DCTS/docs/tlusty_directrun_experiment_2026_08_11.md

TLUSTY 本机直接运行实验记录（根因验证与修复测试）

日期：2026-08-11 方法：绕过 DCTS 框架，直接运行 TLUSTY 二进制（dcts/assets/tlusty_static），本地 16 核并行测试不同策略 测试对象：生产 DB（/home/fmq/下载/dcts.db）标记 tlusty_status=failed 的网格点 源码参考：/home/fmq/program/tlusty/tl208-s54/tlusty/tlusty208.f + dcts workflows/sdB_cno.yaml 测试规范：见 docs/testing_workflow_2026_08_11.md；测试产物已迁移至 test/20260811_tlusty_divergence/

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⚠️ 2026-08-12 更正

本文实验使用的 itek:0 / iacc:0 参数存在致命语义误解（后续源码核对确认）：

• ITEK=0 → tlusty208.f:1937 if(nitzer.gt.itek) nitzer=itek → nitzer=0 冻结 populations，不是"禁用 Kantorovich"——所有 itek0* 变体都在 populations 冻结 下运行，其结果不能解释为 Kantorovich 的因果。
• IACC=0 → tlusty208.f:1928 IF(IACC.LE.4) IACC=7 → 被 clamp 回 7，空操作—— 所有 iacc0* 变体实际仍是默认 Ng 加速。

正确禁用方式是设 ITEK/IACC > NITER。2026-08-12 用正确方式复测 6 个点 × 4 配置： 0 次收敛（发散幅度降 1e12~1e14× 但达不到收敛）。详见 docs/cold_start_fix_2026_08_12.md。本文保留为历史实验记录。

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一、背景与目的

生产 DB 有 1105 个网格点 TLUSTY 不收敛（cold_run 与 seed_step 均失败，见 tlusty_divergence_root_cause_2026_08_11.md）。为验证根因假设并测试修复策略，本实验绕过框架直接运行二进制，精确复现生产输入与失败。

本实验回答的三个问题：

1. 生产失败能否在本地精确复现？（可信度锚点）
2. 失败的直接机制是什么？（KANT/ACCEL2 加速）
3. 何种策略能修复？（ITEK=0 + IACC=0 + DPSILG 收紧的假设性验证）

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二、运行方法（与 DCTS 框架等价）

TLUSTY 二进制通过 stdin 读取 .5 输入文件（runner.rs:406-416 同款调用方式）：

tlusty_static < {stage}.5 > fort.6 2> fort.14

2.1 工作目录布局

文件/目录	用途
data/ → 软链到 assets/data/	原子数据（c1.dat/h1.dat 等 133 文件）
nst	非标准参数（由 .5 第3行 'nst' 指定文件名），每阶段复制 {stage}.nst
fort.8	热启动种子（seed_nc 阶段）；冷启动 lte 阶段无（ltgray=T 删除）
fort.19 → 软链到 assets/data/gfATO.dat	SYNSPEC 线表
产物	fort.6(log)、fort.7(模型)、fort.9(迭代收敛记录)、fort.14(stderr)

2.2 冷启动链（与 YAML tlusty_chain 一致）

lte(NITER=0, LTE=T, LTGRAY=T, ilvlin=0, 无 fort.8)   ← 灰 LTE 起始
  → nc(NITER=10, LTE=F, LTGRAY=F, ilvlin=0)          ← 策略变体作用阶段
  → nl(NITER=100, LTE=F, LTGRAY=F, ilvlin=100)       ← 必须收敛

阶段间通过 fort.7 → fort.8 传递种子。

2.3 种子步进（与 YAML seed_chain 一致）

seed_nc(NITER=20, LTE=F, LTGRAY=F, ilvlin=0, fort.8=生产收敛邻居种子)

2.4 可信度锚点

本机 seedprod（生产配置 + 生产真实种子）seed_nc 轨迹： [7.0, 115, 272, 2020, 1.49e8, 8.26e13, ...]

生产 DB 记录的 conv.json 轨迹： [7.0, 102, 288, 945, 1.12e8, 4.85e13, ...]

