用于减少数据量的装置的制造方法
【专利说明】用于减少数据量的装置
[0001] 本发明涉及用于减少数据量的装置。
[0002] 存在减少由数据占用的量的需求。
[0003] 本发明的一个目的是减少上述需求。
[0004] 因此，在本发明的一个非限制性实施例中，提供了一种用于减少数据量的装置，其 中该装置包括：
[0005] (1)源系统数据断面仪以及提取器子系统，包括：
[0006] a.模糊逻辑控制器，包括模糊仪、推理和输出处理，
[0007] b.输出元键（meta-key)的类型减少器，
[0008] C.数据数字化仪，以及 [0009] d.数据标准化仪；
[0010] (2) -级数据减少子系统，包括：
[0011] a.具有协方差矩阵计算器和本征值计算器的两步主成分分析仪（PCA)，以及
[0012] b. -级保真度分析仪，包括：
[0013] Q)第一维度减少器，
[0014] (ii)残差分析分类器，
[0015] (iii)比较器，以及
[0016] (iv)分类故障类型1模块；
[0017] (3)二级数据减少持续同源机（PHM)，包括：
[0018] a.执行单纯逼近的裂缝复杂计算器（rips complex calculator)，
[0019] b.同源和群组计算器，
[0020] c.持续同源转换器，
[0021] d.二级保真度分析仪，包括：
[0022] Q)第二维度减少器，
[0023] (ii)数据形态，
[0024] (iii)指令序列，
[0025] (iv)分类故障类型2模块，以及
[0026] (V)第二比较器；以及
[0027] (4)三级数据减少全息产生装置，包括：
[0028] a.最优拓扑数据表示，包括数据形态和指令序列，
[0029] b.被称为拓扑边界表面（TBS)记录仪的读写（RW)记录系统，该记录系统在其波动 表面写有该最优拓扑数据表示的内部投影，以及
[0030] c.具有全息图的元键的数字多路复用。
[0031] 该装置可以是包括目的地系统的装置，这些系统与该全息图和元键进行交互而永 不需要重构源数据。
[0032] 这些目的地系统可包括：
[0033] a.源编解码器，
[0034] b.数字多路复用器/解复用器，
[0035] c.元键缓存，
[0036] d.指令序列缓存，
[0037] e.数据形态缓存，
[0038] f.反馈元件，
[0039] g.比较器，
[0040] h.控制器，
[0041] i.聚合器，以及
[0042] j.致动器。
[0043] 本发明的装置使用信息密度全息术（IDH)。该IDH是减少数据量的数据移动、访 问和存储技术且理论极限可超过1000000阶，同时保持高水平的保真度和完整度。该IDH 使得本发明的该装置可用在很多应用（包括航天器、自动汽车和制造工厂机器人中的控制 论的控制）中，目前这些应用在不与PB级数据进行交互的情况下是不可以实现的。本发明 的该装置能将PB级（I X IO15字节）的数据减少到GB级（I X 10 9)。作为需要上传 PB级的 数据（例如上传至云）的极端情况，即使在提供约50阶的数据量的减少的最快可用压缩和 批量传输协议下，这都是不可实施的。本发明的装置中使用的IDH允许在大约9小时中以 3. 125X IO4字节/秒的当前可用宽带上传速度的最可能的一次性批上传。需要TB级的交 互在约30秒内可实现，而那些需要从一至几百GB的交互实际是瞬时的（被称为异步或实 时）。
[0044] 高并行处理IDH硬件组合数据压缩、高维代数拓扑表示和维度减少算法，以全息 地再现和传输数据。这些算法在二维拓扑表面（该区域的边界）上编码任意大的数据集， 就像全息图那样。所述算法也可以找到并显示大量的数据集的隐藏属性以及嵌入的控制序 列，使得减少后的数据量能够以比当前方法大许多数量级的惊人的速度被移动。
[0045] 本发明的该装置中使用的IDH是基于将宇宙学中的全息理论和信息熵等价应用 于数据。空间量的描述可被认为是在该区域的边界上编码，从而我们的3D宇宙可被替代地 像全息图一样被"写"在二维表面上。类似地任意大的数据集可在作为全息-拓扑表面的 "区域的边界"上被编码（写）。将全息理论应用于大数据被认为是完全独特的视角，作为 维度减少技术的应用以实现全息数据再现，从而产生由本发明的装置实现的大的数据量的 减少。
[0046] 该IDH后面的拓扑的代数理论是可以创建数据的形状的压缩描述（空前的 100-1000000阶比特的减少），同时还使得能够获得比使用现有技术可能获得的视角和模 式更深的视角和模式。其被称为IDH是因为该数据减少处理的第一级在减少数据维度的总 数量的同时，允许保留所有的源数据点。由于量减少，其与密度增长直接类似。
[0047] 现在将单独通过示例的方式且参考附图来描述本发明的实施例，其中：
[0048] 图1示出了用于实现需要巨大数据量通信的应用的IDH的示例；
[0049] 图2示出了 IDH源装置子系统和集成组件；
[0050] 图3示出了 IDH目的地装置系统组件；
[0051 ] 图4示出了用于IDH源的Intel?的Xeon?处理器高性能计算；以及
[0052] 图5示出了用于IDH目的地的Intel?的Xeon?,处理器高性能计算。
[0053] 参考附图，图1描述了何处以及如何应用IDH的示例。这些示例包括车辆自动驾 驶22c，自动航天器交会22d，信息、通信和媒介应用22b以及自动制造工厂22a。通过首先 将来自目的地系统21的地理上分散的、多结构的数据源表示为复杂数学拓扑，然后将其再 现为全息图且再对它压缩，其的量被减少。该系统1在图2中被详细示出。再现该数据的 操作全息地揭示了数据中的隐藏结构，从而该全息图不仅是该数据的再现，而且也是一种 分析。对于图1中所示的特定应用，该全息图还可包括用于致动器的控制序列。该数据全 息图可被具有高并行处理芯片技术的终端用户设备直接访问，该技术使得能够以全息格式 或通过再现该原始数据集来与数据交互。该数据全息图还可作为全息图被移动，且被存储 在传统磁盘驱动上或者被进一步全息地减少存储量。
[0054] 通过图2中所示的高性能数据接口 1、图1中所示的该IDH装置的输入源从主计 算机系统访问未压缩的数据。该未压缩的未减少的数据进入图2中所示的该数据断面仪 (profiler)以及提取器子系统2。该数据被读取、采样，且随后在包括模糊仪、推理和输出 处理2a的模糊逻辑控制器中被"模糊化"。该模糊逻辑电路的目的是识别元键（索引）2b， 该元键（索引）2b使得数据能够以非常高的保真度被再现。该推理引擎使用规则库识别这 些元键作为关系，且将这些元键作为"模糊集"输出至该类型减少器。该类型减少器输出该 元键2b，且由于该数据将包括目录作为文本，所以其还将该数据输出至组合的数据数字化 仪和数据标准化仪2c。现在该提取和简要的（profiled)数据已准备好进行该减少过程的 第一级。
[0055] 该一级数据减少子系统装置3本质上是两步主成分分析仪（PCA) 3a。该装置还包 括一级保真度分析仪3b。一旦使用该协方差矩阵计算器和本征向量计算器组合3a计算该 协方差矩阵和本征向量，该数据经历第一维度的减少。这可以在整个数据量上达到35阶的 减少，而在数据点的数量上没有减少（对应于信息密度的增加）。该第一维度减少器是包括 残留分析分类器、比较器和分类故障类型1模块的该一级保真度分析仪3b的部分。该残留 分析仪模块不覆盖该数据中的隐藏结构