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# SystemSimulationApp 仿真性能评估（2026-08-15）

> 代码基线：`model-development@6a06489`，随后只加入本报告所述的可选埋点和基准工具。
> 本次评估的是前端流式接口实际使用的 System XML 求解路径；所有时间均为本机实测，不代表其他机器的绝对性能。
> 2026-08-16 已按本报告建议实现“仿真内独立物性缓存”“worker 启动暖机”、高刚度试探压力边界修复、方程关联块闭合、代数稀疏回退、外部 volume 跨域 ODE Jacobian 修正和 dense output 惰性构造；原始基线数据保留用于对照，当前大型 XML 复验见第 11 节。

## 1. 结论

1. **压力—流量闭合是原始基线的首要热点。** 2026-08-15 深度审计中，三个气动短算例有 71%～85% 的计时落在 `PressureFlowSolver.solve()` 的包含时间内。它同时包含残差组装及其触发的物性调用，不能与物性时间相加；2026-08-16 已完成方程块与稀疏首轮，当前现状见第 11 节。
2. **物性调用存在很高的完全相同输入重复率。** 按每次代数闭合重置精确输入影子集合后，空气链路、空气分支和氦气阶跃的重复率分别为 91.2%、96.5% 和 82.3%。空气公式很便宜，不能只凭重复率加缓存；Peng–Robinson 氦气更值得优化。
3. **评估基线已有的两项氦气 LRU 精确缓存有效。** 冷缓存审计中，`properties_from_mU` 命中率 95.5%，`temperature_from_pressure_enthalpy` 命中率 78.6%；21 次配对端到端测试中，暖缓存比每次清空缓存快约 7.9%。这些数据描述 2026-08-15 的原始基线，后续实现见第 9 节。
4. **长仿真的时间主要花在积分阶段。** 10 s 氦气均压算例耗时约 10.6～11.5 s，其中标准埋点测得积分占 90.5%，初始化约 4.2%，逐采样点后处理约 5.0%。
5. **结果 JSON 暂不是这些算例的首要矛盾。** 四个短算例的最终 NDJSON 结果约 29～59 KiB，编码中位数约 0.4～1.2 ms；501 个采样点的长算例约 507 KiB，编码约 18.5 ms。
6. **首次仿真有明显冷启动。** 新 Python 进程第一次短算例约 0.71 s，预热后同类算例约 0.06～0.13 s。剖析表明首次进入 SciPy 求解路径的惰性导入占了主要差额；这是服务首请求延迟，不是稳态吞吐。
7. **用户提供的高刚度 XML 已能完成 10 s 仿真。** 原始基线在 `0.000175 s` 左右因 `Initial guess is outside of provided bounds` 失败；原因是压力优化下界为 1 Pa，排除了 RK45 合法产生的、仍严格大于 0 Pa 的亚帕试探值。2026-08-16 将优化器压力下界放宽到 0 Pa 后，构成方程仍要求压力严格为正，完整 RK45 仿真通过且没有触发可恢复重试。
8. **闭合不再固定执行第二次全网压力求解，也不再把一个大物理岛等同于一个求解块。** 每次闭合仍先保证全网成立；stream 更新后，只重算声明为 stream-sensitive 的方程—未知量关联块。物理连通岛只是安全范围，当前 `secondaryBlockCount` 是真实方程块数；无法安全分类的自定义模型会保守回退原全网路径。
9. **历史物理岛版收益取决于模型拓扑。** `off` 模式配对测试中，空气链、空气分支、氦气阶跃、机械接触和高刚度短算例分别改善 7.9%、6.5%、0.6%、21.4% 和 14.6%。这些数据保留作纵向基线，但该版已由方程关联块实现取代。
10. **大型分支 XML 的 `0.69 s` 现象已定位并完整跑通。** 输入 SHA-256 为 `2fb95e65f5de0c85a6a17802aef74ea004087323fd00fd8d01acf0184ff71d48`，含 98 个组件、472 个代数未知量、74 个 ODE 状态。根因是外部 volume 跨域耦合在 ODE Jacobian 依赖图中漏 12 个实测显著项，而不是线程死锁；修正后结构由 1092 非零/27 色变为 1284 非零/31 色。最终稳定代码连续三次完整 `0～0.81 s` 用时 79.049 s、74.658 s 和 85.103 s，积分统计均为 `nfev/njev/nlu=3393/226/667`、接受步 1009。
11. **代数非线性回退已有可信声明图上的稀疏保护链。** 先求本轮未闭合方程块的 union sparse；失败恢复原始 `x0` 后做 global sparse，再失败才做 dense。受控扰动微基准在相同 `max_nfev=20` 下把真实残差回调由 3796 降至 164、墙钟约 7.357 s 降至 0.634 s（约 11.6 倍）；活动接触或不可信声明仍走兼容 dense 路径。
12. **首轮其他优化均按适用范围解释。** worker 暖机已覆盖 sparse `least_squares` 的 LSMR 路径；dense output 仅在跨采样点或需要状态事件时构造，但本次大型 XML 含状态事件，因此没有本案收益。机械 `atol` 的 `1e-12→1e-10` A/B 约快 16%，但会改变机械误差合同，未采用；外层 thermofluid 流量固定点相对容差的 `1e-12→1e-9` A/B 反而增加 BDF 步数并改变轨迹，也未采用。