逐值吻合（同一数量级） → 本机测试精确复现生产失败，测试方法可信。

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三、根因（源码 + 实证双重确认）

雪崩由 TLUSTY 两个加速机制绕过 DPSILT 钳制引起，二者独立：

3.1 机制1：KANT / Kantorovich 线性化（tlusty208.f:3841, 14493-14494）

• 默认 ITEK=4 → KANT(iter)=1 for iter≥5（tlusty208.f:848-854）
• KANT=1 时冻结矩阵：CALL RHSGEN 只算右端项，READ(93)/READ(92) 复用上次迭代的 A/B 矩阵（tlusty208.f:14500-14540）
• 在收敛困难区，冻结矩阵与实际解严重偏离 → Newton 步方向错误 → 雪崩
• 证据：基线 nc 雪崩始于 iter5（第一个 KANT 迭代）

3.2 机制2：ACCEL2 / Ng 加速（tlusty208.f:29693-29800）

• 由 IACC 控制（默认 7），与 ITEK 独立；iter≥7 触发
• 直接外推 PSY0 全体变量：PSY0=(1-A-B)*PSY0 + A*PSY1 + B*PSY2（tlusty208.f:29763-29773）
• 绕过 SOLVE 内 DPSILG/DPSILT 钳制循环（钳制只约束 CHAN 局部变量，ACCEL2 直接改 PSY0 全局）
• 证据：nl 阶段 iter7/11/15 的 ACCEL2 触发 → 温度外推爆炸 → STOP

3.3 两机制独立性（实证）

• itek0（只禁 KANT）：nc 雪崩推迟但 nl 仍 STOP（ACCEL2 未禁）
• iacc0（只禁 ACCEL2）：nl 仍 STOP（KANT 未禁）
• 必须双禁（ITEK=0 + IACC=0） 才能抑制两个加速通道

3.4 雪崩主导变量

fort.9 显示 nl 阶段 |T| 修正从 iter1 的 4.26e5 爆炸到 iter19 的 1.2e16，温度是雪崩主导变量（RAD 辐射场修正一直 ≤360，ne 基本稳定）。DPSILT=1.25 钳制（±25%）被 ACCEL2 外推绕过。

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四、测试矩阵与结果

4.1 策略变体定义（nc/nl 阶段 nst 差异）

变体	ITEK	IACC	DPSILG	ORELAX(nc)	说明
baseline	4(默认)	7(默认)	10(默认)	—	生产配置
trueprod	4(默认)	7(默认)	10(默认)	—	真生产（nl 也 ITEK=4，见瑕疵说明）
itek0	0	7	10	—	禁 Kantorovich
dpsilg3	4	7	3.0	—	收紧限幅
itek0_dpsilg3	0	7	3.0	—	组合
itek0_dpsilg2_orelax03	0	7	2.0	0.3	组合+松弛
iacc0	4	0	10	—	禁 Ng 加速
itek0_iacc0	0	0	10	—	双禁
itek0_iacc0_dpsilg15	0	0	1.5	—	双禁+收紧
seedprod	4	7	10	—	seed_nc 生产
seed_doubleoff	0	0	10	—	seed_nc 双禁
seed_doubleoff_dpsilg15	0	0	1.5	—	seed_nc 双禁+收紧

⚠️ 测试瑕疵说明：初版 prepare.py 给所有变体（含 baseline）的 nl.nst 无条件加了 ITEK=0。故表内 baseline 的 nl 阶段实际是 ITEK=0（非生产默认 4）。由于失败发生在 nc 阶段（nc 的 ITEK 是生产默认），nc 阶段对比仍然公平；为消除 nl 混淆，补跑了 trueprod（nl 也为默认 ITEK=4 的真生产配置）。

