Scientific Tool Onboarding

Scientific Tool Onboarding

Overview

把一个新科学工具接入 ScholarAIO，目标不是“写一份长教程”，而是形成这三个层次的闭环：

• toolref 能查官方接口和参数
• 对应 skill 能指导 agent 何时使用、如何验证
• CLI 在真实使用中足够稳，不只是测试能过

规范参考：

• 公开接入说明统一参照 docs/guide/toolref-onboarding.md
• 运行时行为统一参照 scientific-runtime skill

When to Use

适用于：

• 新增一个科学计算工具到 scholaraio toolref
• 升级某个工具的官方文档源或版本策略
• 发现现有 scientific skill 过重，需要改成 toolref-first

不适用于：

• 只写一篇一次性笔记
• 只修一个小 typo

Core Workflow

1. 先定“官方真源”

优先级：

• 官方文档站
• 官方源码仓库中的文档目录
• 官方维护的 README / man page / PDF

不要优先用：

• 博客
• 第三方教程
• 论坛帖子

要求：

• 记录文档 URL、版本策略、格式（RST / HTML / man / Markdown / PDF）
• 判断适合 git 抓取还是 manifest 抓取

经验判断：

• 如果官方文档天然按源码版本演进、结构稳定、页面很多，优先 git
• 如果官方文档是独立文档站、页面总数可控、但抓取噪音和网络波动明显，优先 manifest
• 不要为了“理论更完整”强行选 git；用户在乎的是 agent 能不能顺手查到
• 如果文档站有“总目录页 / 命令索引页 / 手册页目录”，优先把它作为自动发现种子，而不是手写所有子页面

当前项目里的经验：

• QE / LAMMPS / GROMACS 更适合 git + parser
• OpenFOAM / Bioinformatics 更适合 manifest + curated entry pages

2. 再定“接入粒度”

问自己三个问题：

• 用户会按什么名词来查：求解器、命令、参数、字典、子工具？
• page_name 应该怎么命名，未来最稳？
• program / section / title 该怎样存，show/search 才顺手？

经验规则：

• page_name 要服务 CLI 使用体验，不要只服务抓取方便
• 一个大页面如果天然包含很多独立参数，应该拆页
• 如果工具本来就是多子工具工具链，允许一个 top-level tool 下挂多个 program
• program 要优先贴近用户会说出的名字，而不是内部类名或目录名
• section 要反映用户排查问题时的思路，例如 solver / dictionary / variant-calling

从现有工具得到的粒度经验：

• QE：程序名 + namelist + 参数名，这样 show qe pw ecutwfc 才顺
• LAMMPS：命令家族一定要做 alias 聚合，不然 fix npt 这种自然输入会漂走
• GROMACS：mdp 参数页必须尽量保留 options，不然会变成只有变量名的空页
• OpenFOAM：不要一上来想抓完整站点，先抓 solver / dictionary / post-processing 关键页
• Bioinformatics：要承认它是 toolchain，不是单软件；先解决“路由到哪个子工具”

当目标从“最小可用”升级到“主体尽量全量”时：

• 不要继续人工堆 manifest
• 要升级成“seed pages -> automatic discovery -> snapshot manifest -> fetch/index”
• 对于单页大手册，要优先考虑按 anchor / heading 拆成逻辑页

3. 先做最小 manifest / parser，不要一上来追求全量

先做高价值页面：

• 最常用求解器或主程序
• 最关键配置字典或参数页
• 最关键模型页
• 1-2 个典型后处理或分析页

先让 list/show/search 真正可用，再扩充覆盖率。

停止条件也要明确：

• 如果高频真实查询已经稳定命中正确页，就不要为了“全站完整”无限扩张
• “生产级”不等于“把官网每一页都搬下来”
• 对 manifest 工具，优先做到“关键入口完整 + 网络失败不回退成残废状态”

如果用户明确要求“主体尽量全量”：

• 先定义主线边界，再自动扩展
• 例如：OpenFOAM 主体文档可以包含 fundamentals / tools 主线，但排除插件、挂件、开发者扩展
• 例如：Bioinformatics 工具链可以扩展官方子命令页、章节页、命令手册锚点，但不要把随机第三方生态也拖进来

