dynamisk-rettsstat/docs/utvidelser.md

# Utvidelser: å legge til en mekanisme

En utvidelse er en mekanisme modellen ikke har, lagt ved siden av kjernen i stedet for inn i den. Den ligger i
`modell/utvidelser/<navn>.py`, kjøres med en scenariofil (`"modell": "utvidelse:<navn>"`) og kontrolleres av
`kontroll`. Kjernen (`modell/kjerne/`) forblir notatets kode, så det er alltid klart hva som er notatets modell og hva
som er lagt til.

## Regelen

Samme regel som i notatets kode (`sim.py`, Del 3: «Alle utvidelser har grensetilfeller som gjenskaper Del 1 og 2
eksakt»): **en utvidelse skal ha et grensetilfelle som gjenskaper kjernen eksakt, og en test som viser det.** Grensetilfellet er en verdi av utvidelsens parametere der mekanismen forsvinner,
for eksempel en faktor lik 1, et ledd lik 0 eller en kapasitet lik uendelig. Med den verdien skal utvidelsen gi
nøyaktig de samme tallene som simulatoren i kjernen den bygger på: største absolutte avvik over alle tidsserier skal
være `0.0`, ikke bare lite.

Hvorfor eksakt: da vet både du og leseren at alt utvidelsen viser utover kjernen, kommer fra mekanismen, ikke fra en
annen tallbehandling, en annen tidsstegning eller en feil i kopien av løkka. Avvik på 10⁻¹⁵ betyr at regnestegene er
gjort i en annen rekkefølge, og da er det ikke lenger kjernens modell.

## Grensesnittet

| Navn | Type | Krav |
|---|---|---|
| `NAVN` | tekst | lik filnavnet uten `.py` |
| `BESKRIVELSE` | tekst | én setning; står i sammendraget etter modellnavnet |
| `PARAMETERE` | dict | utvidelsens parametere med standardverdier. Standardverdiene bør være grensetilfellet |
| `simuler(scenario) -> dict` | funksjon | kjører modellen; se under |
| `grensetilfelle() -> list[tuple[str, float]]` | funksjon | minst ett tilfelle: (beskrivelse, største absolutte avvik mot kjernen). Hvert avvik skal være `0.0` |
| `BRUKER` | tuple, valgfri | hvilke av kjernens dicts (`"P"`, `"CH0"`, `"CH2"`, `"ENDO"`, `"SOC"`) som kan overstyres under `parametere`. Uten den: alle fem |
| `sjekk(scenario) -> None` | funksjon, valgfri | kalles før kjøringen; en `ValueError("felt: hva som er galt")` gir exit-kode 2 med meldingen din |

### Hva `simuler` får

Scenariokjøreren validerer scenariofila og gir `simuler` én kjøring om gangen (ett sveip gir flere kall), som en dict:

```python
{
    "navn": "T_clear=24",                     # kjøringens navn ("<navn>" uten sveip)
    "styring": {"regulator": "P", "forsinkelse": 3.0, "reaktivitet": 3.0},
    "slutt": 120.0,                           # horisont i måneder
    "tiltak": {...},                          # tiltakene slik de står i fila (oppløst, med standardverdier)
    "parametere": {                           # kjernens dicts, fullt utfylt med overstyringene
        "P": {...},                           # som sim.P, med det fila endrer
        "CH0": {...},                         # som sim.CH0, med Zfun, xifun og dbr satt fra tiltak
        ...                                   # bare dictene i BRUKER
    },
    "utvidelse": {...},                       # PARAMETERE med verdiene fra fila
}
```

Dictene kan sendes rett til kjernens funksjoner (`sim.deriv_chain(..., p, ch, ...)`). Typene i `"utvidelse"` er
sjekket mot standardverdiene: tall (også `"inf"`), heltall, true/false, tekst eller liste. Innholdet i en liste
sjekker du selv i `sjekk`. Feltet `sjokk` i scenariofila er ikke tillatt for utvidelser: pådraget er utvidelsens sak.

