WO2016182422A2 - Associative memory system based on the diagrammatic abstraction of specified contents as attribute-value structures - Google Patents
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- WO2016182422A2 WO2016182422A2 PCT/MX2016/000047 MX2016000047W WO2016182422A2 WO 2016182422 A2 WO2016182422 A2 WO 2016182422A2 MX 2016000047 W MX2016000047 W MX 2016000047W WO 2016182422 A2 WO2016182422 A2 WO 2016182422A2
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C15/00—Digital stores in which information comprising one or more characteristic parts is written into the store and in which information is read-out by searching for one or more of these characteristic parts, i.e. associative or content-addressed stores
Definitions
- the present invention is framed in the field of computer systems, in particular in the design of memories for storing, recognizing and distributing large amounts of information, especially of a qualitative nature, such as visual or acoustic scenes, or other information modes, as well as its relationship with standard direct access memories and the central processing unit.
- RAM Random Access Memory
- memories of the ordinary type requires the definition of index system to register and remunerate content, so the storage or registration process and information retribution involves the conversion of content to the Index and vice versa; also, if the contents of two or more memory units are related, said relationship has to be explicitly stored and indexed in an additional memory location.
- associative memories A necessary characteristic of associative memories is that the relationships between stored contents are represented, either implicitly or explicitly, in the memory substrate, which allows them to be directly accessible. For this reason and unlike direct access memories, associative memories do not have individual records with specific addresses and the information is represented in a distributed way, so that a content can be stored in several basic units and a basic unit can contribute to the storage of various contents. This property is what allows "associativity" in said class of memories.
- the associative motive memory of the present invention consists in a reticular arrangement of processing units in which each cell is a processor capable of performing a minimum set of instructions.
- This arrangement is illustrated as an RM (Memory Record) memory arrangement in Figure 1.
- the contents in this arrangement are represented as attribute attribute structures, where each column corresponds to an attribute of the represented object and each line to the value of said attribute. for the corresponding object.
- the memory register operation consists in applying the diagrammatic abstraction operation, defined below, to the current content of the memory register with the content to be stored, and the result of said operation is written directly to the same memory register. For this reason the associative memory keeps abstractions of the contents that are recorded incrementally. Each memory state and each content to be stored have a unique identifier associated with it. The abstraction operation is applied also to these descriptors and the resulting abstraction also has a unique descriptor. Consequently, each diagrammatic abstraction has a dual description in the symbolic domain that an external computer system of the ordinary type can be constructed and used.
- the recognition operation consists in applying the diagrammatic reduction operation, described below, between the memory register and the content to be recognized. If this operation is successful, the content was previously stored in the memory, and otherwise the content is unknown.
- the recovery operation corresponds to the location of the descriptor of the content to be associated in the hierarchy of descriptors that corresponds to the abstraction stored in memory, and in the recovery of the associated descriptors in the hierarchy of abstraction.
- the scheme is quite open and allows recovering associations of both more general and more specific content of the content to be associated, as well as contents at the same level of abstraction that are subordinated to common general contents.
- the memory is associative because the attribute-value structures that are used to recognize or reward content Associated are the same or similar to the content originally stored.
- the abstraction operation is destructive, so the abstractions contained in the memory are not completely reversible, in addition to having a degree of indeterminacy. Therefore, in this system an entropy value is defined for all the contents stored in the memory.
- the entropy value increases as the number of stored contents increases, and there is a maximum entropy value that imposes a practical limit on its capacity, since above that value the memory becomes saturated and begins to produce false positives in recognition and recovery operations.
- the central functionality of the memory is supported by a number of registers and auxiliary functions, as shown in Figure 1.
- the memory has an RI / O input / output register in which both the contents that are written are written. they are recorded in memory and it is encrypted if the recognition and recovery operations are successful.
- the device can be built in two different versions; in the first one a work record RT is included in which the results of the reduction operation are written; in this version the RM memory record is not altered in that operation and memory is conservative; in the second implementation the work register does not exist, and the result of the reduction operation is written in the memory register, so the memory is not conservative, since although the recognition or recovery of a content reinforce that content readable in memory, other associated readable content may be degraded as a result of such operations.
- the memory also includes an auxiliary register RA to construct abstract contents from the basic descriptors of a scene.
- a visual scene can be represented by a relatively large set of basic descriptors, and the auxiliary register allows to construct the abstraction of said set of descriptors, which corresponds to the representation of the whole scene.
- This abstraction is constructed in the auxiliary register and is the content that is registered, recognized or associated in the RM memory register via the RI / O input / output register.
