成分梯度（Composition Gradient）
Group: Alloy | Class: CompositionGradientCard
功能说明
Composition Gradient 沿 x/y/z 方向把结构分成若干坐标层，并在每层按起点成分到终点成分的线性插值替换元素。它用于扩散偶、梯度合金和界面过渡层，不等价于全局随机合金。
操作示例
场景：模型缺少扩散偶过渡层
Ni-Co 训练集包含纯 Ni、纯 Co 和均匀随机合金，但没有从 Ni-rich 到 Co-rich 的空间过渡结构。模型在界面扩散偶上出现系统误差。
输入： 沿 x 方向足够长的 Ni 或 Ni-Co 超胞。
目标： 生成 x 方向从 Ni:1,Co:0 到 Ni:0,Co:1 的配比梯度。
参数设置： elements=Ni,Co，axis=x，bins=8，samples=3，开启 use_seed。
输出： 每个输入结构生成 3 个具有相同层配比、不同层内随机排布的梯度结构。
怎么验证训练集质量改善： 按 x 分层统计元素比例，应从 Ni-rich 单调过渡到 Co-rich；重训后扩散偶界面测试误差应下降。
参数说明
Elements（elements）
str，默认 Ni,Co。梯度端点中参与插值的元素集合。二元扩散偶写两个元素即可，三元过渡层把你关心的所有成分变化元素都列进去。
Start Composition（start_composition）
str，默认 Ni:1,Co:0。梯度起点的目标元素比例，对应 axis 低坐标端。比例不要求归一化，各元素相对比值决定第一层的目标配比。
End Composition（end_composition）
str，默认 Ni:0,Co:1。梯度终点的目标元素比例，对应 axis 高坐标端。扩散偶通常把一个元素从 1 过渡到 0、另一个从 0 过渡到 1。
Axis（axis）
str，默认 x，可选 x/y/z。选真实扩散或界面法向方向。cell 在这个方向上必须有足够层数，否则每层原子太少，整数取整会让目标比例失真。
Bins（bins）
int，默认 8。沿梯度轴划分的组成层数。bins 越多梯度越细，但每层原子越少、取整误差越大。小超胞用 4-8 层，大超胞或界面模型可用 8-20 层。
Target Elements（target_elements）
str，默认空。留空时所有匹配元素都可被重排；只想替换某个子晶格或特定层时，显式列出目标元素，避免把基底或不参与扩散的元素也改掉。
Samples（samples）
int，默认 1。每个输入结构生成几个样本。同一层目标比例下，samples 只改变层内随机排布。1-3 个适合扩散偶，5 个以上才适合做层内无序统计。
Use Seed（use_seed）
bool，默认 false。需要可复现训练集或对比实验时打开；最终大规模随机探索可以关掉，但结果不能逐帧复现。
Seed（seed）
int，默认 0。同一输入、同一参数、同一 seed 生成同一批候选。
生效条件：use_seed=True。
推荐预设
二元扩散偶
{
"class": "CompositionGradientCard",
"params": {
"elements": "Ni,Co",
"start_composition": "Ni:1,Co:0",
"end_composition": "Ni:0,Co:1",
"axis": "x",
"bins": 8,
"target_elements": "",
"samples": 3,
"use_seed": true,
"seed": 42
}
}
用于 Ni-rich 到 Co-rich 的一维过渡层。
三元梯度层
{
"class": "CompositionGradientCard",
"params": {
"elements": "Co,Cr,Ni",
"start_composition": "Co:0.8,Cr:0.1,Ni:0.1",
"end_composition": "Co:0.1,Cr:0.4,Ni:0.5",
"axis": "z",
"bins": 10,
"target_elements": "Co,Cr,Ni",
"samples": 2,
"use_seed": true,
"seed": 9
}
}
用于多元合金的层状成分过渡。
推荐组合
Super Cell -> Composition Gradient -> Geometry Filter：先给梯度方向足够层数，再做配比梯度和几何检查。Crystal Prototype Builder -> Super Cell -> Composition Gradient -> Atomic Perturb：先生成晶体模板，再加空间成分梯度和局部位移。Composition Gradient -> FPS Filter：生成多组梯度结构后选代表帧。
常见问题
层内成分不等于目标小数。 原子数是整数，每层按最接近的整数计数分配。增大超胞或减少 bins 可以提高每层成分分辨率。
运行报错或没有输出。 elements 少于 2 个、起止成分解析失败，或 target_elements 没有匹配到原子。
周期结构的起点在哪里。 周期方向使用 wrapped fractional coordinate 排序；非周期方向使用 Cartesian coordinate 排序。
输出标签
CompGrad(ax={x|y|z},b={bins},s={seed})。s 只在 use_seed=True 时出现。
可复现性
开启 use_seed 后，层内元素排布由 seed、输入结构标识和 sample 序号共同决定。