CDA Data Synth

CDA 因果数据合成器——根据领域描述自动生成 CDA 架构可消费的因果数据集。 生成 Entity-State Graph（JSON 格式）、CausalEdge 列表、带时间戳的观测轨迹、哈密顿量约束参数。 覆盖热力学、力学、流体、多域耦合等物理域，支持生成训练数据、验证数据、基准测试数据。 当用户需要为 CDA 架构生成合成数据、构造因果仿真场景、设计测试基准数据集时触发。 触发词：因果数据合成、Entity-State Graph、生成仿真数据、CDA训练数据、合成因果数据、因果图数据、物理仿真数据集、因果轨迹数据。

CDA 因果数据合成器（Data Synthesizer）

为 Causal Dynamics Architecture 架构生成标准格式的合成因果数据集。

核心定位

CDA 架构的输入不是 Token 序列，而是 Entity-State Graph（实体-状态因果图）。本技能解决从"领域描述"到"架构可消费数据"的桥梁问题。

数据格式所有权：本技能定义并维护 CDA 的数据序列化协议。Code Lab 技能依赖此协议生成代码。

工作流程

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用户描述场景
  ↓
1. 解析领域类型（热力学/力学/流体/多域耦合）
  ↓
2. 设计实体拓扑（entities + edges 骨架）
  ↓
3. 参数化机制函数（mechanism parameters）
  ↓
4. 运行前向仿真生成轨迹（trajectory snapshots）
  ↓
5. 序列化为 JSON 格式输出

输出格式规范

所有输出必须符合 references/data-format-spec.md 中定义的 JSON Schema。

核心输出文件类型：

• *.graph.json — 静态因果图（实体 + 边 + 属性）
• *.trajectory.json — 时序轨迹（多时刻快照序列）
• *.hamiltonian.json — 哈密顿量参数（势能函数 + 守恒量）
• *.meta.json — 数据集元信息（域类型、规模、物理约束摘要）

参考文件

文件	内容
references/data-format-spec.md	核心协议：Entity-State Graph 的完整 JSON Schema 定义
references/synthesis-protocols.md	各物理域的数据合成协议（热力学/力学/流体/耦合）
references/thermal-building-example.json	热力学示例：建筑温度仿真数据集

数据合成原则

1. 物理一致性：合成数据必须满足能量守恒、质量守恒等物理约束
2. 因果真实性：因果边的方向和机制函数必须反映真实物理规律
3. 可验证性：每条因果边都附带 ground truth，便于验证因果发现算法
4. 可扩展性：从简单场景（3-5 实体）到复杂场景（100+ 实体）渐进生成

域类型与对应的物理约束

域	广义坐标 q	共轭动量 p	典型机制函数	守恒量
热力学	温度 T	热流 J_q	傅里叶定律、牛顿冷却	能量
力学	位移 x	动量 p	胡克定律、阻尼力	能量、动量
流体	压力场 P	质量流 J_m	Navier-Stokes 简化	质量、动量
电路	电荷 Q	电流 I	欧姆定律、基尔霍夫定律	电荷、能量

与 CDA 主技能的关系

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CDA（主技能）
  ├── 理论参考：架构设计、公式、路线图
  ├── CDA Data Synthesizer（本技能）
  │     └── 数据生成：Entity-State Graph → JSON
  └── CDA Code Lab
        └── 代码生成：读取数据 → 仿真/训练代码

使用指南

1. 用户描述目标场景（如"一个有三台压缩机和两个冷库的制冷系统"）
2. 读取 references/data-format-spec.md 获取格式规范
3. 读取 references/synthesis-protocols.md 获取对应域的合成协议
4. 参考示例文件了解完整数据集结构
5. 生成符合规范的 JSON 数据文件，输出到用户指定目录