## 2. 埋点实现与污染控制

性能开关由进程启动环境变量 `SIMULATIONAPP_PROFILE` 决定：

| 模式 | 用途 | 记录内容 | 适合场景 |
| --- | --- | --- | --- |
| `off` | 正常运行，默认值 | 不在响应中加入性能数据；装饰器在模块加载时直接返回原函数 | 正式仿真和最终性能对比 |
| `standard` | 低开销阶段统计 | XML 校验、网络编译、系统构造、初始化、积分、后处理、结果组装 | 日常定位“大阶段” |
| `audit` | 深度审计 | 再展开 RHS、代数闭合、压力流量、stream、刷新、导数和物性内核 | 短算例诊断、调用频率与缓存评估 |

一次运行使用一个 `ContextVar` 隔离的 `PerformanceTrace`，不会把不同仿真任务的阶段计数混在一起。成功或失败的求解结果在 profiling 模式下都会把快照放入 `diagnostics.performance`。主要字段为：

- 阶段：`calls`、`inclusiveNs`、`selfNs`、`maxNs`、`errors`；
- 物性：上述时间字段，以及介质、操作、缓存查询/命中/未命中；
- audit 专有：闭合内精确输入唯一数/重复数、逆解迭代总数/最大值/收敛与未收敛次数；
- `propertyOutermostNs`：只累计最外层物性调用，避免把嵌套 PR 内核时间重复相加。

标准模式只保留低频的大阶段计时。21 次氦气阶跃配对运行中，标准模式相对关闭模式的中位开销为 1.9%；四个短算例分开校准为 0.5%～2.9%。audit 会逐次生成精确指纹并计时，短算例可慢到约 2.5～5 倍，因此 audit 数据用于定位和计数，最终优化收益必须回到 `off` 模式复测。

将当前代码的 `off` 模式与备份提交 `6a06489` 同时运行 21 次氦气阶跃，墙钟中位数差为约 0.3%，处于本机噪声范围。也就是说，默认关闭时没有观察到稳定的热路径退化。

## 3. 测试方法

环境：Windows 11、Python 3.12.3、SciPy 1.18.0、64 位 Intel 处理器。仓库没有 PyInstaller/Nuitka 等可执行文件构建链，本次直接使用项目实际启动后端的 `.venv-win` 解释器。把同一 Python 代码再包成单文件只会混入解包和启动成本，不会使这里的求解内核更接近生产路径。

