davideandClaude Sonnet 5.5
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- modelli per tipo di dominio ([fit.modelli_per_tipo]) - nei domini di riscaldamento c e tau fissati ai valori del raffreddamento - un grafico dati/modelli per dominio e serie, incorporato in report.md Co-Authored-By: Claude Sonnet 5.5 <noreply@anthropic.com>
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# `fitseg` — domini di riscaldamento/raffreddamento e equazione per ciascuno — specifica
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**Obiettivo**: leggere un CSV (`t_ms,T_C,dT_C`, p.es. prodotto da `gen_data`), riconoscere quando c'è **riscaldamento** (flusso in
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entrata: gradini di temperatura) e quando c'è **raffreddamento**, dividere il tempo in **domini**, e per ogni (dominio, serie)
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trovare con minimi quadrati non lineari l'equazione che approssima meglio i dati. Valori configurabili: solo in
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[`config.toml`](../config.toml). Uso pratico: [USO.md](USO.md).
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## 1. Stato di implementazione
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| Parte | Stato |
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| Riconoscimento dei domini (§3), fit (§5), regola di scelta (§5.3), report, grafici, `valuta` | **implementato** (`src/fitseg/`) |
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| Modifica manuale dei domini (`domini.toml` + `analizza --domini`) | **implementato** (senza editor interattivo) |
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| PELT/fusione BIC per cambi di regime non legati ai gradini | **eliminato**: i domini derivano dai gradini di riscaldamento (§3) |
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## 2. Flusso
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```
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CSV ─► [1 DOMINI] gradini ⇒ riposo | riscaldamento… | raffreddamento ─► lavoro/domini.toml (modificabile)
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[2 FIT] per ogni (dominio, serie): tutti i modelli abilitati ─► regola di scelta ─► lavoro/out/
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[3 RIEPILOGO] report.md, equazioni.md, modello_finale.json, risultati.json, fit_<serie>.png
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```
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Il **motore Python** fa tutti i calcoli (deterministici, seed in config); la scelta del modello segue una regola automatica (§5.3).
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## 3. Domini (`fitseg domini`)
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Struttura fisica del segnale (vedi `gen_data/docs/SPEC.md`): T parte dall'ambiente, **gradini istantanei positivi** (riscaldamento,
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2–4 s uno dall'altro) ognuno seguito da un decadimento esponenziale; dopo l'ultimo gradino resta solo il **raffreddamento**
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esponenziale verso l'ambiente. Durante il riscaldamento e il raffreddamento compaiono anche scarti casuali (±4 °C, rientro < 1 s).
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Algoritmo (nessun LLM), sulla serie `serie_riferimento`:
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1. `d = diff(y)`; gradino = `d > soglia_gradino_c`; rilevazioni più vicine di `distanza_min_salti_campioni` sono lo stesso gradino.
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2. Il gradino parte dal primo campione già in salita: si arretra finché `d > soglia_bordo_sigma · σ_d` (σ_d = MAD dei salti). Quel
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campione apre il nuovo dominio; i primi `scarta_dopo_salto_n` campioni del dominio sono esclusi dal fit (transizione del sensore).
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3. Tipi: prima del primo gradino `riposo`; tra due gradini `riscaldamento`; dopo l'ultimo `raffreddamento`. Senza gradini: un solo `riposo`.
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Ipotesi: tempo crescente (H1); rumore circa gaussiano con σ stimato per dominio da `1.4826·MAD(d²y)/√6` (H2); le serie condividono i
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domini (H3); i gradini sono salti positivi ≫ rumore e scarti casuali (H4, `soglia_gradino_c` ≫ `salti_max_c` del generatore).
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`domini.toml` (scritto in `lavoro/`, modificabile; `analizza --domini FILE` lo usa al posto della proposta):
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```toml
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[[dominio]]
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tipo = "riscaldamento" # riposo | riscaldamento | raffreddamento
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t0_s = 15.8 # incluso
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t1_s = 17.76 # escluso (ultimo dominio: fino a fine dati)
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```
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I domini devono essere contigui; in caso contrario exit 6.
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## 4. Modelli (`modelli.py`, t' = t − t0 del dominio)
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| Id | Equazione | Parametri |
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|---|---|---|
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| `costante` | `y = a` | a |
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| `lineare` | `y = a + b·t'` | a, b |
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| `quadratico` | `y = a + b·t' + c·t'²` | a, b, c |
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| `esp_decad` | `y = c + A·exp(−t'/τ)` | c, A, τ |
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| `esp_doppio` | `y = c + A1·exp(−t'/τ1) + A2·exp(−t'/τ2)`, τ1 < τ2 | c, A1, τ1, A2, τ2 |
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| `logistica` | `y = c + A / (1 + exp(−(t'−t_m)/w))`, 0 ≤ t_m ≤ L | c, A, t_m, w |
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Nuovo modello = nuova voce nel registro `MODELLI` e nuova riga qui. I modelli provati dipendono dal tipo di dominio (`[fit.modelli_per_tipo]`): `riposo` → `costante`, `lineare`, `esp_decad`; `riscaldamento` e `raffreddamento` → solo `esp_decad` (sono decadimenti esponenziali). Nel raffreddamento `c` è la temperatura asintotica (≈ ambiente) e
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`τ = 1/k`; nel riposo `costante`/`lineare` descrivono la baseline.
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## 5. Fit
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1. Dati del dominio senza i primi `scarta_dopo_salto_n` campioni (se non `riposo`); tempo traslato.
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2. Partenze: lineari per i polinomi; **proiezione delle variabili** per `esp_decad`/`esp_doppio` (griglia log-spaziata su τ tra
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`tau_min_rel·L` e `tau_max_rel·L`, L = durata, ampiezze per minimi quadrati lineari); `n_start` partenze casuali per `logistica`.
