# 诊断报告 · ts-as-modality 跨域泛化失败与方案封存

> **日期**：2026-07-02
> **状态**：方案封存（资产保留，不再投入）
> **决定性问题**：合成域有效的「TS-as-modality」方案，能否泛化到真实时序？

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## TL;DR

方案在合成域内有效，但在真实时序上**跨实体泛化失败**——同一 SMD 数据集、同样 38 通道、仅换了机器（machine-1 → machine-2），模型输出从合法 JSON 崩溃为 repetition garbage。证据链完整指向：TS encoder 学到的是数据集/机器特有模式，而非可泛化的时序表征。方案作为研究性 PoC 划定了清晰的能力边界，但当前架构无法支撑「通用时序理解」这一目标，故封存。

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## 完整诊断链

### 阶段 1：合成域内验证（成立）

在全量合成数据（50 万对齐 + 10 万 SFT）训练后：

| 指标 | model | pure_llm | 结论 |
|---|---|---|---|
| 时序消融 change_rate | 0.98/50 | — | TS token 确实被消费 ✅ |
| QA 均分（6 类） | 2.41 | 0.90 (2.7×) | TS 模态是必要非装饰 ✅ |
| anomaly JSON 解析率 | 0.98 | 0.01 | 格式学习成功 ✅ |
| VUS-PR | 0.22 | 0.24 | ⚠️ 输给 trivial baseline |

**阶段 1 结论**：机制可行，QA 能力真实，但异常精准定位弱（VUS-PR 输 trivial）。

### 阶段 2：zero-shot 跨域（崩溃）

用未微调的合成 ckpt 直接评测真实 SMD（machine-1/2/2-1 合并，prevalence 5.8% vs 合成 26%）：

| 指标 | model（real） | 解读 |
|---|---|---|
| parse_rate | **0.00** | 没有任何输出可解析 |
| Aff-F1 | **0.00** | 完全无定位能力 |
| QA mean | **0.00** | vs synth 的 2.41 |
| VUS-PR | 0.2263 | = all_report，是**假象** |

**输出样本**（repetition collapse，LLM 在 OOD 输入下的典型崩溃）：
```
'ERYoticaisonaisonanxietyaisonaisonanaisonanaison...'
'horizon: horizon: horizon: horizon: horizon:...'
```

**VUS-PR=0.2263 的真相**：模型输出全是 garbage → `parse_anomaly_segments` 失败 → `answer_to_point_scores` 返回全 0 → `vus_pr(全0, y)` 退化为 prevalence（=0.226）。所以「VUS-PR 与 trivial 持平」是假象，模型实际**什么都没做**，只是被 prevalence 下限兜住了。这是一个**评测陷阱**：低质量输出在低 prevalence 下会被误读为「不算太差」。

**干扰变量排除**：改写 instruction（短措辞 / 通用模板）后输出仍是 garbage，排除「指令过长/格式不兼容」因素，确认是 TS embedding 的分布偏移所致：
- 通道数：5（合成）→ 38（SMD）
- 数值分布：合成 mean~46/std~23 vs SMD z-score 后 mean~0/std~0.6

### 阶段 3：SMD 微调（训练域内有效）

从 stage2_final 继续训 LoRA on SMD train（machine-1-1/1-2，141 样本，500 步，EMA 1.27→1.00）：

**训练域内输出**（machine-1-1/1-2，微调后）：
```
{"anomaly_regions": [{"start": 309, "end": 412}], "n_regions": 1}  ✅
{"anomaly_regions": [{"start": 0, "end": 136}], "n_regions": 1}    ✅
{"anomaly_regions": [{"start": 103, "end": 126}], "n_regions": 1}  ✅
```
4/5 产出合法 JSON，格式与语义均正确。**机制在训练域内正常工作**。

### 阶段 4：跨实体 held-out（崩溃，决定性）

用同一个微调后模型评测 SMD held-out（machine-2-1，同数据集/同 38 通道/同样 z-score 分布，仅换机器）：

```
[anomaly] '{"}</seo_http>\xa0\n\xa0\n\xa0\n\n\xa0\xa0 (since)...'   ❌
[anomaly] '{"id": 1, "name": "nan</sk_inch_regions> \n\n\n...'        ❌
[describe] '------------{"}</ewanewanewanewanewanewanewan...'          ❌
```