- the device also has a unit to calculate and display the entropy value in the RM memory register at the end of a registration operation and the entropy difference in the recognition and association operations and make these values available or deployed to external devices. through an interphase.
- the device also has a unit to determine the identifiers of the abstractions in the memory and in the entry and exit register in the registration, recognition and association operations to make them available to an external device, through an interface, and allow the construction of the hierarchy of identifiers, as well as the identification of associations, in a unit of process and memory of the ordinary type, which is connected to associative memory through this inferred.
- Figure 1 Conceptual model of the associative memory system.
- the system contains four two-dimensional parametric arrays of size m x n of process units, aligned vertically, as follows (the information flow is illustrated with thick arrows while the control one with thin arrows):
- SERIAL INPUT REGISTRATION This register is fed with functions and / or descriptors of concrete and / or abstract images that are directly abstracted in RA prior to initialization of the latter.
- PARALLEL ENT / SAL CONTROL UNIT This register is an interface to write and / or read concrete or abstract images directly as two-dimensional arrangements in the RI / O register.
- PROCESSOR / MEMORY IMAGES This record contains a memory with the identifiers of all the abstractions (concrete and abstract images) that have been added to the memory, because they have participated as inputs or outputs in the registration and recognition operations, as well as an associated time stamp to each of these identifiers.
- the output of this module consists of the identifier of the abstraction stored in a registration operation with its time stamp, or of the recognized image or the associated image in the recognition and recovery operations respectively, also with its time stamps.
- This module calculates and displays the entropy of the images whose identifier is stored in the image memory processor (IDs) and produces the value of the RM entropy at the end of each registration and recognition operation, as well as the difference between RM and RT at the end of a recognition operation (or the difference in RM entropy caused by recognition if RT is dispensed with, as indicated in Proposition 40).
- CONTROL UNIT This module executes the program of control of the operations or steps of registration, recognition and retrieval of information, and sends the corresponding signals to the modules of the architecture involved in each of these operations.
- Figure 2 Diagrammatic representation and enumeration of discrete functions.
- the basic representation format of a discrete function is shown as the attribute value structure, where the columns represent the arguments and the corresponding value lines. It also shows the unique identifier for each function as well as the enumeration of all functions for n arguments with m possible discrete values.
- Figure 3 Illustration of the basic ⁇ diagrammatic abstraction operation. The arguments of the operation (with the function and argument to the left and right respectively) and the resulting abstraction are shown in the lower and upper parts of the figure respectively.
- Figure 4 Illustration of the composite ⁇ diagrammatic abstraction operation. The arguments of the operation (with the function and argument to the left and right respectively) and the resulting abstraction are shown in the lower and upper parts of the figure respectively.
- Figure 5 Illustration of the diagrammatic reduction operation ⁇ . Two complementary examples of this operation are shown. The arguments of the operation (with the function and argument to the left and right respectively) and the function resulting from said operation are shown in the upper and lower parts of the figure respectively.
- Figure 6 Illustration of the operation of diagrammatic reduction ⁇ between abstractions. The arguments of the operation (with the function and argument to the left and right respectively) and the resulting abstraction are shown in the upper and lower parts of the figure respectively.
- Figure 7 Illustration of the operations of abstraction ⁇ and diagrammatic reduction ⁇ with abstractions that include incomplete knowledge and restrictions. An example of the abstraction operation (on the left) and two example of reduction (center and right) are shown.
- an associative memory should be understood as an abstraction whose content is a set of abstract images and that can be read by a processing architecture.
- registration of an image should be understood as an operation of storing a concrete or abstract image in associative memory.
- recognition should be understood as the verification that a concrete or abstract image is contained in the report.
- recovery should be understood as the retribution of an image associated with a reference (concrete or abstract) image or "track” ⁇ tried or clue). It is possible to characterize information of different types, such as visual images, auditory images or other types of perception modalities, in terms a finite set of attributes with their respective values. For example, those of SIFT descriptors in the case of visual images (Lowe, 2004) or the frequency components of an acoustic image in a time segment.
- Attribute-value structures are the product of the interpretation of sensory information (e.g., acoustic, auditory, etc.) in relation to a particular mode of interpretation.
- sensory information e.g., acoustic, auditory, etc.
- visual sensations are stored in a "pixel buffer” (not interpreted) which can be considered as a syntactic descriptor of a particular scene.
- This descriptor can be processed by an interpretive algorithm (e.g. SIFT) and represented as a value attribute structure.
