Materials computing tools for AI agents: structures, engines, phonons, EOS, NEB, sampling, lineage.
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Documentation Overview
Saturday —— 材料计算的插件运行时
简体中文 | English
Everything is a plugin。 Saturday 不是又一套材料计算引擎，不替代 DFT / MD / FEM / CFD 的任何求解器；
它是材料计算的组合层：引擎、结构源、工作流、分析工具全部以插件形态挂载到
DeepSeek Harness (dsh) / @deepseek-ai/cordis v4 运行时上，由 Agent 在运行时自由挂载、卸载与组合。
插件接口规范见 packages/bridge/docs/plugin-contract-v0.md（中文原本，英文摘要版同目录）。
核心范式
时空可组合性（Spatiotemporal Composability）
理论依据为 Cordis 配套论文：
A Programming Paradigm for Spatiotemporal Composability，Yifan Shi, Wei Zhang, Tianyi Cui， arXiv:2608.25512 [cs.PL]（北京大学 / DeepSeek-AI）。
Saturday 把论文的两个正交维度落到材料计算域：
| 维度 | 论文原义 | Saturday 的领域落点 | 仓库中的形态 |
|---|---|---|---|
| 时间维 | 组件副作用可完全逆置（可逆效应） | 研发过程是可挂起/分叉/回放的事件流；可逆的是研究决策，不是物理 | 计算事件 → append-only Trajectory，逐变体溯源；trajectory.replay 回放重建索引 |
| 空间维 | 依赖声明 + 反应式管理（响应式协效应） | 跨引擎/跨尺度能力按需激活联动 | 引擎能力在 hello 握手声明，消费方按能力动态决策 |
材料计算 = 双通道事件流
各引擎（DFT/MD/FEM/CFD）的运行时行为投影为两类事件，Saturday 的总线只做路由不改物理：
- 瀑布事件（因果链）：弛豫步、SCF 迭代、MD 步进——传递"当前状态接力棒"，全序、可回放，承载时间维；
- 广播事件（一对多）：收敛达成、能量异常、属性算出——多消费方订阅联动，承载空间维。
事件粒度因引擎而异（迭代级 ↔ 任务级），由能力握手显式声明。
原子化操作（Atomic Operations）
一切研发动作分解为可独立调用、自由组合的原语（relax / calculate / substitute …），
同一组原语同时暴露给 Agent 工具、DSL 与编程 API。原子性按作用域分级：
软件资源域完全可逆（cordis effect）、计算任务域幂等 + 可取消、物理设备域永不回滚。
活的材料上下文
材料上下文 = 瀑布事件累积器之上的响应式谱系图：每个导出量声明推导来源，
上游变化沿谱系自动传播失效与重算。推导登记簿（@toki0413/plugin-derivation）
是这一形态的运行时载体，已接入真实筛选工作流（势函数热替换沿引擎引用全链失效）。
掺杂操作 Material.substitute 的不可变 fork 语义保证谱系全程可追溯。
能力（v0.3）
| 能力 | 工具 | 说明 |
|---|---|---|
| 材料加载 | material.load | 化学式 → 结构（原型库，TiO2 多晶型可选） |
| 分子结构源 | structure.fromSmiles | SMILES → 3D 构象（RDKit ETKDG + MMFF/UFF 预弛豫）→ 非周期 Material（pbc=False）；RDKit 缺失显式报错不降级 |
| 结构弛豫 | potential.relax | 周期性体系：ASE EMT 真实物理（UnitCellFilter + BFGS）；分子体系（pbc=False）：RDKit MMFF/UFF 力场引擎（体系-引擎自动匹配，错配显式拒绝）；纯 Node 环境走零依赖 lj-js 引擎（LJ 玩具势） |
| 掺杂筛选 | workflow.screen | 基体 + N 掺杂变体批量弛豫 → 能量排序 → 逐变体溯源；注入参考态后自动升级为严格形成焓 + 多组分凸包判据；支持多浓度扫描与共掺候选；采样候选可参与联合排序（能量证据 × 提议似然 → 重要性权重），证据源可扩展（凸包距离、理想混合熵等，注册表化接入） |
| MP 结构源 | structure.resolve | Materials Project 远端解析（@toki0413/plugin-mp，需 MP_API_KEY） |
| 轨迹回放 | trajectory.replay | 从 append-only 事件流重建计算索引（@toki0413/plugin-replay） |
| 势垒分析 | analysis.neb | NEB 最小能量路径与过渡态势垒（@toki0413/plugin-neb） |
| 状态方程 | analysis.eos | Birch-Murnaghan（三阶）EOS 拟合（@toki0413/plugin-eos） |
| 声子分析 | analysis.phonon | Γ 点声子：力注入式有限位移 + 声学和规则，频率/虚频/显式阈值稳定性判定（@toki0413/plugin-phonon） |
| 候选采样 | sampler.perturb | 参考结构微扰采样（@toki0413/plugin-sampler-perturb） |