**全 garbage**。从训练域内（machine-1）到 held-out（machine-2），输入分布的偏移仅仅是「换了台服务器」，模型就从「会」变成「完全不会」。

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## 根因分析

**不是评测管道 bug、不是数据量不足、不是指令格式问题、不是通道数不匹配（held-out 也是 38 通道）。**

根因是 **TS encoder 学到的是数据集/机器特有的统计特征，而非可泛化的时序表征**：

1. **架构容量不足**：TS encoder 仅 2 层 TF + patch 线性嵌入，~2.1M 参数。这个容量足以「记忆」machine-1 的分布特征，但不足以学到「时序形态→语义」的通用映射。
2. **训练分布单一**：仅在合成数据上训练 encoder/projector，合成分布的特征（固定 5 通道、特定数值范围、模板化异常形态）被编码进了表征。
3. **泛化瓶颈在 encoder 侧**：LoRA 只调 LLM，但 LLM 侧（语言能力）本来就没问题——崩溃发生在 encoder 输出的 TS embedding 严重偏离 LLM 能理解的流形时。
4. **微调样本不足**：141 样本对 encoder 2.1M 参数，学到的更像「记忆 machine-1」而非「适应 SMD 通用分布」。

这是一个**架构性**而非工程性短板：轻量 TS encoder + 单分布训练的组合，决定了它无法跨实体泛化。

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## 方案意义与边界（诚实评估）

### 成立的部分 ✅
- **TS 模态融合机制可行**：证明 soft token 能承载时序信息并被 LLM 消费（非被忽略的噪声）。
- **合成域内 QA 能力真实**：2.7× 于 pure_llm，TS 模态对时序问答有实质增益。
- **工程管线完整可复现**：合成数据、训练、断点续训、评测全链路跑通，含真实数据接入。

### 未立住的部分 ❌
- **跨实体泛化失败**：同数据集换机器就崩溃，不能称为「理解时序」。
- **作为异常检测器**：合成域 VUS-PR 输 trivial，真实域 zero-shot 完全失效。
- **zero-shot 跨域能力**：不存在。

### 方案定位
作为「轻量 TS-modality 融合」的**研究性 PoC**，其核心价值在于**清晰、诚实地划定了能力边界**：合成域内可行，但当前架构无法泛化到真实时序。这是一个**有价值的负结果**——它明确排除了「0.5B LLM + 2 层 TS encoder + 单分布合成训练」这条路线做通用时序理解的可能性，优于任何「看起来 work 但未测跨域」的结果。

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## 资产清单（封存保留）

**代码**（git-tracked）：
- `src/tsmm/`：data/model/train/eval 完整模块
- `scripts/`：gen/train/eval 监督脚本（含流式+断点续训）
- `tests/`：158 单测全绿

**数据/模型**（git-ignore，本地保留）：
- `data/align.jsonl`（50万）、`sft.jsonl`（10万）、`eval_synth.jsonl`（2k held-out）
- `data/real/smd/`（SMD 3 机合并 npy）、`data/eval_real.jsonl`（machine-2-1 held-out）、`data/smd_ft/sft.jsonl`（machine-1-1/1-2 微调集）
- `checkpoints/stage1/stage1_final.pt`（31250 步）、`checkpoints/stage2/`（9375 步 + lora）、`checkpoints/stage2_smd/`（SMD 微调 500 步）
- `data/small_scale_backup/`（小规模对比备份）

**报告**（git-tracked，`reports/`）：
- `eval-2026-06-30.md`：小规模首评（40/类）
- `eval-2026-07-01.md`：全量重训评测（synth 全量 2000）
- `eval-2026-07-02.md`：真实数据评测（synth + real，zero-shot 崩溃记录）
- `instruct_check.json`：T4.2 指令遵循抽检

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## 重启条件

若未来重启本方案，需满足以下任一前提（按预期 ROI 排序）：

1. **更大 encoder + 真实数据从头训练**：encoder >10M 参数，且用真实多数据集从头训练（非仅微调），让 encoder 有足够容量和分布覆盖学到通用表征。
2. **channel-agnostic patch 策略**：消除「通道数」这一硬约束（当前 patch embed 固定 5 通道，是跨域的物理障碍），如 per-channel 独立编码后聚合。
3. **多真实数据集混合训练验证泛化**：在 SMD/SWaT/PSM 等多个真实数据集上联合训练，并在完全 held-out 的数据集上验证——只有这种泛化成立，方案才算「通用」。

在以上任一条件未满足前，本方案不再投入。