- SIFT interpretive algorithm
- said structure is associated with a concept
- said algorithm is an interpreter in relation to a conceptual domain (Proposition 1).
- An associative memory is a system to store, recognize or retrieve images from their attribute-value structures directly (Proposition 2).
- a descriptor corresponds to a mathematical function where the set of attributes is the domain and the set of values is the range (Proposition 3).
- Two or more discrete functions with the same domain are similar to the extent that the corresponding arguments of both functions have equal or similar values, for all arguments. In extreme cases two or more functions are identical if the corresponding arguments of both functions have the same value, for all arguments, and are significantly different if the values of the corresponding arguments differ significantly, for all arguments (Proposition 4 ).
- the range is the set of real numbers, it can be divided and normalized as a discrete set of levels, so that each descriptor is characterized as a function of attributes at levels (Proposition 5).
- the representation of a set of functions is defined as abstraction, where arguments with common values are represented in a shared way (ie, they use the same substrate as the representation medium) (Proposition 6).
- the informational content of an abstraction is proportional to the number of arguments with shared values. Consequently, abstractions have an associated entropy, which increases in inverse (logarithmic) relation to the number of arguments with common values.
- a concrete image is defined as the abstraction of a finite set of descriptors of an object or scene (e.g. visual, acoustic, etc.) (Proposition 8).
- An abstract image is defined as the abstraction of a set of concrete images of the same object or scene (Proposition 9).
- a discrete function can be represented in a rectangular grid where each column corresponds to an element of the domain and each line to an element of the range, and the functional relationship is characterized by a mark in the cell that intersects the column and corresponding line, for all columns (Proposition 10).
- the set of functions in a ra * n table can be listed as follows: Let f * be the function k in the enumeration, where k is a numeral of n digits in base consisting of
- the notation includes all discrete functions that can be represented in each table. If m ⁇ n, the one-to-one functions correspond to the permutations of the m objects in the range taken n (the cardinality of the domain) at the same time and the number of permutations is also the combinations
- Diagrammatic abstraction is defined as the superposition of two or more discrete functions with the same domain and range on the same grid. This operation is designated as " ⁇ ". If there are arguments of two or more functions with the same value, the abstraction captures this relationship directly with the mark in the corresponding cell.
- An example of the diagrammatic abstraction of two functions that share the same value for one of their arguments (ie, di) (Proposition 12) is shown in Figure 3.
- Every abstraction has an index or identifier that consists of a regular expression of n positions (ie, the cardinality of the domain), where each position includes the value of the corresponding argument if it is unique, or the disjunction of the values of the same argument, contributed for the functions that are included in the abstraction.
- n positions ie, the cardinality of the domain
- each position includes the value of the corresponding argument if it is unique, or the disjunction of the values of the same argument, contributed for the functions that are included in the abstraction.
- Figure 4 shows a abstraction produced by the abstraction produced in Figure 3 and a new function (Proposition 14).
- index abstraction in Figure 4 is less specific than the index of
- the structure of the indices naturally determines a hierarchical structure with the most general abstraction as the upper node and the particular functions in the lower nodes of the structure, with all the abstractions involved in the construction at intermediate levels (Proposition 15).
- ⁇ and ⁇ be two arbitrary abstractions.
- the informational content of an abstraction is greater while the abstraction is more specific and vice versa, so each abstraction has an associated entropy value.
- the entropy of an abstraction ⁇ is defined as the average of the indeterminacy of its arguments, as follows: Let the number of cells in the column BE the number of columns
- Figure 6 illustrates an entropy abstraction of 1.1462 applied to an entropy abstraction of 0.75, and the reduction produces an entropy abstraction of 0.5.
- a mark in a cell is interpreted as having the value associated with the column associated with the corresponding line
- a blank cell is interpreted as the argument associated with the column does not have the value associated with the line.
- the format can be extended to allow the expression of incomplete knowledge.
- a blank cell is interpreted as not knowing if the argument associated with the column has the value associated with the corresponding line, that is, the value of blank cells is not completely determined or is sub-specified (a cell with a mark is interpreted as the definitive relationship of the argument with its value, as the base case).
- restriction with B or X results in a sub-specification.
- the corresponding cell abstraction is not marked and its value can be either B or X.
- the abstraction and diagrammatic reduction with constraints and incomplete information are illustrated in Figure 7.
- the case a shows the abstraction of the ⁇ and ⁇ abstractions that involve both common and different values and constraints, where disjunctive values and common constraints propagate towards Up in abstraction.