基准工具入口：

```powershell
.venv-win\Scripts\python.exe -m app.simulation.benchmark_performance `
  --mode audit --warmups 1 --runs 3 `
  --factory "helium_step=tests.test_amesim_pnvo001_signal_xml:high_pressure_helium_step_project" `
  --output app/data/performance-evaluations/helium-step.json
```

工具默认传入取消检查回调，从而走与前端流式仿真相同的低层逐步积分路径。它记录墙钟、进程 CPU、最终 NDJSON 编码、输入 SHA-256 和完整性能快照。原始 JSON 写入被 Git 忽略的 `app/data/performance-evaluations/`，避免把机器相关的大量样本提交到仓库。

本次代表算例：

| 算例 | 内容 | 暖机后 `off` 墙钟中位数 | 重复次数 |
| --- | --- | ---: | ---: |
| `air_chain` | 空气气缸—节流孔—管路—储罐 | 62.4 ms | 9 |
| `air_branched` | 空气分支网络 | 130.3 ms | 9 |
| `helium_step` | 高压 PR 氦气、信号阶跃阀 | 65.2 ms | 9 |
| `mechanical_contact` | MECMAS21/LSTP00A 弹性接触 | 33.0 ms | 9 |
| `helium_long` | 10 s PR 氦气均压、501 个输出点 | 10.63 s | 1 |

短算例先暖机 2 次再测 9 次；缓存 A/B 使用两个同时启动的独立进程各暖机 5 次、测量 21 次，以尽量抵消瞬时系统负载。长算例只测 1 次，因此它只用于判断数量级与阶段占比。

## 4. 深度阶段结果

下表时间是 audit 中位数，会包含审计自身开销；调用数和相对热点比绝对时间更可靠。

| 算例 | RHS | 完整闭合 | 压力流量求解 | 压力流量包含时间占 audit 总时间 | 物性调用 | 闭合内精确重复率 |
| --- | ---: | ---: | ---: | ---: | ---: | ---: |
| `air_chain` | 33 | 37 | 74 | 77.0% | 4,265 | 91.2% |
| `air_branched` | 23 | 26 | 56 | 84.6% | 7,378 | 96.5% |
| `helium_step` | 79 | 102 | 235 | 71.2% | 11,121 | 82.3% |
| `mechanical_contact` | 74 | 78 | 156 | 29.5% | 0 | 不适用 |

这是 2026-08-15 原始基线的闭合数据：当时每次闭合先做 1 次压力求解，然后最多执行 25 轮 `stream → pressure-flow` 固定点，理论上最多 26 次；四个算例平均为 2.00、2.15、2.30 和 2.00 次/闭合。随后 2026-08-16 的第一版先把后续重算缩到 stream-sensitive 物理连通岛；该历史版本又被当前方程关联块版取代。当前做法是在安全物理范围内只重算敏感方程实际关联的块，没有敏感块时不强制第二次压力求解。这样裁剪的是无效重算，不是删除真实耦合。

## 5. 物性调用与缓存结果

氦气阶跃的冷缓存 audit 代表运行：

| 操作 | 调用 | 命中/未命中 | 命中率 | 真实逆解次数 | 平均迭代 | 最大迭代 | 未收敛 |
| --- | ---: | ---: | ---: | ---: | ---: | ---: | ---: |
| `properties_from_mU` | 1,930 | 1,843 / 87 | 95.5% | 87 | 3.99 | 5 | 0 |
| `temperature_from_pressure_enthalpy` | 398 | 313 / 85 | 78.6% | 85 | 5.00 | 5 | 0 |

在原始基线中，暖机后以相同配置重复运行，这两项在代表快照中均为 100% 命中，说明当时的进程级精确 LRU 能跨同配置运行复用确定性轨迹。关闭埋点的端到端配对结果为：暖缓存中位数 77.05 ms，每次清空缓存为 83.69 ms；换算为暖缓存约快 7.9%。

audit 的自身时间排序还显示：`isentropic_density_pressure_factor` 调用 398 次，`density` 业务入口及 PR 密度内核各调用 1,198 次，PR `compressibility_roots` 调用 1,712 次。同一 `(p,T)` 周围存在“等熵因子内部求密度，随后流量公式再次求密度”的重复机会。这里应优先复用同一闭合内的精确结果或合并 API；不要用四舍五入/容差键缓存，否则会在残差函数中制造平台并影响 ODE/least-squares 的有限差分。