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3. `scipy.optimize.least_squares` con perdita `perdita` (robusta `soft_l1`, scala `scala_perdita_sigma·σ`) e limiti sui parametri.
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4. Incertezze: `s²(JᵀJ)⁻¹`, IC 95 % = ±1.96σ_p; con `correggi_autocorrelazione` e ACF1 > `soglia_acf` moltiplicate per `√((1+ρ)/(1−ρ))`.
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5. Metriche: RSS, RMSE, R², AICc, BIC, ACF1 dei residui, parametri a limite, numero di condizione (jacobiano normalizzato).
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**Non identificabile** se condizione > `soglia_condizione` oppure un parametro (escluso il primo) ha IC 95 % > |valore|.
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### 5.2 Costanti condivise tra riscaldamento e raffreddamento
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Dopo ogni gradino la temperatura decade con la stessa legge del raffreddamento finale (stessa costante di tempo, stesso asintoto ≈ ambiente).
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I domini di raffreddamento si fittano per primi; nei domini di riscaldamento i parametri di `riscaldamento_fissa_da_raffreddamento`
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(default `c` e `tau`) sono **fissati** ai valori del raffreddamento e resta libera solo l'ampiezza `A`. Motivo: in 2–4 s di dati τ non si
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identifica da solo. Gli IC 95 % di `A` sono condizionati ai valori fissi (l'incertezza di `c` e `τ` non si propaga); i parametri fissi sono
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marcati "(fisso)" nel report. Se manca un raffreddamento valido, o la lista è vuota, i parametri restano liberi. Con `[]` si torna al fit libero.
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### 5.3 Regola di scelta (`selezione.py`)
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Scarta non convergenti, con parametri a limite o non identificabili. Se esistono modelli con `RMSE ≤ rmse_vs_rumore_max·σ` ("adeguati")
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si sceglie tra questi, altrimenti tra tutti i validi; tra i modelli entro `soglia_delta_aicc` dal miglior AICc vince quello con meno
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parametri. Se nessun modello è valido il dominio è **indeterminato**; un dominio con meno di `n_min_punti` campioni non viene
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fittato. Un modello scelto ma con RMSE > soglia·σ è segnalato come **non adeguato** nel report.
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## 6. CLI
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| Comando | Funzione |
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|---|---|
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| `fitseg domini CSV` | Propone i domini, stampa la tabella, scrive `lavoro/domini.toml` |
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| `fitseg analizza CSV [--domini FILE]` | Domini + fit + scelta + report in `lavoro/out/` |
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| `fitseg modelli` | Elenca il catalogo |
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| `fitseg valuta modello_finale.json --t 12.5 …` | Valuta il modello a tratti agli istanti dati (NaN se indeterminato) |
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Opzioni globali (prima del sottocomando): `--config PATH` (default `config.toml`), `--lavoro DIR`.
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Exit code: 0 ok · 2 uso errato · 3 config non valida · 4 CSV illeggibile · 6 domini non validi.
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## 7. File in `lavoro/`
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| File | Contenuto |
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|---|---|
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| `domini.toml` | proposta (o input) dei domini |
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| `dati.csv` | copia del CSV analizzato |
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| `out/risultati.json` | tutti i fit per (dominio, serie), con metriche e scelta |
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| `out/modello_finale.json` | per dominio e serie: modello scelto e parametri |
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| `out/report.md`, `out/equazioni.md` | tabelle di confronto, equazioni con IC 95 % |
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| `out/fit_<serie>.png` | panoramica: dati, fit a tratti (colore per tipo di dominio) e residui |
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| `out/dominio<k>_<serie>.png` | per dominio e serie: dati grezzi vs modello scelto e altri modelli validi, residui; incorporati nel `report.md` |
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## 8. Test (`uv run pytest`, dati in `dati/gen_<seed>.csv`)
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| ID | Test | Esito |
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|---|---|---|
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| T1 | Domini sui seed 1–3 | `riposo, riscaldamento, riscaldamento, raffreddamento` ✔ |
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| T2 | Raffreddamento | `esp_decad` scelto per T e ΔT, τ entro il 10 % di 15.9 s ✔ (seed 1: τ = 16.08 ± 0.07 s) |
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| T2b | Riscaldamento | `esp_decad` con `c` e `τ` fissi uguali a quelli del raffreddamento, `A` > 0 ✔ |
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| T3 | Riposo | `costante` per ΔT ✔ |
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| — | da fare | più seed, robustezza a config diverse (nessun gradino, un solo gradino), `domini.toml` manuale, riproducibilità |
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## 9. Limiti noti
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- **Residui autocorrelati nel raffreddamento** (ACF1 ≈ 0.7, RMSE ≈ 0.36 contro σ ≈ 0.15): scarti casuali e deriva lenta non sono
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nel modello; i parametri sono buoni ma gli IC 95 % sono troppo stretti (nonostante la correzione) e il dominio risulta "non adeguato".
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- **Domini di riscaldamento corti** (14–26 campioni, 2–4 s): τ non è identificabile da solo, per questo è fissato al valore del raffreddamento (§5.2).
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Il secondo tratto di riscaldamento ha ACF1 ≈ 0.7 e RMSE ≈ 2 σ (scarti casuali): risulta "non adeguato" anche se la forma è giusta.
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- La soglia `soglia_gradino_c` va adattata se i gradini reali sono più piccoli di 20 °C o gli scarti più grandi.
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- Il vincolo di continuità tra domini è solo ignorato: ogni dominio è fittato in modo indipendente.
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