。
   • 到达时两口径并行：
     1. T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )
     2. T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )
   • 口径差异量：delta_form = ( | T_arr^(form1) - T_arr^(form2) | / max( | T_arr^(form1) | , eps_floor ) )。
5. 冲突名强制
   T_fil 仅指张力；T_trans 仅指透射系数；n 与 n_eff 严格区分。

III. 公设与最小方程

1. P31-1 确定性重放公设
   在固定 EnvLock 与 seed 下，同一 PipelineCard 对同一输入生成同分布输出；若管线全确定，则 hash( y_new ) = hash( y_ref )。
2. P31-2 时基对齐公设
   存在标定参数 alpha, beta，使窗口内 ts = alpha + beta * tau_mono 成立，且 ( d/dt ) alpha = 0，( d/dt ) beta = 0 在标定稳定期近似为零。
3. P31-3 接口不变性公设
   层间接口签名与量纲在版本演进中保持语义不变；若变更，必须提供显式迁移与双跑比对策略。
4. P31-4 能量谱一致性公设
   对平稳过程 x(t)，有 var( x ) ≈ ( ∫ S_xx(f) df )，误差由窗口泄漏与估计偏差主导并可计量化。
5. P31-5 内容寻址与追溯公设
   入湖对象以内容寻址 oid 管理；任何修改导致新的 oid 与 fingerprint，原对象不可变。
6. S32-1 结果差异与复现系数
   • delta_rep = ( norm( y_new - y_ref ) / max( norm( y_ref ), eps_floor ) )
   • R_coef = 1 - delta_rep
7. S32-2 谱差与能量守恒校核
   • delta_psd = ( ∫ | S_new(f) - S_ref(f) | df ) / max( ∫ S_ref(f) df , eps_floor )
   • | var( x_new ) - ( ∫ S_new(f) df ) | <= tau_psd_energy
8. S32-3 时基残差与门
   • r_tb = std( ts_new - ( alpha + beta * tau_mono_new ) )
   • 判定：r_tb <= tau_tb
9. S32-4 口径差异并行报告（若涉及到达时）
   同时计算两口径 T_arr 并给出 delta_form、路径 gamma(ell)、介质参数与 c_ref 清单。
10. S32-5 数值可复现场景的误差上界（线性近似）
    若管线主干可线性化为算子 A，则 delta_rep <= kappa_num * eps_fp + O( eps_floor )，其中 kappa_num 为数值条件指标，eps_fp 为机器精度门。

IV. 数据与清单口径

1. 必填字段
   • 标识与版本：project_id，schema.version，oid，fingerprint，submit_ts
   • 时基：alpha，beta，tau_mono_origin，ts_origin，r_tb
   • 随机性：seed，rng_family，rng_device
   • 窗口与谱：window = [t0, t1]，fs，window_fn，U_w，ENBW
   • 指标与门：delta_rep，R_coef，delta_psd，tau_rep，tau_psd，tau_tb，pass
   • 路径与介质（如适用）：gamma(ell)，c_ref，n_eff，delta_form
2. 单位与量纲
   无量纲：delta_rep，R_coef，delta_psd，alpha，beta；其余字段显式单位并通过 check_dim(expr)。

V. 算法与实现绑定

1. 判定器 I30-4 verify_reproduction(golden:any, candidate:any, metrics:dict) -> RepReport（要点）
   • 对齐时基：估计 alpha, beta，计算 r_tb 并比较 tau_tb。
   • 在对齐后窗口内计算 delta_rep 与 R_coef。
   • 估计 S_xx(f) 并计算 delta_psd，报告 U_w 与 ENBW。
   • 汇总 pass = ( delta_rep <= tau_rep ) AND ( delta_psd <= tau_psd ) AND ( r_tb <= tau_tb )。
   • 若含到达时，计算两口径 T_arr 与 delta_form 并入审计。
2. 指纹器 I30-5 snapshot_provenance(artifacts:list) -> dict
   合成 fingerprint 与 oid，记录 EnvLock 摘要，保证追溯。
3. 时基对齐器 I30-6 align_timebase(trace:any, reference:any) -> {alpha:float, beta:float, fit:dict}
   以最小二乘估计 alpha, beta，输出拟合残差用于 r_tb。

VI. 计量流程与运行图

1. Mx-31 环境冻结与登记
   • 采集硬件/OS/驱动/库版本生成 EnvLock。
   • 记录 rng_family、seed 与加速器后端。
2. Mx-32 时基标定
   • 估计 alpha, beta，验证窗口内稳定性。
   • 计算 r_tb 并与 tau_tb 比较。
3. Mx-33 结果与谱对齐
   • 生成 y_ref 与 y_new 的同窗序列。
   • 计算 delta_rep、R_coef；估计 S_xx(f)，得到 delta_psd 与能量校核。
4. Mx-34 门限判定与审计
   • 计算 pass 并输出 RepReport。
   • 写入审计轨：fingerprint，门限，判定与残差分布。

VII. 验证与测试矩阵

1. 最小必测
   • 确定性回归：固定 EnvLock 与 seed，期望 delta_rep = 0，delta_psd = 0，r_tb <= tau_tb。
   • 谱一致性：| var( x ) - ( ∫ S_xx(f) df ) | <= tau_psd_energy。
   • 指纹一致：fingerprint_new = fingerprint_ref 时 pass 必为真。
2. 统计场景
   • 多 seed 重复试验，验证 E[ delta_rep ] <= tau_rep 与置信下界。
   • 跨硬件后端（CPU/GPU）对照，报告 kappa_num 与 eps_fp 诱发差异。
3. 边界与极端
   采样率偏移、窗口错配、数据缺包；线程归约顺序变化；混合精度切换。

VIII. 交叉引用与依赖

• 《Core.Sea》：时基与到达时口径；ts 与 tau_mono 的标定流程。
• 《Core.Metrology》：S_xx(f)、U_w、ENBW 的估计与偏差修正。
• 《Core.DataSpec》：清单字段与内容寻址规范。
• 《Core.Threads》：运行观测 TS.*、hb、bp 与限流回退。
• 《Core.Equations》《Core.DrawingKinetics》：若涉及 T_arr，遵循两口径并行与 delta_form 报告。

IX. 风险、限制与开放问题

• 非确定性源（线程调度、原子序、GPU 规约）可能导致 delta_rep > 0；需以统计门与谱门兜底并在清单中显式披露。
• 窗口泄漏与 ENBW 选择影响 delta_psd；需固定窗口族与参数。
• 指纹等价性仅为强指示，不替代数值与谱一致性验证。
• 开放问题：跨加速器的统一 kappa_num 标定方法；长时间漂移下 alpha, beta 的自适应更新策略。

X. 交付件与版本管理

1. 产出件
   • 公设与方程说明书（本章）
   • 参考实现：I30-4、I30-6 的判定与对齐器
   • 门限配置样例与审计轨模板
2. 版本策略
   • 公设与门限的变更需附带双跑比对与 delta_rep、delta_psd 的影响评估。
   • 任意破坏性变更提供迁移剧本与回退路径，保留前一版基线与 fingerprint 索引。