(57)【要約】  データ量を軽減するため提供される装置であって、（１）ａ．ファジーフィア、推論部及び出力処理部を備えるファジーロジックコントローラと、ｂ．メタキー（１ｂ）を出力するタイプ軽減部と、ｃ．データ計量化部（１ｃ）と、ｄ．データ正規化部（１ｃ）と、を備えるソースシステムデータのプロファイラと抽出部のサブシステムと、（２）ａ．共分散行列計算部と固有値計算部を有する２ステップ主成分分析部（ＰＣＡ）と、ｂ．（i）第１の次元縮小部と、（ii）残余分析分類部と、（iii）比較部と、（iv）分類失敗タイプ１モジュールと、を備えるステージ１忠実度分析部（２ｂ）と、を備えるステージ１データ軽減サブシステムと、（３）ａ．単体近似を実行するリップス複合計算部と、ｂ．ホモロジー及び群計算部と、ｃ．パーシステントホモロジー部と、ｄ．（i）第２の次元縮小部と、（ii）  データモフォロジー部と、（iii） インストラクションシーケンス部と、（iv）分類失敗タイプ２モジュールと、（v）第２比較部と、を備えるステージ２忠実度分析部と、を備えるステージ２データ軽減パーシステントホモロジーマシン（３）（ＰＨＭ）と、（４）ａ．前記データモフォロジー部とインストラクションシーケンス部を含む最適トポロジカルデータ表現部と、ｂ．前記最適トポロジカルデータ表現の内部投影をその変動する表面上に書き込むフラクチュエイトトポロジカル境界表面（ＴＢＳ）レコーダと呼ばれるリードライト（ＲＷ）記録システムと、ｃ．ホログラムを有するメタキーのデジタル多重と、を備えるステージ３のデータ軽減ホログラフック生成手段（４）と、を備える装置。【選択図】図２−１
2016521024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ量を軽減するため提供される装置であって、
（１）ａ．ファジーフィア（ｆｕｚｚｙｆｉｅｒ）、推論部及び出力処理部を備えるファ          ジーロジックコントローラと、
ｂ．メタキーを出力するタイプ軽減部と
ｃ．データ計量化部と、
ｄ．データ正規化部と、
を備えるソースシステムデータのプロファイラと抽出部のサブシステムと、
（２）ａ．共分散行列計算部と固有値計算部を有する２ステップ主成分分析部（ＰＣＡ）          と、
ｂ．（i）   第１の次元縮小部と、
（ii）  残余分析分類部と、
（iii） 比較部と、
（iv）  分類失敗タイプ１モジュールと、
を備えるステージ１忠実度分析部と、
を備えるステージ１データ軽減サブシステムと、
（３）ａ．単体近似を実行するリップス複合計算部と、
ｂ．ホモロジー及び群計算部と、
ｃ．パーシステントホモロジー部と、
ｄ．（i）   第２の次元縮小部と、
（ii）  データモフォロジー部と、
（iii） インストラクションシーケンス部と、
（iv）  分類失敗タイプ２モジュールと、
（v）   第２比較部と、
を備えるステージ２忠実度分析部と、
を備えるステージ２データ軽減パーシステントホモロジーマシン（ＰＨＭ）と、
（４）ａ．前記データモフォロジー部とインストラクションシーケンス部を含む最適トポ          ロジカルデータ表現部と、
ｂ．前記最適トポロジカルデータ表現の内部投影をその変動する表面上に書き込む          フラクチュエイトトポロジカル境界表面（ＴＢＳ）レコーダと呼ばれるリード          ライト（ＲＷ）記録システムと、
ｃ．ホログラムを有するメタキーのデジタル多重部と、
を備えるステージ３データ軽減ホログラフック生成手段と、
を備える装置。
【請求項２】
ソースデータを再編成することを一度も必要とすることなくホログラム及びメタキーと相互作用する目的地システムを含む請求項１の装置。
【請求項３】
前記目的地システムは、
ａ．ソースコーデックと、
ｂ．デジタルｍｕｘ／ｄｅｍｕｘと、
ｃ．メタキーキャッシュと、
ｄ．インストラクションシーケンスキャッシュと、
ｅ．データモフォロジーキャッシュと、
ｆ．フィードバックエレメントと、
ｇ．比較部と、
ｈ．コントローラと、
ｉ．集積部と、
ｊ．アクチュエータと、
を備える請求項２の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ量の軽減に関する。
【背景技術】
【０００２】
データにより占められる前記量を軽減する必要がある。
