13-EFT.WP.Methods.SimStack v1.0 | 第1章 SimStack 目标、范围与对象模型

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第1章 SimStack 目标、范围与对象模型

I. 范围与目标

• 定位：SimStack 是把连续近似（Sea/Density/Tension）与离散编织（Threads）统一到一个可复用仿真栈的办法集合，提供从模型构造到运行与发布的最小闭环。
• 目标：给出对象模型、分层结构与接口契约，固化编号体系与清单字段，使任意实现能在不修改口径的前提下进行替换、组合与基准对比。
• 输出：本章固定统一符号、到达时两口径与时间基准口径，明确 P61-* / S62-* / Mx-6* / I60-* 的编号区间与使用准则。

II. 适用场景

• 连续域为主、离散域为辅的混合问题，如路径时延估计、传播上限受 T_fil 影响的波团演化、密度守恒驱动的场更新。
• 离散域为主、连续域为辅的系统级问题，如大规模 Thread/Actor 网络在背压与抖动下的相干性保持与到达时校准。
• 跨尺度耦合问题，要求在同一管线内复用到达时两口径、统一时间基准与统一清单字段。

III. 对象模型

1. 核心对象
   • ContinuousKernel：封装连续域最小输入输出，至少提供 n_eff(x,t) 与可选的 rho(x,t)、S_xx(f)，声明单位与测度。
   • DiscreteNet：封装离散编织结构 G=(V,E)、事件与消息语义，包含 hb 因果关系与 bp 背压策略。
   • Coupler：负责连续核与离散网的边界交换与一致性校核，提供幂等与重试语义。
   • Scheduler：负责时间推进与资源放置，输出 TS.* 指标与告警。
   • Telemetry：负责度量、清单与落盘，维持审计轨与回放能力。
2. 关键关系
   • ContinuousKernel ←→ Coupler ←→ DiscreteNet，耦合以路径与测度为桥，以清单口径为约束。
   • Scheduler 驱动 Coupler 与内核推进，Telemetry 对关键观测点进行采集与发布。

IV. 分层结构与接口

1. 连续核层（Continuous）
   • 职责：给出 n_eff(x,t) 与相关场量的评估与更新。
   • 契约：显式声明域与测度，所有积分写作 ( ∫_Omega · dV ) 或 ( ∫_{gamma(ell)} · d ell )。
2. 离散编织层（Discrete）
   • 职责：建模 Thread/Actor 的执行与通信，定义 hb、bp、P99 等可观测指标。
   • 契约：保持消息幂等与顺序约束，提供关键路径 crit(G) 与工期估计 T_make(G) 的近似。
3. 耦合器层（Coupler）
   • 职责：在边界上完成波包、通量或事件交换，校核单位与量纲，处理失败与重试。
   • 原型：I60-1 couple_fields(...)，I60-2 exchange_packets(...)。
4. 执行与观测层（Runtime & Telemetry）
   • 职责：时间推进、资源调度、SLO 保证与观测发布。
   • 原型：I60-3 advance_dt(...)，I60-5 emit_metrics(...)。

V. 编号体系与口径

• 编号区间
  公设 P61-*，最小方程 S62-*，计量流程 Mx-6*，实现绑定 I60-*。
• 跨卷引用
  固定写法：“见 配套白皮书《…》 第x章 S/P/M/I…”，须保证符号与单位一致。
• 冲突名强制
  T_fil 仅指张力，T_trans 仅指透射系数；n 为数密度，n_eff 为有效折射率，严禁混用。

VI. 统一符号与路径口径（本章固定）

1. 路径与测度
   • gamma(ell)：分段 C1 路径，ell ∈ [0, L_gamma]。
   • 路径长度：L_gamma = ( ∫_{gamma(ell)} 1 d ell )。
   • 路径平均：avg_gamma[f] = ( 1 / L_gamma ) * ( ∫_{gamma(ell)} f d ell )。
2. 到达时两口径
   • 常量外提：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )。
   • 一般口径：T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )。
   • 差异量：delta_form = | ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell ) - ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell ) |。
3. 时间基准
   • 内部时基：tau_mono；发布时基：ts。
   • 映射模型：ts_i(t) = alpha_i * tau_mono + beta_i + epsilon_i(t)。

VII. 最小工件与通过标准

1. 运行前清单
   • 模型卡：model_id，kernel_list，net_spec，units，measure，support。
   • 路径与口径：gamma(ell) 参数化，d ell 定义，c_ref 与 n_eff 的来源说明。
   • 时基配置：tau_mono ↔ ts 的映射估计与不确定度。
2. 运行中采集
   • 必填指标：TS.*，P99，hb 违例计数，bp 水位。
   • 守恒门：概率密度归一误差 eps_norm 与物理密度守恒残差 eps_mass 小于质量门阈值。
3. 运行后校核
   • 两口径并行给出 T_arr 与 delta_form。
   • 单位与量纲校验 check_dim(expr) 全通过。
   • 落盘工件具备审计轨与可回放能力。

VIII. 主要接口原型（本章锚点）

• I60-1 couple_fields(sim_state, continuous_kernels:list, discrete_nets:list, opts:dict) -> CouplingRef
• I60-2 exchange_packets(coupling:CouplingRef, t_now:float) -> int
• I60-3 advance_dt(sim_state, dt:float, controller:dict) -> StepReport
• I60-4 calibrate_arrival_time(trace:any, paths:list, c_ref:float, medium:any) -> CalReport
• I60-5 emit_metrics(sim_state) -> dict

IX. 交叉引用与依赖

• 并发域与可观测性：接口与指标对齐《Core.Threads》，保持 hb 因果、背压 bp 与关键路径的语义一致。
• 时间基准与到达时：路径、测度与时间映射对齐《Core.Sea》，两口径并行与差异报告为强制项。
• 测度与守恒：体积、面积、路径的测度口径与密度守恒对齐《Core.Density》，发布前必须完成归一与守恒校核。

X. 风险与限制

1. 近似引入的风险
   • 连续核的低秩近似可能破坏 eps_mass 的门限，需要在 advance_dt 内置守恒校核与补偿。
   • 离散网的消息重试若不幂等，可能破坏 hb 语义，需要在 exchange_packets 强制幂等策略。
2. 口径不一致的风险
   • 未并行报告两口径 T_arr 或未显式声明 gamma(ell) 与 d ell 将导致结果不可比。
   • 未完成 tau_mono ↔ ts 对齐，跨设备到达时对比无效。

XI. 本章新增术语与符号（记忆）

• ContinuousKernel，DiscreteNet，Coupler，Scheduler，Telemetry。
• gamma(ell)，d ell，L_gamma，avg_gamma[f]。
• T_arr，c_ref，n_eff(x,t)，delta_form。
• tau_mono，ts，alpha_i，beta_i，epsilon_i(t)。
• hb，bp，P99，crit(G)，T_make(G)，TS.*。
• eps_norm，eps_mass，check_dim(expr)。