- Case b illustrates the reduction ⁇ ( ⁇ ( ⁇ , ⁇ ), ⁇ ) that sub-specifies the abstraction ⁇ , which is not fully recovered. In this case the constraint that the argument di cannot have as a value of r4 is preserved, but the value m and the constraint of n are sub-specified in the reduction.
- Case c shows the opposite reduction ⁇ ( ⁇ ( ⁇ , ⁇ ), ⁇ ) resulting in the sub-specification of ⁇ , where the argument di is sub-specified for the value but the value rs and the constraint r ⁇ are preserved.
- Figure 7b also illustrates that the reduction operation may produce an abstraction that is less specific than both the "function" abstraction and the "argument” abstraction of a reduction, so that not only the abstraction but also the reduction may involve loss of information.
- the entropy of abstraction ⁇ is defined as follows:
- A is the empty string. For example, him
- Figure 7.a (above) is “res (4) Aval (5v7)” and the descriptor of ⁇ in the same figure (bottom right) is “res (3A4) Aval (7)".
- a partial function is represented by the conjunction of the negation of the identifiers of all the cells in the column, so the digit "0" is not used to designate arguments without value in the descriptor of the column that corresponds to the argument for which a value is not defined.
- An associative memory is defined as an abstraction whose content is a set of abstract images (in accordance with Proposition 9) and which can be read by a processing architecture. (Proposition 31)
- the registration of an image is the operation of storing a concrete or abstract image in associative memory; for this purpose, the operation of diagrammatic abstraction is used where associative memory is the function of abstraction and the image to be stored is the argument of abstraction.
- the output of a registration operation is the identifier of the corresponding image (Proposition 13). This identifier is You can associate externally with a name or a file whose content is a file with the specific visual or auditory image of the image stored in the memory or with the identifier of another image in another associative memory either of the same or of a modality different (Proposition 32).
- Recognition is the verification that a concrete or abstract image is contained in memory;
- the operation of diagrammatic reduction is used, where the associative memory is the function and the image to be recognized is the argument of the reduction respectively.
- the result of the operation is the image directly recognized, as well as its identifier, which can be associated with the identifier or the specific information associated with the image when it was originally registered (eg, the name of the object in the image or the file with the photo or video of the stored image) (Proposition 33).
- Recovery is the retribution of an image associated with a reference image (concrete or abstract) or "track” ⁇ tried or clue).
- the preferred association is the image that corresponds to the more specific abstraction it contains than the reference image.
- the recovered image can in turn be used as a track to recover another more general image.
- the image of a hand can be the clue to recover the image of an arm, which in turn can associate with the image of a person, etc.
- the output of an association operation is the identification of the recovered image, which can be associated with the identifier or the specific information associated with the image when it was originally registered (eg, the name of the object in the image or the file with the photo or video of the stored image), and can be used as a clue for a new association (Proposition 34).
- the associative motive memory of the present invention consists in a reticular arrangement of processing units in which each cell is a processor capable of performing a minimum set of instructions.
- the contents in this arrangement are represented as attribute attribute structures, where each column corresponds to an attribute of the represented object and each line to the value that said attribute has for the corresponding object.
- the memory register operation consists in applying the diagrammatic abstraction operation to the current content of the memory register with the content to be stored, and the result of said operation is written directly to the same memory register.
- the recognition operation consists in applying the diagrammatic reduction operation between the memory register and the readable content to be recognized.
- the recovery operation corresponds to the location of the content descriptor to be associated in the descriptor hierarchy that corresponds to the abstraction stored in memory, and in the recovery of the associated descriptors in the abstraction hierarchy.
- the memory is illustrated in Figure 1.
- the system contains four arrays of vertically aligned two-dimensional cells; Each cell of each array is directly connected to adjacent cells as indicated by the dashed lines in Figure 1. That is, the cells of the upper array (Auxiliary Register for function conversions to abstractions, in black) are fed directly to the cells corresponding to the adjacent lower arrangement (Entry / Exit Register, in green). In turn, the cells of this last register are connected to the corresponding cells of the Memory Register (in blue), which corresponds directly to the associative memory. Finally, the Work Register cells (in red) to the bottom are fed by the corresponding cells of the Memory Register, as well as the cells of the Entry / Exit Register directly.
- RA the Auxiliary Registry
- RI / O output input register the RI / O output input register
- RM Memory Register the RT Labor Register.
- Figure 1 Serial Input Record: This register is fed with functions or descriptors of concrete and / or abstract images that are directly abstracted in RA prior to initialization of the latter.
- This register is an interface for writing and / or reading concrete or abstract images directly as two-dimensional arrangements in the RI / O register.