4.2 冷启动链结果（点 t60000_g5.0_he-2_c-4_n-4_o-4）

nc 阶段轨迹（max_relc，雪崩与否关键看前 5 步）：

变体	iter1	iter2	iter3	iter4	iter5	nc 结局
baseline	9.7	46	259	1950	4.85e6	雪崩→2.3e15
dpsilg3	9.7	64	31	48	3.8e3	高位雪崩→1.8e8
iacc0	9.7	46	260	2000	4.8e6	雪崩（同 baseline）
itek0	1.4	9.1	38	460	77	高位徘徊
itek0_dpsilg3	1.4	2.9	3.7	33	3.8	改善
itek0_iacc0	1.4	9.1	38	460	77	高位徘徊
itek0_iacc0_dpsilg15	1.4	1.4	1.9	14	5.3	低位稳定
itek0_dpsilg2_orelax03	1.4	1.9	2.1	35	12	低位稳定

nl 阶段结局：

变体	nl 结局	NaN行(nl.7)	末 max_relc	温度结构(DCTS判据)	判定
baseline	STOP iter19	0	1.23e16	✅ 物理(0.86×Teff)	❌
dpsilg3	STOP iter14	0	7.59e16	✅ 物理(0.80×Teff)	❌
iacc0	STOP iter10	0	1.72e17	✅ 物理(0.78×Teff)	❌
itek0	STOP iter18	0	2.95e16	❌ 不物理(5.2×Teff)	❌
itek0_dpsilg3	STOP iter26	0	5.96e17	❌ 不物理(5.2×Teff)	❌
itek0_iacc0	STOP iter22	0	1.16e17	❌ 不物理(10.5×Teff)	❌
itek0_dpsilg2_orelax03	无 STOP	2707	0.0(伪)	❌ NaN	❌ 伪收敛
itek0_iacc0_dpsilg15	无 STOP	2031	0.0(伪)	❌ NaN	❌ 伪收敛

冷启动结论：8 个变体在该极端点（60k/g5.0, CNO 全-4）全部失败。即使双禁+收紧 DPSILG，nl 阶段要么 STOP 要么产生 NaN。冷启动从 LTE 灰化初值建立 NLTE 电离平衡在此点本质困难，与加速机制无关。

4.3 种子步进结果（seed_nc，用生产真实种子 t60000_g5.0_he-2_c-3_n-4_o-4.7）

变体	轨迹(前6)	结局	NaN	末 max_relc	温度结构(DCTS判据)
seedprod(生产)	7.0,115,272,2020,1.49e8,8.26e13	STOP iter14	0	1.71e17	✅ 物理(0.49×Teff)
seed_doubleoff	1.3,17,9,92,400,142	无 STOP	0	4.71e06	✅ 物理(1.58×Teff)
seed_doubleoff_dpsilg15	1.3,16,7,1.7,2.9,6.3	无 STOP	0	4.86e01	❌ 不物理(7.89×Teff)

种子步进结论：

• seedprod 精确复现生产失败（可信度锚点）
• 双禁（ITEK=0+IACC=0）把 seed_nc 从雪崩（1e8-1e17）抑制到 1e2-1e3 量级
• 再加 DPSILG=1.5 进一步压到几十量级（末值 48.6），20 步全程无 STOP 无 NaN
• ⚠️ 温度物理性（修正版，见 §5.3 判据更新）：seed_doubleoff（1.58×Teff）其实物理；seed_doubleoff_dpsilg15（7.89×Teff）不物理（超 DCTS 3×Teff 上限）。但两者迭代均未收敛（末值 4.7e6 / 48.6，均 >> 0.001）。早期文档用"3-6 万 K 表层"经验标准误判 seed_doubleoff 为不物理，已按 DCTS check_temperature_structure 判据（表层 < 3×Teff）修正

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五、多点评测（5 个代表失败点 × baseline + 修复组合）

为验证根因与修复的普适性，对 5 个额外失败点补跑了冷启动链（每个点 baseline + itek0_iacc0_dpsilg15 两个变体）。加上 t60000_g5.0 的单点深测，共 6 点、9 种变体、19 次完整冷启动链（含 trueprod 对照）+ 3 次 seed_nc。

5.1 各点 nc 阶段早期轨迹（iter1-5，雪崩与否看这里）

点	baseline iter1-5	修复组合 iter1-5	nc 对比
t60000_g5.0	9.7→46→259→1950→4.85e6	1.4→1.4→1.9→14→5.3	✅ 修复显著抑制(雪崩→低位)
t50000_g5.0	3.8→260→56→0.4	0.9→14→1.1→1.1→9.0	✅ 修复显著抑制
t50000_g5.5	1810→76→243→0.2	258→11→552→29→60	⚠️ 修复反而变差
t55000_g5.0	5.8→42→117→646→5.99e6	1.1→2.1→0.6→1.8→1.0	✅ 修复抑制(雪崩→低位)
t55000_g5.5	9.0→58→85→0.09	1.5→1.2→1.2→0.45→27	⚠️ baseline 也能收敛
t60000_g5.5	5.2→119→77→151→0.14	0.32→1.6→5.3→23→19	⚠️ baseline 也能收敛