空气算例虽然精确重复率更高，但理想气体公式本身只有少量算术。对这些廉价函数增加字典查询可能比重算更慢，应先做专门 A/B，不应套用氦气结论。

## 6. 输出与失败样本

| 算例 | 最终结果大小 | NDJSON 编码中位数 |
| --- | ---: | ---: |
| `air_chain` | 29.2 KiB | 0.39 ms |
| `air_branched` | 59.1 KiB | 1.21 ms |
| `helium_step` | 55.5 KiB | 1.10 ms |
| `mechanical_contact` | 51.4 KiB | 0.62 ms |
| `helium_long` | 507.4 KiB | 18.48 ms |

用户高刚度 XML 的输入 SHA-256 为 `27048a99da0a21922d75785b760c3b5d04be3349b8aef6fbfedfd811d87ef1d5`。原始 audit 失败运行记录到 80 次 RHS、83 次闭合、165 次压力流量求解，最后一项各有 1 次错误；其 1.08 s 只代表历史失败路径，不能当作完整模型性能。允许严格正的亚帕试探压力后，同一模型已完成 10 s，当前完整性能结果见第 10 节。

## 7. 后续优化顺序

1. **[2026-08-16 已落实方程块与稀疏首轮] 优化压力流量执行计划。** 压力/流量方程、显式赋值、热流依赖和方程—未知量关联图已预编译；每轮 stream 更新后只重算敏感方程块。非线性时先做可信未闭合块的 union sparse，失败从原 `x0` 做 global sparse→dense；自定义、活动接触或结构不安全的网络保守回退兼容路径。后续仍可评估 equality group 真正消元和解析 Jacobian。
2. **[2026-08-16 已落实] 减少 PR 物性重复。** 复用组件当前 `(m,U,V)` 的状态恢复结果，并缓存相同输入的密度和等熵因子；沿用精确键、有界容量和按仿真隔离原则。
3. **[2026-08-16 已落实] 处理冷启动。** worker 在 FastAPI lifespan 中完成无业务副作用的 SciPy/XSD 微型暖机后再接收请求；不要把约 0.65 s 冷启动归因到每次仿真。
4. **长算例再看后处理复用。** 当前代表长算例的积分占 90.5%，所以积分/闭合仍优先；当采样更密或变量更多时，再评估复用已接受状态闭合、按需变量和降采样。
5. **[2026-08-16 已落实] 修复高刚度 XML 的压力试探边界。** 优化器允许严格正的亚帕试探值，物理构成方程仍拒绝零压和负压；该模型已用 10 s RK45 回归验证，不需要把这类合法试探误报为可恢复拒步。
6. **[2026-08-16 已落实] 补全外部 volume 的跨域 ODE Jacobian 依赖。** 机械位移写入气室容积后，气动储能与机械力平衡必须在状态稀疏图中双向关联；大型分支 XML 据此完整跑通。机械 `atol` 放宽虽有约 16% 的单次改善但改变精度合同；flow 固定点容差放宽反而增加步数，均未采用。
7. **[2026-08-16 已落实] dense output 惰性构造。** 仅当已接受步跨越下一样本或需要状态事件时构造插值；含状态事件的模型每步仍需要，不将其宣传为大型分支 XML 的收益来源。