- This record contains a memory with the identifiers of all the abstractions (concrete and abstract images) that have been added to the memory, because they have participated as inputs or outputs in the registration and recognition operations, as well as an associated time stamp to each of these identifiers.
- the output of this module consists of the identifier of the abstraction stored in a registration operation with its time stamp, or of the recognized image or the associated image in the recognition and recovery operations respectively, also with its time stamps.
- This module calculates and displays the entropy of the images whose identifier is stores in (3) and produces the value of the RM entropy at the end of each registration and recognition operation, as well as the difference between RM and RT at the end of a recognition operation (or the RM entropy difference caused by the recognition in case RT is dispensed with).
- Control Unit executes the program of control of the operations or steps of registration, recognition and retrieval of information, and sends the corresponding signals to the modules of the architecture involved in each of these operations.
- the Serial Entry Register in Figure 1 has the function of receiving individual descriptors, abstracting them in the Auxiliary Registry to create the representation of concrete and abstract images through the operation of diagrammatic abstraction, as defined in Definitions 1 and 5 (Propositions 16 and 26).
- This register reads one function or attribute-value relationship at the same time and abstracts it in the Auxiliary Register, prior initialization in Bs, until a representation of a concrete or abstract image in the Auxiliary Registration Once the input image is completed in the auxiliary register it is transferred to the input / output register to perform the registration operation as follows:
- the Parallel Input and Output Control Unit reads or writes a concrete or abstract image at the same time and abstracts it, prior initialization with Bs, in the Input / Output Register, as follows (Proposition 37 ):
- the registration operation consists of abstracting the associative memory (the function of abstraction) with the contents of the Entry and Exit Register (the argument of the abstraction) and writing the result of the operation directly into the Memory Register. This operation is carried out in parallel, as follows: As a result of the operation, the image identifier or saved abstraction is written as output of the image identifier processor with its corresponding time stamp.
- the recognition consists in verifying that an image in RI / 0 (i, j), constructed from its descriptors or directly, as described in Proposition 33, is contained in RM. This operation is performed by means of the operation of reduction of the RM content with the content of RI / O, as the function and the argument of the reduction respectively. If the reduction is applicable (Clause 1, Definition 4, Proposition 20, or Clause 1, Definition 6, Proposition 27): for all
- Time stamp is registered in the memory of image identifiers.
- the image identifier recognized in the RI / O register is also made available as an output of the image identifier processor, together with the time stamp of the original register, as well as the entropy difference between RM and RT, which is enable as output of the entropy processor (Proposition 39).
- the difference of RM entropies is calculated and made available before and after the recognition operation (Proposition 40).
- the recovery operation is defined as the selection of an image in memory associated with the input image in RI / O. Because the RM register contains all the images registered in the memory in an over-placed way (ie "confused"), these cannot be recovered, so it is necessary to register their IDs individually in the corresponding memory (Proposition 35 , module (3)) at the time of registration.
- This memory further guarantees that although it is possible for an image to degrade in memory due to a reduction operation, all the images that were entered into the memory are symbolically registered by their descriptors. Likewise, the time stamp associated with each image allows the most outgoing images to be identified recent, and this property can be used in specific association mechanisms.
- the association operation itself is carried out by comparing the identifier of the image "track” ⁇ test or cJue) with the identifiers of all stored images, taking into account the time stamp of the same, with a specific algorithm for the type of desired association, which is also defined in the processing and memory module of abstractions.
- a generic association for example, is to give back the less specific image that subsumes to the "track” image. This operation is verified directly from the analysis of both identifiers, since the conjunction of the "track” image must be contained within the conjunction of the image that subsumes it, for all columns.
- the recovery operation is independent of entropy and does not affect the memory status.
- the operation is concluded with the abstraction of the remunerated image (which is rewritten in RI / O) with the FM memory and recorded again in the memory of abstractions, with a stamp of updated time. This operation reinforces the memory of the association and guarantees that it is present in the current state. of RM memory.
- the identifier of the abstraction resulting from this last operation is registered in the memory of image identifiers, as well as the difference of entropies in RM before and after this last recording (Proposition 41).
- the associative memory system illustrated in Figure 1 and described in the present application can be simulated on a computer of the ordinary type with respect to the size of the array (ai, n) for specific applications, and is used as a module of a final application that it requires the storage, recognition or recovery of images or abstractions in one or more modalities.