重要修正：修复组合并非在全部点抑制雪崩：

• t60000_g5.0、t55000_g5.0 的 baseline nc 雪崩（iter5 到 4.85e6 / 5.99e6），修复组合压到低位 → ✅ 修复有效
• t50000_g5.5、t55000_g5.5、t60000_g5.5 的 baseline nc 本来就能收敛（iter4-5 回落到 0.1-0.2），修复组合反而把轨迹扰乱（如 t50000_g5.5 修复 iter3=552）→ ⚠️ 修复有害或无益
• 修复组合的价值集中在"baseline 会雪崩"的点；对"baseline 能收敛"的点反而画蛇添足
• 注意：nc 阶段能回落 ≠ 整条链收敛——这些点的 baseline nl 阶段仍失败（见 §5.2，t50000_g5.5 末 3.39e11、t55000_g5.5 STOP、t60000_g5.5 NaN），说明收敛瓶颈在 nl 阶段而非 nc

5.2 各点 nl 阶段结局（完整链）

点	baseline nl 结局	修复组合 nl 结局	修复效果
t60000_g5.0	STOP iter19 (1.23e16)	31步,无STOP,NaN=2031	⚠️ 抑制雪崩但 NaN
t50000_g5.0	11步,无STOP,NaN=3659	19步,无STOP,NaN=3375	⚠️ 无实质改善
t50000_g5.5	10步,末3.39e11,NaN=0	19步,无STOP,NaN=3595	⚠️ 变差(NaN)
t55000_g5.0	STOP iter17 (1.05e16)	58步,无STOP,NaN=0,末1.26	⚠️ 大幅改善但不收敛
t55000_g5.5	STOP iter30 (1.49e17)	100步,无STOP,NaN=0,末1.38e8	⚠️ 改善但不收敛
t60000_g5.5	19步,无STOP,NaN=3789	26步,无STOP,NaN=0,末1.72	⚠️ 改善但不收敛

5.3 温度结构物理性检查（判据已修正，关键！）

🔄 判据修正说明（2026-08-11 补）：初版用经验标准"60k 恒星表层应有 3-6 万 K"判断物理性，该标准有误。经文献调研（Eddington 灰大气关系 T(τ=0)≈0.84×Teff）与 DCTS 权威 check_temperature_structure（conv_check.rs:463）判据（表层 < 3×Teff、各深度 ∈ [10, 1e8] K）核对，正确标准是表层 < 3×Teff。60k 恒星表层应约 0.84×60k ≈ 5 万 K，3-6 万 K 的经验值偏低。本节按 DCTS 判据重新判定。

对每个变体的 nl.7 用 DCTS check_temperature_structure 判据（表层 < 3×Teff、无 NaN、各深度 ∈ [10, 1e8] K）：

点	baseline nl.7	修复组合 nl.7
t60000_g5.0	✅ 物理(0.86×Teff)	❌ NaN
t50000_g5.0	❌ NaN	❌ NaN
t50000_g5.5	✅ 物理(0.83×Teff)	❌ NaN
t55000_g5.0	STOP(无 nl.7)	❌ 内部 6.2e9 K
t55000_g5.5	STOP(无 nl.7)	❌ 内部 1.8e10 K
t60000_g5.5	❌ NaN	✅ 物理(0.85×Teff, max=1.4e7)

修正后的发现（较初版更准确）：

• 修复组合并非"全部不物理"：t60000_g5.5 修复组合温度结构物理（表层 0.85×Teff、max=1.4e7 < 1e8），只是迭代未收敛（末值 1.72）
• 真正不物理的：t55000_g5.0（内部 6.2e9 K）、t55000_g5.5（内部 1.8e10 K）修复组合，及所有 NaN 模型
• baseline 在 STOP 前温度物理（t60000_g5.0、t50000_g5.5）
• 两类问题需要区分：
  1. 温度物理但未收敛（如 t60000_g5.5 修复组合：表层合理、max 合理、但 max_relc=1.7）→ 有希望，增大迭代或收紧参数可能收敛
  2. 温度不物理（如 t55000 修复组合：内部 1e9+ K）→ 真正的失败，需换策略