### Hva `simuler` returnerer

En dict med tidsserien `"t"` (numpy-array) og andre tidsserier med samme lengde, med kjernens navn der det gir mening
(`K`, `U`, `L`, `T`, `Q`, `tauD`, `JD`, `RD`, `Z`, `Z_rel`, `xi`, …). Kjøreren behandler dem som en kjøring av
kjernen: nøkkeltallene velges etter hvilke tidsserier som finnes, alle kan skrives til CSV, og `utdata.kolonner` kan
velge blant dem. Tall (ikke arrays) blir «skalarer» i `resultat.json`; en liste med tekst under `"log"` blir
vedtakslinjer i sammendraget.

## Hvordan utvidelser kontrolleres

- `python3 modell/kjor.py kontroll --rask` kjører `grensetilfelle()` i hver utvidelse (hver fil i
  `modell/utvidelser/` som ikke begynner med `_`) og sier «Utvidelser: grensetilfellene gjenskaper kjernen eksakt
  (...)», eller hvilket tilfelle som ikke gjør det.
- `tests/test_utvidelser.py` går gjennom alle utvidelsene: grensesnittet finnes, og hvert avvik er `0.0`. En ny
  utvidelse er med uten at testen endres.
- `resultat.json` har sha256 for utvidelsens fil, så det er sporbart hvilken versjon en kjøring brukte.

## Gjennomført eksempel: `paadrag_tidsserie`

I kjernen er det strukturelle pådraget Ω₀ før måned 12 og Ω₀ · 1,3 etterpå (`Omega` i `sim.py`): ett varig sjokk.
Utvidelsen lar pådraget følge Ω₀ · f(t), der f er en tidsserie du oppgir. Da kan en forbigående bølge, et sjokk i
flere trinn eller en gradvis endring kjøres.

| Parameter | Standard | Hva |
|---|---|---|
| `form` | `"trapp"` | `"trapp"`: f holder verdien fra hvert punkt til neste; `"lineaer"`: rett linje mellom punktene |
| `punkter` | `[[12.0, 1.3]]` | `[måned, faktor]`, stigende måneder. Før første punkt er f = 1, etter siste er f lik siste verdi |

- Styring: P-regelen (`styring.regulator` må være `"P"`).
- Med kjeden (`parametere.CH0.Z` endelig, standard): regnestegene i `simulate_chain`, med kjernens `deriv_chain` og
  pådraget gitt som `Om0`. Tiltakene virker som i `simulate_chain` (`andel_utenom`, `kapasitet`,
  `trommel_buffer_tau`).
- Uten kjeden (`"CH0": {"Z": "inf"}`): regnestegene i `simulate`. Utvidelsen har en egen løkke for dette i stedet
  for å la `simulate_chain` med uendelig kapasitet gjøre jobben, fordi den bare er eksakt lik `simulate` for regime A
  (for regime B–D er avviket opptil 3,8·10⁻¹⁵, se [modellkart.md](modellkart.md), del (e)).
- `P.shock` og `P.t_shock` brukes ikke (pådraget følger `punkter`); endres de, er det en feil.
- Tidsserien `Omega_faktor` (f(t)) skrives med i CSV-fila.

Grensetilfellene, som `grensetilfelle()` returnerer:

| Tilfelle | Kjernen | Avvik |
|---|---|---|
| trapp med ett punkt `[12, 1.3]`, notatets `CH0` | `simulate_chain("P", 3.0, CH0)` | 0.0 (t, K, U, L, T, Q, tauD, JD, RD og tau_ref) |
| samme trapp, `CH0.Z` = inf | `simulate("P", 3.0)` | 0.0 (t, K, U, L, T) |

Testene viser i tillegg at utvidelsen kjørt gjennom scenariokjøreren med standardverdiene gir notatets
`kjede_s2.dat` og `p3.dat` byte for byte, og med tiltakene fra scenario 5 notatets `kjede_s5.dat`.