- the system can be used in three different ways (Proposition 42):
- the memory system can also be implemented in an integrated circuit to be used as a module of a processing architecture; In this mode a parameter is defined to specify the number of memory units, including a standard memory to specify the cardinality of the domain and range of each unit, as well as an additional parameter to indicate if the corresponding memory unit is used to store a content only or a set of contents ⁇ Proposition 43).
- the memory system can also be implemented as a module of a general purpose process unit encapsulated in the same integrated circuit of said CPU;
- a parameter is defined to specify the number of memory units, including a standard memory to specify the cardinality of the domain and range of each unit, as well as an additional parameter to indicate if the corresponding memory unit is used to store a only content or a set of contents (Proposition 44).
- the memory can be implemented with or without the work register (Proposition 45).
Landscapes
- Information Retrieval, Db Structures And Fs Structures Therefor (AREA)
Abstract
The invention relates to an associative memory system for saving, recognising and returning contents represented as attribute-value structures, in which said structures are also the indices for directly accessing the memory. The aforementioned contents consist of acoustic or visual images or other information represented as discrete functions with finite domains, or families of finite abstractions or functions. The information is stored in a rectangular grid, in a parametric manner, for m attributes with n values. Each state of the grid represents one content or one abstraction and has a unique descriptor and an associated entropy, the definitions of which also form part of the present application. The mechanism is based on the operations of (a) diagrammatic abstraction, in order to record information in the memory, and (b) diagrammatic reduction in order to recognise and/or extract information from the memory, the definitions of which form part of the content of the present application. The invention also includes the logic structure of the memory and its control program. The memory can be simulated in an ordinary digital computer or constructed as an integrated circuit, either as part of a central processing unit or as an independent integrated circuit.
Description
SISTEMA DE MEMORIA ASOCIATIVA BASADA EN LA ABSTRACCIÓN DIAGRAMATICA DE CONTENIDOS ESPECIFICADOS COMO ESTRUCTURAS ASSOCIATIVE MEMORY SYSTEM BASED ON THE DIAGRAMIC ABSTRACTION OF CONTENTS SPECIFIED AS STRUCTURES
ATRIBUTO-VALOR CAMPO DE LA INVENCIÓN ATTRIBUTE-VALUE FIELD OF THE INVENTION
La presente invención se enmarca en el campo de los sistemas computacionales, en particular en el diseño de memorias para almacenar, reconocer y retribuir grandes cantidades de información, especialmente de carácter cualitativo, tales como escenas visuales o acústicas, o de otras modalidad de información, así como su relación con las memorias estándar de acceso directo y la unidad central de proceso. The present invention is framed in the field of computer systems, in particular in the design of memories for storing, recognizing and distributing large amounts of information, especially of a qualitative nature, such as visual or acoustic scenes, or other information modes, as well as its relationship with standard direct access memories and the central processing unit.
ANTECEDENTES BACKGROUND
Las memorias en sistemas de cómputo digitales del tipo ordinario de acceso directo (Random Access Memory o RAM) tienen una dirección asociada la cual se utiliza para escribir y leer contenidos de las mismas. Asimismo, para hacer comparaciones o cálculos con dichos contenidos, es necesario extraerlos de su registro de memoria y llevarlos a la unidad central de proceso donde se realiza la computación propiamente . The memories in digital computing systems of the ordinary type of direct access (Random Access Memory or RAM) have an associated address which is used to write and read contents thereof. Likewise, to make comparisons or calculations with said contents, it is necessary to extract them from their memory register and take them to the central processing unit where the computation is performed properly.
La utilización de memorias del tipo ordinario requiere de la definición de sistema de índices para registrar y retribuir contenidos, por lo que el proceso de almacenamiento o registro
y retribución de información involucra la conversión del contenido al Índice y viceversa; asimismo, si los contenidos de dos o más unidades de memoria están relacionados, dicha relación tiene que almacenarse e indexarse de manera explícita en una localidad de memoria adicional. The use of memories of the ordinary type requires the definition of index system to register and remunerate content, so the storage or registration process and information retribution involves the conversion of content to the Index and vice versa; also, if the contents of two or more memory units are related, said relationship has to be explicitly stored and indexed in an additional memory location.
La manera estándar de acceder contenidos de manera directa es a través de las llamadas llaves, esquemas o funciones de "hash". Estas funciones mapean la codificación de los contenidos, tal como se ingresan al sistema de cómputo, a localidades concretas de memoria. Sin embargo, estos esquemas constituyen una manera muy limitada de asociación ya que los argumentos de las funciones de hash son objetos sintácticos y no interpretaciones. The standard way to access content directly is through the so-called "hash" keys, schemes or functions. These functions map the coding of the contents, as they are entered into the computer system, to specific memory locations. However, these schemes constitute a very limited way of association since the arguments of the hash functions are syntactic objects and not interpretations.