4. TDD 先测 parser 和鲁棒性边角

最低应有测试：

• 解析器能提取 title / synopsis / content
• 版本或 program 规范化逻辑
• top-level scholaraio.stores.toolref 入口在内部重构后仍保持兼容
• manifest 工具的“是否完整”判断
• 失败后残缺目录不会被误判成已完成
• 用户自然说法对应的 alias / query expansion
• 缓存保留和 fallback URL 行为（如果是 manifest 工具）
• 自动发现规则（如果是 discovery-based manifest）
• anchor / heading 切片逻辑（如果是单页大手册拆分）
• meta.json、manifest 快照、SQLite 索引和 toolref list 展示口径一致

如果没有先看到失败场景，就不知道这个工具接入点真正脆不脆。

如果这次工作包含 toolref 内部重构或拆包，必须额外补这类兼容测试：

• import scholaraio.stores.toolref 后旧调用路径仍可用
• 顶层兼容 patch 点仍能影响真实行为
• CLI 不需要知道内部模块名变化
• 旧缓存数据库在新 schema / trigger 下不会损坏或重复触发

5. 实现 fetch/index/show/search 全链路

最低要求：

• fetch 能拉取并落盘
• list 能看到版本和页数
• show 能按用户自然输入命中
• search 能搜到高价值页面

重点防御：

• 网络失败后的残缺目录
• manifest 页面部分失败
• program 名规范化不一致
• 页面命名和用户输入不一致
• 同一概念的不同人话表达
• 主入口页失效后没有降级路径
• 包拆分后顶层兼容 facade 失效
• fetch、index、list 的计数口径漂移

manifest 工具的额外要求：

• 对高价值但不稳定的页面，允许配置 fallback_urls
• force refresh 不能把旧缓存中仍然可用的页面冲掉
• meta.json 要能说清楚：预期页数、失败页数、恢复自缓存的页数
• 自动发现得到的 manifest 必须落盘成快照，不能每次都重新“猜”一遍
• 发现阶段已经拿到的 HTML，正式抓取时应直接复用，避免二次下载
• 当外站超时但本地已有种子页缓存时，应该允许“用缓存继续做结构发现”
• 如果逻辑页来自单页手册的 anchor，正式抓取时要允许 #anchor 页面复用其基础 URL 的种子 HTML
• 预置高价值页名不一定等于真实 heading id；发现阶段要把真实 anchor 元数据回填到这些规范化 page_name
• toolref list 不能盲信过期 meta.json；必要时要与快照和实际索引自校准
• fetch 返回的索引数量要和最终库里的真实可查询条目数一致，而不是解析中间态数量

6. 必须做“真实使用体验”验证

不能只跑测试。必须像用户一样手动执行：

scholaraio toolref fetch <tool>
scholaraio toolref list <tool>
scholaraio toolref show <tool> <natural query>
scholaraio toolref search <tool> "<real query>"

检查：

• show 命中的是不是用户想看的页面
• 正文前是不是被导航噪音淹没
• synopsis 有没有信息量
• 首次失败后，第二次 fetch 是否会卡在脏目录
• 搜索是不是只“有结果”，还是首条结果就是对的
• 结果标题是不是能让用户一眼知道为什么它是对的
• 如果是工具链型工具，用户的描述能不能先路由到对的 program
• fetch 报的页数/条目数，和 list 看到的最终数值是否一致
• manifest 工具在旧缓存存在时，list 会不会出现自相矛盾的显示
• 对外入口是否仍然只需要 scholaraio toolref ...，而不是内部模块命令

如果手感不好，就继续打磨 CLI；不要因为测试是绿的就停。

至少要抽查这三类真实查询：

• 参数名式：如 ecutwfc
• 自然语言式：如 drag coefficient、v-rescale thermostat
• 任务导向式：如 read mapping nanopore、variant calling vcf

如果做了“主体尽量全量”的扩展，还要加两类检查：

• 扩展后的总页数是否显著增加，而不是只换了实现没换覆盖面
• 扩展后 show/search 的核心路径是否仍然稳定，没有被噪音页挤掉

7. 再把对应 skill 改成轻量 toolref-first

对应 scientific SKILL.md 应只保留：

• 何时使用
• 高层工作流
• 科学规范
• toolref 查询入口
• agent 行为准则
• 覆盖缺口时如何退化处理

不要把 skill 写成第二份 API 手册。

分工应始终是：

• skill = 路由 + 方法论 + 验证规范
• toolref = 官方接口与参数
• scientific-runtime = 运行时退化与用户体验协议

不要把内部包结构泄漏到 skill：

• skill 和用户文档应该引用 scholaraio toolref ...
• 如果确实需要提 Python API，引用顶层 scholaraio.stores.toolref
• 不要把 fetch.py / manifest.py / storage.py 之类内部模块写成公开入口