## 8. 本次评估边界

- 没有固定 CPU 亲和性或关闭后台程序，短算例绝对时间存在数毫秒波动，因此以中位数和配对实验为主。
- audit 会显著改变廉价函数的单次耗时；不能把 audit 的物性毫秒数直接当成关闭埋点后的真实占比。
- 原始基线的 LRU 命中/未命中来自调用前后的全局 `cache_info()` 差值；本报告当时均为单任务运行。该并发统计限制已由第 9 节的仿真内独立缓存消除。
- 直接抛出 `HTTPException` 的校验/执行异常会结束 trace，但当前不会把快照附到错误响应；demo 属于返回 `failed` 部分结果的路径，所以本报告能够取得其失败快照。
- 本批没有测峰值 RSS、1/2/4 并发吞吐、浏览器解析/绘图或 8/32 单元拓扑扩展曲线。
- 没有为评估引入新的近似缓存、容差调整或求解器算法变更；所有性能结论都与数值优化改动解耦。

## 9. 2026-08-16 缓存与启动暖机复验

原先两个函数级 LRU 会在 Python 进程内跨仿真共享条目。现已改为每次仿真通过
`ContextVar` 创建独立缓存，并在运行结束后整体释放；并发任务不会共享缓存或
命中统计。每个“物性操作 + 介质实例”使用独立的 C 层有界 LRU，默认上限为
8192 项。当前只缓存四条有明确重复收益的氦气路径：密度、等熵密度—压力因子、
`properties_from_mU` 和 `temperature_from_pressure_enthalpy`。

同一个高压氦气阶跃算例的冷缓存 audit 结果为：

| 操作 | 调用 | 命中 / 未命中 | 命中率 |
| --- | ---: | ---: | ---: |
| `density` | 578 | 403 / 175 | 69.7% |
| `isentropic_density_pressure_factor` | 398 | 310 / 88 | 77.9% |
| `properties_from_mU` | 1,930 | 1,843 / 87 | 95.5% |
| `temperature_from_pressure_enthalpy` | 398 | 313 / 85 | 78.6% |

四项合计 2,869 次命中、435 次未命中、435 个最终条目，未发生驱逐。PR 三次根
计算从原审计的 1,712 次降到 689 次。关闭埋点、各自预热 5 次并测量 21 次时，
缓存开启/完全关闭的墙钟中位数在本机分别为 71.6 ms 和 154.0 ms。这个对比表示
“四项缓存整体”相对“完全不缓存”的收益，不能误解为相对旧版两个 LRU 又提升
53.5%。缓存开关两次运行的完整 `series` 和 `final` SHA-256 一致。

10 s、501 个输出点的氦气均压算例单次复验中，缓存开启和关闭分别用时
14.18 s 与 26.64 s；开启时命中 400,571 次、未命中 96,427 次。四个缓存均达到
各自 8192 项上限，共发生 63,659 次 LRU 驱逐，但仍完成到 10 s。该长算例每种
配置只测了一次，只能说明容量上限确实生效且仍有收益，不能作为稳定百分比承诺。

worker 暖机只执行内存中的一维 BDF、`least_squares`、`brentq`、稀疏 Jacobian
分组和 XSD 编译，不运行用户模型、不写文件、不填充氦气业务缓存。当前暖机还显式
覆盖携带 `jac_sparsity`、使用 sparse LSMR trust-region 子问题的代数路径，避免真实
用户任务第一次触发该 SciPy 分支时再承担惰性初始化。三个新进程的
中位数为：不暖机首个仿真 709.1 ms；启动暖机本身 637.1 ms；暖机后的首个仿真
69.8 ms，同进程第二次约 68～74 ms。也就是说总初始化成本没有消失，而是被
移到服务宣告就绪之前。

## 10. 2026-08-16 历史物理岛版闭合复验

> 本节保留方程关联块实现之前的物理岛版数据，用于纵向对照。它已不是当前执行计划；当前结果见第 11 节。

该轮把 signal 源/连接、stream 组件/端口/连接以及气动外部 volume 组件/连接的
静态查找移到系统构造阶段；运行时仍按每个状态执行实际传播和热力刷新。压力流量
闭合先进行一次全网求解，再根据预编译的依赖声明，只对 stream-sensitive 的物理
连通块做后续固定点重算。对未声明依赖的自定义 stream 组件、跨组件方程或非方阵
物理岛，执行计划保守回退到原全网求解，不以性能换取模型兼容性。