En las memorias asociativas, por su parte, la referencia a un contenido es el contenido mismo. En dichas memorias asociativas las llaves de acceso son las interpretaciones o significados de las descripciones, por lo que los sistemas de memoria asociativa tienen un carácter esencialmente semántico. La diferencia entre las memorias del tipo estándar y las asociativas se ilustra cualitativamente mediante los esquemas de acceso correspondiente, como sigue: In associative memories, meanwhile, the reference to a content is the content itself. In these associative memories the access keys are the interpretations or meanings of the descriptions, so that the associative memory systems have an essentially semantic character. The difference between standard and associative type memories is qualitatively illustrated by the corresponding access schemes, as follows:
• Memoria RAM: Descriptor de la escena => Función de Hash => Dirección de Memoria
• Memoria Asociativa: Descriptor de la escena => Interpretación => Representación Semántica => Acceso a Memoria (Registro, Reconocimiento y recuperación) . Una caracteristica necesaria de las memorias asociativas es que las relaciones entre los contenidos almacenados se representen, ya sea de manera implícita o explícita, en el sustrato de la memoria, lo que permite que éstos sean accesibles directamente. Por esta razón y a diferencia de las memorias de acceso directo, las memorias asociativas no tienen registros individuales con direcciones específicas y la información se representa de manera distribuida, de tal manera que un contenido se pueda almacenar en varias unidades básicas y una unidad básica puede contribuir al almacenamiento de varios contenidos. Esta propiedad es la que permite la "asociatividad" en dicha clase de memorias. • RAM Memory: Scene Descriptor => Hash Function => Memory Address • Associative Memory: Descriptor of the scene => Interpretation => Semantic Representation => Access to Memory (Registration, Recognition and recovery). A necessary characteristic of associative memories is that the relationships between stored contents are represented, either implicitly or explicitly, in the memory substrate, which allows them to be directly accessible. For this reason and unlike direct access memories, associative memories do not have individual records with specific addresses and the information is represented in a distributed way, so that a content can be stored in several basic units and a basic unit can contribute to the storage of various contents. This property is what allows "associativity" in said class of memories.
Existen muy pocos antecedentes de memorias asociativas computacionales. Un esquema propuesto dentro del paradigma de las redes neuronales, por ejemplo, son las redes de Hopfield (1982) . Sin embargo el desempeño de estos sistemas es muy limitado y a la fecha no existen sistemas con aplicaciones prácticas para el almacenamiento de grandes cantidades de información. Otro antecedente son las memorias asociativas de carácter proposicional, como las redes semánticas y sistemas relacionados (Anderson y Bower, 1980) , pero éstas se refieren
a la naturaleza asociativa de los contenidos, que se almacenan usualmente en memorias de acceso directo del tipo ordinario, o se postulan como modelos teóricos de la memoria humana, pero no se refieren a la naturaleza asociativa del sustrato de memoria propiamente, como el sistema que se presenta en el presente documento. There is very little history of computational associative memories. A proposed scheme within the paradigm of neural networks, for example, is the Hopfield networks (1982). However, the performance of these systems is very limited and to date there are no systems with practical applications for storing large amounts of information. Another antecedent is associative memories of a propositional nature, such as semantic networks and related systems (Anderson and Bower, 1980), but these refer to the associative nature of the contents, which are usually stored in direct access memories of the ordinary type, or are postulated as theoretical models of human memory, but do not refer to the associative nature of the memory substrate itself, as the system that It is presented in this document.
SUMARIO DE XA INVENCIÓN SUMMARY OF XA INVENTION
La memoria asociativa motivo de la presente invención consiste en un arreglo reticular de unidades de procesamiento en las que cada celda es un procesador capaz de realizar un conjunto minimo de instrucciones. Este arreglo se ilustra como arreglo de memoria RM (Registro de Memoria) en la Figura 1. Los contenidos en este arreglo están representados como estructuras atributo valor, donde cada columna corresponde a un atributo del objeto representado y cada renglón al valor que tiene dicho atributo para el objeto correspondiente. The associative motive memory of the present invention consists in a reticular arrangement of processing units in which each cell is a processor capable of performing a minimum set of instructions. This arrangement is illustrated as an RM (Memory Record) memory arrangement in Figure 1. The contents in this arrangement are represented as attribute attribute structures, where each column corresponds to an attribute of the represented object and each line to the value of said attribute. for the corresponding object.