8. 最后做发布门槛检查

一个新工具只有同时满足下面几条，才算真正接入完成：

• 官方文档已入 toolref
• fetch/list/show/search 都能真实使用
• 至少有基础 parser 测试
• 对应 skill 已改成轻量 toolref-first
• 至少手动体验过一次端到端 CLI
• 如果做过内部重构，顶层兼容入口也已验证

如果你要判断“是否已经够生产，不要再打磨了”，就看这几条：

• 高频 show 查询能直接命中
• 高频 search 查询 rank 1 基本正确
• 本地重抓后不会把覆盖率越抓越差
• agent 不需要再让用户帮它维护文档
• 即使覆盖有缺口，runtime fallback 也能继续完成任务
• fetch/list 的统计口径不会把用户带沟里

满足这些，就应该把精力转回 demo 和真实科研任务，而不是继续无止境磨 toolref

Common Mistakes

• 只看测试，不自己用 CLI
• 第一次抓取失败后没处理脏目录
• page_name 为抓取方便而设计，导致 show 很难用
• 内部拆包后忘了保护 scholaraio.stores.toolref 顶层兼容面
• 把 scientific skill 写成超长命令手册
• 新 skill 没有写清楚覆盖缺口时 agent 应如何继续服务用户
• 用第三方教程代替官方文档
• 把“能跑起来”误当成“生产级”
• 把“manifest 页数 100%”误当成“用户体验 100%”
• 忘记给易失联页面准备 fallback
• 工具链型工具没有先做路由，直接把所有子工具混在一起搜
• fetch、数据库真实条目数、和 list 展示数字彼此不一致

What The Current Five Tools Taught Us

QE

• 机器可解析的结构化文档价值极高
• program + section + variable 粒度一旦对了，show 体验会非常稳

LAMMPS

• alias 是生产级体验的核心，不是装饰
• 用户说 fix npt，show 必须能稳稳落到 fix_nh，search 至少要把 fix_nh 放进最前排结果

GROMACS

• 参数页不能只有变量名，必须保住 options 和代表性说明
• 排名正确不够，页面内容也要足够回答问题

OpenFOAM

• 不要妄图第一次就镜像整站
• 先抓高价值入口页，配合好的 search alias，就能把体验快速拉起来
• 自动发现不应该把 curated 高价值入口覆盖掉；应该是扩充或升级它们
• 当用户真的要求“主体尽量全量”时，正确升级路径是：
  • 从官方主线文档页自动发现
  • 只保留主体路径
  • 把发现结果快照化
  • 用快照驱动后续抓取和页数判断

Bioinformatics

• 首先要解决“这是哪一个子工具的问题”
• manifest 工具一旦跨多个站点，fallback 和缓存保留机制就不是可选项
• 单页大手册常常比“单独 man page 仓库”更有结构价值
• 对 samtools / bcftools / iqtree 这类工具，应该利用官方总目录页、命令索引、章节 anchor 自动扩页
• 网络不稳时，已有缓存不只是兜底数据，也应该成为 discovery 的输入
• 高价值规范名和真实 anchor id 可能不一致，例如用户会更自然地说 ultrafast-bootstrap，但上游文档的实际锚点可能是 ultrafast-bootstrap-parameters

Production-Ready Mindset

面向 ScholarAIO 用户时，要始终记住：

• 用户不是来帮我们修 toolref 的
• 新工具接入的目标是让 agent 更自主，而不是把复杂性重新转嫁给用户
• 最终标准不是“代码优雅”或“页数很多”，而是 agent 是否真的更顺手、更可靠地完成科学任务
• 但如果用户明确要求更完整覆盖，就应该把“自动发现 + 快照 + 缓存复用 + 锚点拆页”做成正式能力，而不是继续靠人工列清单

Quick Checklist

• 官方文档源已确认
• 版本策略已确认
• 解析粒度已确认
• parser 测试已写
• 顶层兼容入口已验证
• fetch/list/show/search 已手动体验
• 残缺目录问题已验证
• 高价值自然语言查询已验证
• fetch/list 计数口径已核对
• 如果有网络脆弱页面，fallback 已验证
• 如果是 discovery 型 manifest，快照写入与复用已验证
• 如果是单页大手册拆分，anchor 页面 show/search 已验证
• 对应 skill 已改成轻量结构
• 新 skill 与 scientific-runtime 协议兼容
• 最终再跑一次相关测试与 CLI smoke

Source: ZimoLiao/scholaraio — distributed by TomeVault.