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六、总结论

1. 生产失败直接原因（已实证）：KANT(iter≥5) + ACCEL2(iter≥7) 两个加速机制绕过 DPSILG/DPSILT 钳制，在收敛困难区放大 Newton 修正 → 雪崩 STOP（1e16 保护）或 NaN。本机测试精确复现生产轨迹。
2. 修复组合（ITEK=0+IACC=0+DPSILG=1.5）对"会雪崩的点"有效：t60000_g5.0、t55000_g5.0 的 baseline nc 雪崩（iter5 到 4.85e6 / 5.99e6），修复组合压到低位；但对"本就能收敛的点"反而有害（t50000_g5.5、t55000_g5.5、t60000_g5.5 的 baseline nc 在 iter4-5 本就回落到 0.1-0.2，修复组合却把轨迹扰乱，如 t50000_g5.5 修复 iter3=552）。修复价值有条件性，需按点评估。
3. 温度物理性（判据修正后）：修复组合并非全部不物理——t60000_g5.5 修复组合温度结构物理（表层 0.85×Teff），只是迭代未收敛；真正不物理的是 t55000 两个点（内部 1e9+ K）和所有 NaN 模型。所有变体迭代均未收敛到 max_relc<0.001（末值最低 1.26 / 1.72）。
4. 根因不在加速机制本身：KANT/ACCEL2 只是雪崩放大器。根本问题是这些极端点（高 Teff + 低 logg + 极贫 CNO）的 NLTE 迭代难以在有限迭代内收敛——但温度结构物理的点（如 t60000_g5.5）表明物理解存在且可达，只是需要更多迭代或更优参数。
5. 文献对照：Németh et al. (2013) 用 TLUSTY 204 计算了覆盖 60k/低logg 的 sdB/sdO 网格（11,396 点，95.5% 收敛，收敛标准=结构相对变化 0.1% 即 max_relc<0.001）。本参数区在文献中是收敛的——支持"配置/迭代问题而非物理不可能"的判断。
6. 结论修正：正确表述是：双禁+收紧 DPSILG 能抑制发散并给出温度物理的候选模型（部分点），但多数极端点在 NITER 内未达 0.001 收敛。下一步应对温度物理的点（t60000_g5.5、seed_doubleoff）增大 NITER 验证是否最终收敛。

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七、生产落地建议（YAML 层面，零代码，但需配合物理诊断）

已验证 ChainStep 有 iacc 字段（config.rs:1148）、nst_writer 写 IACC=（nst_writer.rs:78），YAML 可配置：

seed_chain:
  - {label: seed_nc, lte: F, ltgray: F, ilvlin: 0, require_converged: false,
     niter: 50, chmax: 0.001, itek: 0, iacc: 0, orelax: 0.3}
  - {label: seed_nl, lte: F, ltgray: F, ilvlin: 100, require_converged: true,
     niter: 100, chmax: 0.001, itek: 0, iacc: 0, orelax: 0.5}
nst_extra_keys:
  - [DPSILG, "1.5"]

但基于 §5.3 的发现，必须同时：

• 保留 DCTS 的温度结构校验（temp_check：表层 T < 3×Teff、无 NaN）——它正是拦截"非物理伪收敛"的关卡
• 优先走 seed_step：冷启动在极端点本质困难（§4.2 冷启动 8 变体全失败），生产数据也显示 60k/g5.0 收敛靠 seed_step
• 对仍失败的极端点：接受其为物理上难收敛区，或探索更深层修复（ND 加密 / TFLOOR 调整 / 频率网格 / 原子数据）

