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experiment-design

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github.com/fcakyon数据与数据库43874 次安装1 天前更新
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关于 experiment-design

experiment-design 是帮助研究者规划严谨实验的方法流程,涵盖研究问题、变量隔离、实验矩阵、资源估算、执行和分析。它还要求配置草案符合现有项目格式,并在运行前定义分析方案。

主要功能

  1. 01明确假设、指标和基线
  2. 02设计单变量消融实验
  3. 03选择多因素实验矩阵
  4. 04估算算力、费用、时间和存储
  5. 05按项目格式生成配置草案
  6. 06制定执行与分析计划

适用场景

  1. 01规划模型组件的消融实验
  2. 02比较多个因素及其组合
  3. 03估算实验运行的资源需求
  4. 04为实验生成执行顺序和分析方案

安装

复制下面的命令,在终端中运行。

$npx skills add https://github.com/fcakyon/phd-skills --skill experiment-design

安装后在 Claude Code 中输入/experiment-design确认已加载。

详细介绍

实验设计方法论

你将帮助研究人员设计严谨的实验。请系统地遵循此方法论。

第 1 步:理解研究问题

设计任何实验之前:

  • 询问实验需要支持哪项具体假设或主张
  • 确定因变量(指标)和自变量(因素)
  • 明确基线:当前最佳结果或默认配置是什么?

第 2 步:单变量隔离

每项消融研究必须一次只改变一个变量。对于每个因素:

  1. 定义因素 — 要改变的内容(例如,损失函数、学习率、架构组件)
  2. 列出水平 — 该因素将取哪些值(例如,CE、focal、VAR)
  3. 固定其他所有条件 — 记录哪些内容保持不变(随机种子、数据划分、训练轮数、硬件)
  4. 预测结果 — 运行前说明预期结果及其原因

每行消融实验的模板:

| Run ID | Factor | Value | Fixed Config | Expected Outcome |
|--------|--------|-------|-------------|-----------------|

第 3 步:实验矩阵

对于多因素研究,请使用结构化矩阵:

  1. 全因子设计 — 因素较少(≤3)且每个因素的水平较少(≤3)时
  2. 顺序消除 — 因素较多时:先运行单因素消融,再组合表现最佳的因素
  3. 拉丁方设计 — 全因子设计成本过高时:抽取有代表性的组合

确定前务必计算总运行次数:

Total runs = product of all factor levels
GPU hours = total runs × hours_per_run

第 4 步:资源估算

对于每个实验计划,估算:

  • GPU 小时数:运行次数 × 单次运行时间(请根据用户的硬件核实)
  • API 成本:使用外部 API(Gemini、OpenAI)时,估算令牌数 × 价格
  • 实际耗时:考虑顺序依赖关系和 GPU 可用性
  • 存储空间:检查点大小 × 运行次数

如果总成本超出合理范围,请标明并建议优先级。

第 5 步:生成配置存根

生成符合用户现有配置格式的配置存根。先读取现有配置以匹配:

  • 文件格式(YAML、JSON、TOML)
  • 键命名约定
  • 输出目录结构
  • 日志记录/跟踪集成(wandb、neptune、tensorboard)

第 6 步:执行计划

制定具体的执行计划:

  1. 按依赖关系安排运行顺序(先运行基线,再运行消融实验)
  2. 确定哪些运行可以跨 GPU 并行
  3. 创建符合项目现有惯例的 shell 脚本或批处理运行器
  4. 为长时间运行制定检查点策略

第 7 步:分析计划

运行前,先定义结果的分析方式:

  • 要比较哪些指标(主要指标 + 次要指标)
  • 适用时采用的统计显著性检验(配对 t 检验、bootstrap 置信区间)
  • 如何处理失败或崩溃的运行
  • 可视化:要生成哪些图表(对比表、柱状图、学习曲线)

验证检查点

完成实验计划前:

  • 每项消融实验都只改变一个变量
  • 基线定义清晰,并将在相同设置下运行
  • 资源估算在预算范围内
  • 配置存根符合现有项目格式
  • 在开始执行前已制定分析计划
  • 固定随机种子以确保可复现性

输出格式

始终提供:

  1. 实验矩阵表 — 列出所有运行及其配置
  2. 资源估算 — GPU 小时数、API 成本、存储空间
  3. 执行脚本 — 符合项目惯例、可直接运行的命令
  4. 分析计划 — 指标、比较方式、可视化方案

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