该历史版本的 `off` 模式配对结果如下。表中百分比是同一模型、同一数值配置下的墙钟改善，适合
判断优化方向，不是跨机器速度承诺：

| 算例 | 历史物理岛版相对原全网闭合的改善 |
| --- | ---: |
| `air_chain` | 7.9% |
| `air_branched` | 6.5% |
| `helium_step` | 0.6% |
| `mechanical_contact` | 21.4% |
| high-stiffness short | 14.6% |

`helium_step` 在该历史版本里只有一个需要在 stream 后继续求解的敏感物理岛，因此 0.6% 的改善处于
小幅范围；不能用其他无敏感岛模型的收益夸大氦气模型的效果。积分完成后的后处理
也没有跳过闭合：每个输出采样点仍重新应用状态、执行完整 `_close_current_state()`
并提取结果，只是闭合内部使用同一安全执行计划。

完整 high-stiffness 10 s 算例的历史 `off` 基线约为 28.126 s；本轮全部改动后的
多次运行中位数为 13.694 s。这个跨版本对比同时包含本轮多项改动，不能把差额全部
归因于物理岛裁剪。为了单独核对当时的闭合计划，在同版代码上做 optimized/forced-global
对照，墙钟分别为 14.676 s 和 16.929 s，完整 `series` 完全一致；这组受控对比才
直接反映该模型的执行计划收益。

当前诊断已经进一步消除旧命名歧义：`secondaryPhysicalIslandCount` 表示安全分类的
物理范围，`secondaryBlockCount` 表示方程—未知量关联图中的真实块数，
`secondaryUnknownCount` 表示这些方程块合计未知量。`solveCount` 统计实际求解器调用，
`closurePassCount` 单列发生过压力求解的闭合 pass；`last` 中还包含
`residualEvaluations`、`jacobianMode`、dense/方程块回退状态。不能再把
`secondaryBlockCount` 解释为物理岛数。

## 11. 2026-08-16 大型分支 XML 与方程块首轮复验

验证输入 `test_mql-full-branches-01-04.xml` 的 SHA-256 为
`2fb95e65f5de0c85a6a17802aef74ea004087323fd00fd8d01acf0184ff71d48`。模型规模如下：

| 项目 | 数量 |
| --- | ---: |
| 组件 | 98 |
| ODE 状态 | 74 |
| 压力/流量/机械代数未知量与方程 | 472 / 472 |
| 代数声明图结构非零 | 919（约 0.413%） |
| 全部独立代数方程块 | 58 |
| stream 后续敏感方程块 | 9，合计 192 个未知量 |

### 11.1 `0.69 s` 慢区的根因与完整结果

旧代码在 `0.69 s` 左右不是线程死锁：它仍会缓慢前进，但 BDF 在刚性变化区大量
缩步、重建有限差分 Jacobian 和执行 LU。定位出的结构错误是气动外部 volume
跨域耦合没有完整进入 ODE 状态依赖图。机械位置先写入气室容积，气室压力又反馈到
机械力平衡；旧图只沿普通物理端口追踪，漏掉这条闭环中的 12 个实测显著导数项。