本発明の目的は上記必要性を減らすことである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
さらに、本発明の非限定的な実施形態の１つにおいて、データ量を軽減するため提供される装置であって、
（１）ａ．ファジーフィア（ｆｕｚｚｙｆｉｅｒ）、推論部及び出力処理部を備えるファ          ジーロジックコントローラと、
ｂ．メタキーを出力するタイプ軽減部と
ｃ．データ計量化部と、
ｄ．データ正規化部と、
を備えるソースシステムデータのプロファイラと抽出部のサブシステムと、
（２）ａ．共分散行列計算部と固有値計算部を有する２ステップ主成分分析部（ＰＣＡ）          と、
ｂ．（i）   第１の次元縮小部と、
（ii）  残余分析分類部と、
（iii） 比較部と、
（iv）  分類失敗タイプ１モジュールと、
を備えるステージ１忠実度分析部と、
を備えるステージ１データ軽減サブシステムと、
（３）ａ．単体近似を実行するリップス複合計算部と、
ｂ．ホモロジー及び群計算部と、
ｃ．パーシステントホモロジー部と、
ｄ．（i）   第２の次元縮小部と、
（ii）  データモフォロジー部と、
（iii） インストラクションシーケンス部と、
（iv）  分類失敗タイプ２モジュールと、
（v）   第２比較部と、
を備えるステージ２忠実度分析部と、
を備えるステージ２データ軽減パーシステントホモロジーマシン（ＰＨＭ）と、
（４）ａ．前記データモフォロジー部とインストラクションシーケンス部を含む最適トポ          ロジカルデータ表現部と、
ｂ．前記最適トポロジカルデータ表現の内部投影をその変動する表面上に書き込む          フラクチュエイトトポロジカル境界表面（ＴＢＳ）レコーダと呼ばれるリード          ライト（ＲＷ）記録システムと、
ｃ．ホログラムを有するメタキーのデジタル多重部と、
を備えるステージ３データ軽減ホログラフック生成手段と、
を備える装置が示される。
【０００４】
本装置はソースデータを再編成することを一度も必要とすることなくホログラム及びメタキーと相互作用する目的地システムを含む。その目的地システムは、
ａ．ソースコーデックと、
ｂ．デジタルｍｕｘ／ｄｅｍｕｘと、
ｃ．メタキーキャッシュと、
ｄ．インストラクションシーケンスキャッシュと、
ｅ．データモフォロジーキャッシュと、
ｆ．フィードバックエレメントと、
ｇ．比較部と、
ｈ．コントローラと、
ｉ．集積部と、
ｊ．アクチュエータと、
を備える。
【０００５】
本発明の装置は情報密度ホログラフィ（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｄｅｎｓｔｙ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ）（ＩＤＨ）を使用する。ＩＤＨは、高度な忠実度と整合性のレベルを維持しながら１，０００，０００倍を超えることができる理論的限界を有するデータ量を軽減する、データの移動、アクセス及び記憶の技術である。ＩＤＨは、本発明の装置が、現在１ペタバイトのデータとの相互作用なしには実現することができない、宇宙船や自律走行車両、製造工場のロボットのサイバネティック制御を含む、多くの応用例に使用されるのを可能にする。本発明の装置は、１ペタバイト（１×１０15バイト）のデータを１ギガバイト（１×１０9バイト）に軽減する。例えばクラウドへ１ペタバイトのアップロードが必要な極端な場合を考えると、これは可能な最速の圧縮と５０倍の軽減を提供するバルク転送プロトコルであっても実用的ではない。本発明の装置で使用されるＩＤＨは、丸９時間の３．１２５×１０4バイト／秒の現在可能なブロードバンドアップロードスピードを超える可能性が最も高いワンオフバッチアップロードを可能にする。百から数百ギガバイトに対する要求は実質的に瞬間的にされる（非同期又はリアルタイムと呼ばれる）一方で、１テラバイトを要求する相互作用は約３０秒内で達成可能である。
【０００６】
高速並行処理ＩＤＨハードウェアは、データをホログラフィカルに軽減及び送信するために、データ圧縮、高次元代数的トポロジカル表現及び次元縮小アルゴリズムを結合する。これらのアルゴリズムはホログラムのような２次元トポロジカル表面（領域に対する境界）上の任意の大きなデータセットを符号化する。アルゴリズムは、埋め込まれたコントロールシーケンスと同様に、現在の方法よりさらに大きな桁数の驚異的なスピードで軽減されたデータ量の移動を可能にする巨大データセットの隠れた特性を見つけ表示する。