| OU 候选采样 | sampler.ou | Ornstein-Uhlenbeck 参考结构采样：闭式转移核 + 精确提议似然；多锚点混合提案支持跨盆地探索（@toki0413/plugin-sampler-ou） |
| 流采样 | sampler.flow | 仿射耦合流采样：双射输运映射 invertible:true + 换元公式精确似然，encode 反演回潜空间（@toki0413/plugin-sampler-flow） |
| 采样回算闭环 | workflow.explore | 候选逐送入引擎回算验证后按能量排序（引擎是唯一 oracle，@toki0413/plugin-explore） |
| 遍历对账 | workflow.ergodic | 采样系综平均 对 恒温 MD 时间平均；判定强度随采样器似然声明分级（@toki0413/plugin-ergodic） |
| 构型自由能 | workflow.freeEnergy | 温度网格逐点恒温 MD + 热力学积分出构型自由能曲线；自由能零点（锚点）显式注入，支持谐波近似物理化（@toki0413/plugin-free-energy） |
| 活性上下文 | derivation.* | 推导登记簿：导出量声明推导来源，失效沿推导图向下游传播，冻结结果只追加修正不重算（@toki0413/plugin-derivation） |
| 锚点库 | sampler.anchor.* | 弛豫收敛结构自动入库（谱系必填）→ 检索 → 混合提案；支持落盘/回填、血缘审计、修复与触发判据对账（数据治理工具链） |
MCP server：任意 MCP 宿主接入
上述工具面经 @toki0413/mcp-server 以 Model Context Protocol 全量暴露（31 工具，
stdio 传输）：Claude Desktop / Cursor / Cline 等任何 MCP 宿主零代码接入，
参数 schema 由各工具的契约声明直通，工具失败以 MCP isError 携带结构化错误码。
宿主适配层边界：MCP server 只依赖 @toki0413/kernel 的无宿主引导
（bootstrapPlugins，cordis 的 import 收敛在 kernel 包内）与插件包，
插件本身对 MCP 无感知——防腐层纪律不变。
引擎插件矩阵（均接入 @toki0413/contract-tests 标准套件）：
emt-mock（核心，ASE EMT / LJ）、lj-js（零依赖纯 JS，玩具势教学档，优雅回退数据面）、lammps（批处理，粒度 job）、mace（ML 势，可用性预检）、ase（通用 ASE 计算器，自带 sidecar）。
EMT 能量零点为各元素平衡 fcc 晶体，energyPerAtom 近似形成焓。Cu 掺杂筛选实测： Cu3Pt (-0.10) < Cu3Au (-0.02) < Cu (0) < Cu3Ni (+0.01) < Cu3Ag (+0.02) eV/atom—— 有序化（Cu-Pt / Cu-Au）与相分离（Cu-Ni / Cu-Ag）倾向与实验冶金学一致。
环境矩阵
开箱即用：git clone → npm install 后，纯 Node 环境即可跑全部 12 个演示（无额外依赖）。
数据面形态随环境自适应，启动横幅如实呈报（非静默降级：回退引擎是显式注册的独立引擎）。
| 环境 | 数据面 / 可用引擎 | 说明 |
|---|---|---|
| 纯 Node（无 Python） | lj-js（零依赖纯 JS，LJ 玩具势） | 全部演示可跑；精度为教学档（玩具势声明在先，参考态为引擎自洽参考非实验值） |
| + Python ≥ 3.10 + ASE ≥ 3.22 | emt-mock（EMT 真物理）+ ase | 解锁 EMT 精度；sidecar 内缺 ASE 自动回退 LJ 玩具势（如实声明） |
| + LAMMPS / MACE | lammps / mace | 生产级引擎接入；缺失时可用性预检如实报告（demo:availability） |
| + 远程集群（SSH） | sidecar 在远程执行 | 站点配置 ~/.saturday/clusters.json + bridge.cluster 指定；连接失败显式上抛不回退本地（远程语义是算力选择） |
- Node ≥ 22（dsh 硬性要求；裸 cordis 测试可在 Node 20 运行）
- Python 数据面依赖：numpy + scipy（仅升级精度时需要）
- Windows 下默认使用
python命令，可用bridge.python配置覆盖 - pnpm
CI（数据面双档矩阵）
每次推送/PR 自动跑两档（.github/workflows/ci.yml），与上方环境矩阵一一对应：
| 档位 | 环境 | 验证目标 |
|---|---|---|
| zero-deps | 纯 Node（不装任何 Python 依赖） | 开箱即用承诺：数据面优雅回退 lj-js，全量测试 + 演示冒烟 + 发布形态核验 |
| full-fidelity | Node + Python + ASE + scipy | EMT 真物理精度档：真实弛豫/参考态/互转自检 + 摘要再生冒烟 |
两档跑同一份测试：套件内环境自适应（HAS_ASE/dataPlane 探测 + 显式 skip，诚实不静默）；
真物理断言（晶格常数、严格形成焓、互转自检）仅在精度档执行，零依赖档如实跳过不伪造。
结构（npm workspaces）
运行
挂载到 dsh（完整运行时）
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