修正后，状态稀疏图由 1092 个非零项、27 个颜色组变为 1284 个非零项、31 个颜色组。
颜色数增加是因为补上了真实依赖，并非回退到更差算法；完整 Jacobian 让 BDF 少走
错误 Newton 方向和重复试步。功能收口过程中的较早阶段测量为 92.187 s；最终稳定
代码连续三次完整 `0～0.81 s` 分别用时 79.049 s、74.658 s 和 85.103 s，数值工作量一致：

| 指标 | 结果 |
| --- | ---: |
| `nfev` | 3393 |
| `njev` | 226 |
| `nlu` | 667 |
| 接受步 | 1009 |
| 求解器启动次数 | 3 |
| 压力流量求解 | 28008，全部 seeded |
| 方程块/dense 非线性回退 | 0 / 0 |
| 三次 full-response 规范 JSON SHA-256 | `454cd11aece1c4a2296a88e2c1dd592eeace28565e342235fb7a7df34de5b18f` |
| `physical-solution-v1` SHA-256 | `04982f427867801c582fea81c6e2da0b726bd8a61d7894b311e4a807b19e89a7` |

这里的 full-response 哈希覆盖完整响应，所以诊断字段增删也会改变它。为稳定比较物理
结果，`physical-solution-v1` 只把 `{status, simulatedUntil, requestedStopTime, series,
final}` 投影为待哈希对象；schema 名只是外部标签，不进入对象。两种口径都使用
`json.dumps(sort_keys=True,separators=(",",":"),ensure_ascii=False)` 后计算 SHA-256。
旧 `09b5c7…` 是聚合诊断和最终 union 路径收口前的 full-response 哈希，响应结构不同，
不作为最终结果，也不能与当前口径直接比较。

容差 A/B 必须分开解释：机械状态 `atol` 从 `1e-12` 放宽到 `1e-10` 的单次测试约快
16%，但会改变机械状态与事件的误差合同，当前未采用；外层 thermofluid 流量固定点
相对容差从 `1e-12` 放宽到 `1e-9` 后，BDF 内部步数反而增加并改变积分轨迹，也未
采用。完整成功来自依赖图修正和闭合优化，不是牺牲积分精度或闭合精度。

### 11.2 stream 方程块与受控 A/B

第一次压力流量求解仍承担“全网必须成立”的语义；但可信声明图允许它在非线性时只把
本轮未闭合的独立方程块合并成一个 union sparse 问题，而不是固定构造 472 变量的
dense 问题。stream 更新后的固定点进一步只处理 9 个敏感方程块、合计 192 个未知量，
不再因为机械总线把拓扑连成一个大物理岛，就重复求解全部 472 个未知量。

在相同当前代码、相同 `0～0.01 s` 区间做 optimized/forced-global 配对，墙钟分别为
16.200 s 和 18.584 s，物理解与 `series` 逐值一致。这组对照隔离的是后续 stream
闭合作用域；它不包含完整 `0.81 s` 慢区的全部收益，不能与最终完整运行直接换算百分比。

### 11.3 非线性稀疏回退与其他首轮项

全局非线性回退当前采用兼容保护链：可信声明图先求未闭合方程块的 union sparse；
若块解失败，先把所有共享端口未知量恢复到原始 `x0`，再做 global sparse；若 sparse
仍未达到既有残差合同，再次从原 `x0` 做 global dense。活动接触会改变坐标/活动集，
不可信自定义声明也可能漏依赖，这两类不冒险使用静态稀疏图，继续走 dense 兼容路径。

受控扰动微基准在相同 `max_nfev=20` 下得到：

| 路径 | 真实残差回调 | 墙钟 |
| --- | ---: | ---: |
| dense | 3796 | 7.357 s |
| sparse | 164 | 0.634 s |

同一评估预算下约为 11.6 倍的回退成本改善；两条路径在 20 次优化器评估内都没有收敛，
所以这是“数值 Jacobian 试算成本”微基准，不是整体仿真加速承诺。诊断用
`residualEvaluations` 记录真实残差回调，避免仅看 SciPy `nfev` 漏掉内部差分调用。

worker 暖机现已覆盖带 `jac_sparsity` 的 sparse LSMR `least_squares` 路径。逐步积分的
dense output 也改为只在当前步跨越下一采样点或需要状态事件定位时构造；本 XML 含
状态事件，所以每步仍需要插值，这项优化对最终 79.049 s/74.658 s/85.103 s 复验没有收益。