【０００７】
本発明の装置で使用されるＩＤＨは、データに対する宇宙と情報のエントロピーの等価性におけるホログラフィック原理の応用に基づいている。空間容量の説明は、我々の３次元宇宙がホログラムのような２次元表面上に代わりに書きこまれるように、領域の境界上での符号化と考えることができる。類似的に、任意の大きなデータセットは、ホログラフィックトポロジカル表面として「領域に対する境界」上で符号化（書き込み）される。ビッグデータへのホログラフィック原理の応用は、本発明の装置により達成可能な巨大なデータ量の軽減を作り出すホログラフィックデータ軽減を達成するための次元縮小技術の応用として、全くユニークな洞察であると考えられる。
【０００８】
ＩＤＨの背景にあるトポロジーの代数的理論は、既存の技術で得られるよりもより深い洞察とパターン化を可能にする一方で、データの輪郭のコンパクト化された記述（前例のない１００−１，０００，０００倍のビット軽減）が生成されることにある。データ軽減処理の第１のステージが、データの総次元数を縮小する一方で、ソースデータのポイントの全てが保持されるのを認めることからＩＤＨと呼ばれる。これは、容量減少に起因する密度増加に直接的に類似している。
【０００９】
本発明の実施形態は単に例示として記述され、以下添付の図面に対応している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１−１】巨大データ量の通信を要求するアプリケーションを容易にするために使用されるＩＤＨの例を示す図である。
【図１−２】巨大データ量の通信を要求するアプリケーションを容易にするために使用されるＩＤＨの例を示す図である。
【図１−３】巨大データ量の通信を要求するアプリケーションを容易にするために使用されるＩＤＨの例を示す図である。
【図２−１】ＩＤＨソース装置サブシステムと集積アセンブリを示す図である。
【図２−２】ＩＤＨソース装置サブシステムと集積アセンブリを示す図である。
【図３】ＩＤＨ目的地装置システムアセンブリを示す図である。
【図４】ＩＤＨソースのため高性能コンピューティングするインテル（登録商標）ジオン（登録商標）プロセッサを示す図である。
【図５】ＩＤＨ目的地のための高性能コンピューティングするインテル（登録商標）ジオン（登録商標）プロセッサを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図を参照すると、図１はＩＤＨがどこでどのように適用されるかの例を示している。これらの例は、自律走行車両２２ｃ、自動宇宙船ランデブー２２ｄ及び自動化製造工場２２ａを含む。目的地システムからの地理的に分散され多重構造のデータソースは、第１に複合数学的トポロジーとして表現され、第２にホログラムとして再生され、第３に圧縮されることによりボリュームの軽減がなされる。図２にシステム１の詳細が示される。ホログラフィカルにデータを軽減する操作は、ホログラムがデータの軽減だけでなく分析をもするようにデータの隠された構造を明らかにする。図１に示されるいくつかのアプリケーションに対してホログラムは、さらに、アクチュエータのためのコントロースシーケンスを含む。データホログラムは、ホログラフィックフォーマットでの又はオリジナルデータセットに再生することによるデータと相互作用可能な高速並列処理チップを有するエンドユーザ装置により直接アクセスされる。さらに、データホログラムはホログラムとして移動でき、従来のディスク装置又はホログラフィカルにさらに軽減するストレージボリュームに保存される。
【００１２】