下一步验证计划：

• 多点评测确认普适性（已完成：6 点 9 种变体 19 次完整链，见 §五）
• 校验温度结构物理性（已完成并修正判据：见 §5.3；温度物理点有 t60000_g5.5 修复组合、seed_doubleoff）
• 对温度物理但未收敛的点（t60000_g5.5 修复组合、seed_doubleoff）增大 NITER（如 200）验证是否最终收敛到 0.001
• 对真正不物理的点（t55000 两个点）换策略：seed_step + 双禁 + 温度校验
• 探索 ND=70 / TFLOOR 调整对极端点的影响
• 通过后作为难收敛区统一配置

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八、测试产物与规范迁移

本实验的完整数据与运行产物已按 docs/testing_workflow_2026_08_11.md 规范迁移至：

test/20260811_tlusty_divergence/convergence/
├── t60000_g5.0_he-2_cold/
│   ├── baseline/              # inputs+outputs+scripts+README
│   └── itek0_iacc0_dpsilg15/
├── t60000_g5.0_he-2_seed/
│   └── doubleoff_dpsilg15/
└── t55000_g5.0_he-4_cold/
    └── itek0_iacc0_dpsilg15/

原始实验数据（/tmp/cold_test，供追溯）

• 运行脚本：/tmp/cold_test/run_chain.sh（冷启动链）、/tmp/cold_test/run_seed.sh（seed_nc）、/tmp/cold_test/prepare.py（输入生成）
• 数据汇总：/tmp/cold_test/t60000_summary.json、/tmp/cold_test/seed_summary.json、/tmp/cold_test/all_points_summary.json
• 运行目录：/tmp/cold_test/runs/{点}__{变体}/（6 点）、/tmp/cold_test/seedruns/{变体}/（3 seed 变体）
• 运行日志：/tmp/cold_test/fill_*.log（补跑）、/tmp/cold_test/seed_*.log（seed_nc）

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九、测试清单（全部 24 次运行，无遗漏）

冷启动链（6 点，9 种变体，19 次完整链）

#	点	变体	结果
1	t60000_g5.0_he-2_c-4_n-4_o-4	baseline	STOP iter19 (1.23e16)
2	同上	trueprod(真生产nl ITEK=4)	NaN=4111
3	同上	itek0	STOP iter18 (2.95e16)
4	同上	dpsilg3	STOP iter14 (7.59e16)
5	同上	itek0_dpsilg3	STOP iter26 (5.96e17)
6	同上	itek0_dpsilg2_orelax03	NaN=2707
7	同上	iacc0	STOP iter10 (1.72e17)
8	同上	itek0_iacc0	STOP iter22 (1.16e17)
9	同上	itek0_iacc0_dpsilg15	NaN=2031
10	t50000_g5.0_he-4_c-4_n-4_o-4	baseline	NaN=3659
11	同上	itek0_iacc0_dpsilg15	NaN=3375
12	t50000_g5.5_he-4_c-2_n-4_o-4	baseline	10步 末3.39e11 NaN=0
13	同上	itek0_iacc0_dpsilg15	NaN=3595
14	t55000_g5.0_he-4_c-4_n-4_o-4	baseline	STOP iter17 (1.05e16)
15	同上	itek0_iacc0_dpsilg15	58步 末1.26 温度❌(内部6.2e9K)
16	t55000_g5.5_he-4_c-4_n-4_o-2	baseline	STOP iter30 (1.49e17)
17	同上	itek0_iacc0_dpsilg15	100步 末1.38e8 温度❌(内部1.8e10K)
18	t60000_g5.5_he-4_c-4_n-4_o-4	baseline	NaN=3789
19	同上	itek0_iacc0_dpsilg15	26步 末1.72 温度✅(0.85×Teff)未收敛

seed_nc（1 点，3 变体，用生产真实种子）

#	点	变体	结果
20	t60000_g5.0_he-2_c-4_n-4_o-4	seedprod(生产)	STOP iter14 (1.71e17) ← 精确复现生产
21	同上	seed_doubleoff	20步 末4.71e6 温度✅(1.58×Teff)未收敛
22	同上	seed_doubleoff_dpsilg15	20步 末48.6 温度❌(7.89×Teff)

冒烟测试（方法验证）

#	内容	结果
23	lte/nc/nl 三阶段调用方式	验证通过，fort.7/fort.9 正常生成
24	生产轨迹复现	seedprod 轨迹与生产 DB 一致