Eksempel: `eksempler/scenarioer/utvidelse_bolge.json` kjører en bølge (40 % høyere pådrag fra måned 18 til 36, med
lineær stigning og fall) med og uten flaskehals i domstolen.

## Mal

Malen under er en hel, kjørbar utvidelse: politiets effektivitet (`gamma` i fjerningsleddet) endres med en faktor
fra en gitt måned. Med faktor 1 forsvinner mekanismen, og utvidelsen gjenskaper `simulate("P", ...)` eksakt. Kopier
den til `modell/utvidelser/<ditt_navn>.py` og bytt ut mekanismen.

<!-- mal:start -->
```python
"""Utvidelse: politiets effektivitet endres med en faktor fra en gitt måned.

Bygger på simulate i sim.py (grunnmodellen uten kjede). Grensetilfelle: faktor = 1
gjenskaper simulate("P", tau) eksakt.
"""

from __future__ import annotations

import importlib
import sys
from pathlib import Path
from typing import Any

import numpy as np

NAVN = "mal_effektivitet"          # samme som filnavnet uten .py
BESKRIVELSE = "politiets effektivitet ganges med en faktor fra en gitt måned (mal)"
PARAMETERE: dict[str, object] = {  # standardverdiene er grensetilfellet
    "faktor": 1.0,                 # effektiviteten ganges med dette ...
    "fra": 24.0,                   # ... fra denne måneden
}
BRUKER = ("P",)                    # kjernens dicts som kan overstyres under "parametere"
KJERNE = Path(__file__).resolve().parents[1] / "kjerne"


def _sim() -> Any:
    """Kjernen fra samme modellmappe som utvidelsen."""
    if str(KJERNE) not in sys.path:
        sys.path.insert(0, str(KJERNE))
    return importlib.import_module("sim")


def sjekk(scenario: dict[str, Any]) -> None:
    """Valgfri: stopp med en norsk melding før kjøringen."""
    if scenario["styring"]["regulator"] != "P":
        raise ValueError('styring.regulator: denne utvidelsen bruker bare "P".')
    if scenario["utvidelse"]["faktor"] < 0:
        raise ValueError("utvidelse.faktor: må være minst 0.")


def simuler(scenario: dict[str, Any]) -> dict[str, Any]:
    """Løkka fra simulate i sim.py, med mekanismen lagt inn i fjerningsleddet."""
    sim = _sim()
    p = scenario["parametere"]["P"]
    tau = scenario["styring"]["forsinkelse"]
    kp = scenario["styring"]["reaktivitet"]
    u = scenario["utvidelse"]
    dt = sim.DT
    n = int(scenario["slutt"] / dt) + 1
    t = np.arange(n) * dt
    K = np.ones(n); U = np.full(n, p["U0"]); L = np.full(n, p["Lam0"]); T = np.full(n, p["T0"])
    lag = int(round(tau / dt))
    for k in range(n - 1):
        Kobs = K[k - lag] if k - lag >= 0 else 1.0
        T[k] = np.clip(p["T0"] + kp * (Kobs - p["Kstar"]), 0.0, p["Tmax"])
        # Mekanismen: med faktor 1.0 er F * 1.0 nøyaktig F, så grensetilfellet blir eksakt.
        f = u["faktor"] if t[k] >= u["fra"] else 1.0
        F = sim.removal(K[k], L[k], T[k], p) * f
        # Resten er deriv() i sim.py, med F i stedet for removal(...). Samme rekkefølge på regnestegene.
        dK = sim.Omega(t[k], p) - F - p["delta"] * K[k]
        Ueq = np.clip(p["U0"] - p["psiU"] * (K[k] - 1.0), 0.0, 1.0)
        dU = p["kU"] * (Ueq - U[k])
        over = max(0.0, T[k] - p["Tprop"] * K[k])
        dL = p["kL"] * (p["Lam0"] + p["mu1"] * (U[k] - p["U0"]) - L[k]) - p["mu2"] * L[k] * over ** 2
        K[k + 1] = K[k] + dt * dK
        U[k + 1] = U[k] + dt * dU
        L[k + 1] = np.clip(L[k] + dt * dL, 1e-4, 1 - 1e-4)
    T[-1] = T[-2]
    return {"t": t, "K": K, "U": U, "L": L, "T": T}


def grensetilfelle() -> list[tuple[str, float]]:
    """Faktor 1 gjenskaper simulate i kjernen; avvikene skal være eksakt 0.0."""
    sim = _sim()
    ut = []
    for tau in (3.0, 11.0):
        scenario = {"styring": {"regulator": "P", "forsinkelse": tau, "reaktivitet": 3.0},
                    "slutt": float(sim.TEND), "parametere": {"P": dict(sim.P)},
                    "utvidelse": {"faktor": 1.0, "fra": 24.0}}
        egen = simuler(scenario)
        kjerne = dict(zip(("t", "K", "U", "L", "T"), sim.simulate("P", tau)))
        avvik = max(float(np.abs(egen[n] - kjerne[n]).max()) for n in kjerne)
        ut.append((f'mal_effektivitet: faktor 1 = simulate("P", {tau:g})', avvik))
    return ut
```
<!-- mal:slutt -->