非圧縮データは図２に示される高性能データインターフェース１、図１に示されるＩＤＨ装置への入力ソースをとおしてホストコンピュータシステムからアクセスされる。非圧縮、非軽減のデータは、図２に示されるデータプロファイラと抽出部のサブシステム２に入る。データは読み取られ、サンプル化され、さらに、ファジーフィア、推論部及び出力処理部２ａを備えるファジーロジックコントローラで「ファジー化」され、ファジーロジック回路の目的はデータを非常に高い忠実度で再生されるようにするメタキー２ｂ（符号）を特定することである。推論エンジンはルールベースを用いて関係としてこれらのメタキーを特定しタイプ軽減部にこれらを「ファジー集合」として出力する。タイプ軽減部はメタキー２ｂを出力し、データはテキストなどのカテゴリが含まれているので、さらにデータをデータ計量化部とデータ正規化部と結合した２ｃに出力する。抽出されプロファイル化されたデータは軽減処理の第１ステージに対する準備が整ったことになる。
【００１３】
ステージ１のデータ軽減サブシステム装置３は、本質的には２ステップの主成分分析部（ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ａｎａｌｙｓｅｒ）（ＰＣＡ）３ａである。さらに装置はステージ１の忠実度分析部を含む。共分散行列計算部と固有値ベクトル計算部との結合３ａを用いて共分散行列と固有値ベクトルが計算されると、データは第１の次元縮小を経る。これはデータポイント数（情報密度の増加に対応している）を軽減することなく総データ量において３５倍の軽減まで可能となる。第１のデータ軽減部は、残余分析分類部、比較器及び分類失敗タイプ１モジュールを有するステージ１の忠実度分析部３ｂの一部である。残余分析モジュールは、データ内の隠された構造とさらには埋め込まれたコントロールシーケンスを明らかにする。これらのコンポーネントはロジック回路を備えるテストループを提供する。比較部はソースのときの入力データとＰＣＡ出力を比較し、その差分を計測する。これはメタキー２ｂが誤差補正に使用される第１のポイントである。誤差が閾値集合よりも大きければ、比較器は分類失敗タイプ１モジュールにデータを送り、データプロファイラと抽出アセンブリ２内に戻りメタキー２ｂに対してチェックする。その処理は反復的であり、その目的は閾値の値を超えないよう誤差を軽減することである。誤差が設定された閾値より小さくなると、軽減されているがまだ非圧縮のデータは、パーシステントホモロジーマシン（ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ  ｈｏｍｏｌｏｇｙ  ｍａｃｈｉｎｅ）（ＰＨＭ）４ａの形式であるステージ２データ軽減装置４に出力される。
【００１４】
ＰＨＭは、図２の４ａに示す、単体近似を実行するリップス複合計算部（ｒｉｐｓ  ｃｏｍｐｌｅｘ  ｃａｌｃｕｌａｔｏｒ）、ホモロジーと群の計算部及びパーシステントホモロジー計算部を備える。さらにＰＨＭはステップ２忠実度分析部４ｂを備える。今、パーシステントホモロジーの形式で軽減されたデータ出力は、次元縮小部でのボリューム軽減をさらに経る。この第２の次元縮小部は、ステージ１忠実度分析部３ｂの同様のモジュールと一緒に、データモフォロジーとインストラクションシーケンスのモジュールをさらに備えるステージ２忠実度分析部４ｂに含まれる。忠実度の計測と改良処理は、メタキー２ｂを参照する分類失敗タイプ２モジュールとステージ２忠実度分析部４ｂ内の第２の比較部で今回も同様にされる。この第２の比較部はソースデータとパーシステントホモロジー出力とを比較する。さらにこのステージはデータをソースの５０から１００の間のファクタに軽減する。誤差が閾値より小さいときは、パーシステントホモロジー形式のデータは、ホログラムに変換するためにデータ軽減第３ステージのホログラフィック表現部５に出力される。
【００１５】
データ軽減第３ステージのホログラフィック表現部５は、トポロジカル境界表面（ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ  ｂｏｕｎｄａｒｙ  ｓｕｒｆａｃｅ）（ＴＢＳ）レコーダと呼ばれるリードライト（ＲＷ）小型記録システムに出力されるデータモフォロジー及びインストラクションシーケンスを含む最適トポロジカルデータ表示部を備える。これは、光学ホログラムの生成に類似する表面上のもとのデータボリューム内に含まれるすべての情報内容を含むことに似ている。しかし、その次元は光学システムより何倍も大きい。さらにデータは、１，０００〜１００，０００の全要素によりソースと今比較して軽減される。データホログラムは、最高に可能な忠実度を有するデータを軽減するためにキー２ｂとデジタル処理で結合される。
【００１６】
軽減されたがまだ非圧縮の結合された信号はデータ軽減ステージ３のホログラフィック表現部５内のデジタルマルチプレクサ（ｍｕｘ）を通してソースコーディングコンプレッサ６に出力される。ソースコーディングコンプレッサ６のデザインは、米国、ＮＹ  １４８５３、イサカ、コーネル大学電気通信工学研究科のマーチン  バスチャ―（Ｍａｒｔｉｎ  Ｂｕｒｔｓｃｈｅｒ）とパウリャ  ラタナーアブハン（Ｐａｕｒｊ  Ｒａｔａｎａｗｏｒａｂｈａｎ）により開発された倍精度浮動小数点データソースコーディング（圧縮）システムの高スループット圧縮に基づく。ソースコーディングコンプレッサ６のデザインは、この技術により実際１：１０の圧縮が達成可能であること以外は、本明細書ではこれ以上記述しない。ＩＤＨにソースコーディングを加えることで可能な軽減はソース源の１００〜１，０００，０００倍である。軽減され圧縮されたデータは高性能データインターフェース７を通して出力される。
【００１７】
上記のデータ軽減は図４で詳細に示されるようにインテル（登録商標）ジオン（登録商標）プロセッサに基づくアーキテクチャを使用して実質的に瞬間的に起きる。それは、さらに性能向上のため高度な並列メモリサブシステムを備えている。「オンザフライ（ｏｎ  ｔｈｅ  ｆｌｙ）」のプログラム可能なＦＰＧＡはハードウェアベースの、アプリケーション固有の性能を実現する方法である。例えば、ＩＤＨアルゴリズムは、実行時にＦＰＧＡにロードされるコードに最適化され変換される。
【００１８】
図１は目的地システム２２を示す。目的地システムの電子モジュールは図３のモジュール９として示される。目的地システムはソースデータを再構成することを全く必要とすることなく図２のソース技術とメタキー２ｂにより生成されるホログラムと相互作用する。ソースデータを再構成するためには、図２に示したのと同様な電子回路が求められる。図２のデータプロファイラと抽出部から図２のソース技術とメタキー２ｂにより生成されるホログラムを備える圧縮されたデータ入力は目的地サブシステムアセンブリ９に接続する図３の高性能データインターフェース８を通してアクセスされる。ソースコーデック９ａのデコーダモジュールは信号（基本的に復号化する）を非圧縮して、デジタル  マルチプレクサ／デマルチプレクサ（ｍｕｘ／ｄｅｍｕｘ）９ｂのデマルチプレクサモジュールはメタキー９ｃ、インストラクションシーケンス９ｄ及びデータモフォロジー９ｅに信号を分割する。他のコンポーネントはフィードバックエレメント９ｆ、比較部９ｇ、コントローラ９ｊ、集積部９ｈ及びアクチュエータ９ｊである。アクチュエータ９ｊはライン９ｍを介してコントロール要求を出力する。アクチュエータ出力は図１への参照により図３において一般化される。出力での追加、移動及び変更、ＡＮＤ／ＯＲ  摂動は、集積部９ｈにより集約され比較部９ｇを介して入力信号と比較される。その差はフィードバックエレメント９ｆに送られる。その差はメタキー９ｃ、インストラクションシーケンス９ｄ及びデータモフォロジー９ｅに対するＡＮＤ／ＯＲ変更を含む。さらにその差は、図１に示すソースデータシステムを更新するために、ｍｕｘ／ｄｅｍｕｘ９ｂ、ソースコーデック９ａ及び高性能データインターフェース８を通してフィードバックされる。
【００１９】
ソースＩＤＨシステムと同様に、目的地システムのアーキテクチャは、図５に示すように、しかしより少ないプロセッサとメモリのインテル（登録商標）ジオン（登録商標）プロセッサに基づく。
【００２０】
添付の図面を参照しての上記に記載された発明の実施形態は例として示されただけであり、変形が影響されることを理解されたい。図中に示された個々のコンポーネントはその図での使用に限定されず、他の図及び本発明のあらゆる面でも使用される。
【図２−１】
2016521024.tif 000003
【図２−２】
2016521024.tif 000004
【図３】
2016521024.tif 000005
【図４】
2016521024.tif 000006
【図５】
2016521024.tif 000007
【図１−１】
2016521024.tif 000008
【図１−２】
2016521024.tif 000009
【図１−３】
2016521024.tif 000010
【国際調査報告】
2016521024.tif 000011
2016521024.tif 000012