`tests/test_utvidelser.py` legger malen inn i en kopi av modellen og kontrollerer at grensetilfellene er `0.0` og at
den kan kjøres med en scenariofil, så malen virker slik den står her.

## Trinn for trinn

1. **Lag en arbeidskopi** du kan endre: `python3 modell/kjor.py arbeidskopi rettsstat-modell`. Resten gjøres i
   kopien.
2. **Finn stedet i modellen** mekanismen hører til: hvilken ligning, hvilken funksjon i `sim.py`, hvilke parametere
   ([modellkart.md](modellkart.md)). Velg simulatoren du bygger på: den enkleste som har det mekanismen trenger.
3. **Kopier malen** til `modell/utvidelser/<navn>.py`. Sett `NAVN` lik filnavnet, skriv `BESKRIVELSE`, og legg
   utvidelsens parametere i `PARAMETERE` med grensetilfellet som standardverdier.
4. **Kopier løkka** fra simulatoren du bygger på inn i `simuler`, uendret, og legg mekanismen inn slik at den
   forsvinner i grensetilfellet. Det som gjør avviket eksakt 0: gang med `1.0`, legg til `0.0`, eller velg en gren
   (`if`) som gjør nøyaktig det kjernen gjør. Bruk kjernens funksjoner (`removal`, `deriv_chain`, `court`,
   `chain_at`, …) der du kan, i stedet for å skrive dem av. Endre ikke rekkefølgen på regnestegene: `a - b - c` og
   `a - (b + c)` kan gi forskjellig siste siffer.
5. **Skriv `grensetilfelle()`**: kjør `simuler` med grenseverdiene og kjernen med de samme forutsetningene, og
   returner største absolutte avvik over alle tidsseriene. Ta gjerne med flere tilfeller (andre forsinkelser, med og
   uten kjede).
6. **Kontroller**: `python3 modell/kjor.py kontroll --rask` skal si at grensetilfellene gjenskaper kjernen eksakt.
   Kjør testene (`python3 -m pytest tests/test_utvidelser.py`); utvidelsen er med automatisk. Skriv gjerne en egen
   test for det mekanismen skal gjøre utenfor grensetilfellet.
7. **Bruk den**: skriv en scenariofil med `"modell": "utvidelse:<navn>"` og parametrene under `"utvidelse"`, og kjør
   `python3 modell/kjor.py scenario <fil.json>`. Sveip virker som ellers, også over `utvidelse.<parameter>`.
8. **Send den tilbake** hvis du vil: se `BIDRA.md` i pluginen.

Vil du heller endre kjernen selv, kan du det i arbeidskopien. Da sier `kontroll` hvilke av notatets resultater som
flytter seg, og hvor mye. En utvidelse er likevel å foretrekke når mekanismen kan stå ved siden av: notatets
resultater ligger da fast, og grensetilfellet viser at de gjør det.