La operación de registro de memoria consiste en aplicar la operación de abstracción diagramática, definida abajo, al contenido actual del registro de memoria con el contenido a ser almacenado, y el resultado de dicha operación se escribe directamente en el mismo registro de memoria. Por esta razón la memoria asociativa guarda abstracciones de los contenidos que se registran de manera incremental. Cada estado de memoria y cada contenido a ser almacenado tienen asociado un identificador único. La operación de abstracción se aplica
también a dichos descriptores y la abstracción resultante tiene también un descriptor único. Consecuentemente, cada abstracción diagramática tiene una descripción dual en el dominio simbólico que se puede construir y utilizar un sistema de cómputo externo del tipo ordinario. The memory register operation consists in applying the diagrammatic abstraction operation, defined below, to the current content of the memory register with the content to be stored, and the result of said operation is written directly to the same memory register. For this reason the associative memory keeps abstractions of the contents that are recorded incrementally. Each memory state and each content to be stored have a unique identifier associated with it. The abstraction operation is applied also to these descriptors and the resulting abstraction also has a unique descriptor. Consequently, each diagrammatic abstraction has a dual description in the symbolic domain that an external computer system of the ordinary type can be constructed and used.
La operación de reconocimiento consiste en aplicar la operación de reducción diagramática, descrita abajo, entre el registro de memoria y el contenido a ser reconocido. Si dicha operación es exitosa el contenido fue almacenado de manera previa en la memoria, y en caso contrario el contenido es desconocido. The recognition operation consists in applying the diagrammatic reduction operation, described below, between the memory register and the content to be recognized. If this operation is successful, the content was previously stored in the memory, and otherwise the content is unknown.
La operación de recuperación corresponde con la localización del descriptor del contenido a ser asociado en la jerarquia de descriptores que corresponde con la abstracción almacenada en la memoria, y en la recuperación de los descriptores asociados en la jerarquia de abstracción. El esquema es bastante abierto y permite recuperar asociaciones tanto de contenidos más generales y más específicos del contenido a ser asociado, así como contenidos al mismo nivel de abstracción que se subordinen a contenidos generales comunes. The recovery operation corresponds to the location of the descriptor of the content to be associated in the hierarchy of descriptors that corresponds to the abstraction stored in memory, and in the recovery of the associated descriptors in the hierarchy of abstraction. The scheme is quite open and allows recovering associations of both more general and more specific content of the content to be associated, as well as contents at the same level of abstraction that are subordinated to common general contents.
La memoria es asociativa porque las estructuras atributo-valor que se utilizan para reconocer o retribuir contenidos
asociados son las mismas o semejantes a los contenidos almacenados originalmente. The memory is associative because the attribute-value structures that are used to recognize or reward content Associated are the same or similar to the content originally stored.
La operación de abstracción es destructiva por lo que las abstracciones contenidas en la memoria no son completamente reversibles además de que tienen un grado de indeterminación. Por lo mismo, en el presente sistema se define un valor de entropía para todos los contenidos almacenados en la memoria. El valor de la entropía se incrementa mientras mayor sea el número de contenidos almacenados, y hay un valor máximo de entropía que impone un límite práctico a la su capacidad, ya que arriba de dicho valor la memoria se satura y empieza a producir falsos positivos en las operaciones de reconocimiento y recuperación. The abstraction operation is destructive, so the abstractions contained in the memory are not completely reversible, in addition to having a degree of indeterminacy. Therefore, in this system an entropy value is defined for all the contents stored in the memory. The entropy value increases as the number of stored contents increases, and there is a maximum entropy value that imposes a practical limit on its capacity, since above that value the memory becomes saturated and begins to produce false positives in recognition and recovery operations.
La funcionalidad central de la memoria se apoya en un número de registros y funciones auxiliares, como se muestra en la Figura 1. En particular, la memoria tiene un registro de entrada/salida RI/O en el que se escriben tanto los contenidos que se registran en la memoria y se codifica si las operaciones de reconocimiento y recuperación son exitosas. The central functionality of the memory is supported by a number of registers and auxiliary functions, as shown in Figure 1. In particular, the memory has an RI / O input / output register in which both the contents that are written are written. they are recorded in memory and it is encrypted if the recognition and recovery operations are successful.
El dispositivo se puede construir en dos versiones diferentes; en la primera se incluye un registro de trabajo RT en el cual se escriben los resultados de la operación de reducción; en esta versión el registro de memoria RM no se altera en dicha
operación y la memoria es conservativa; en la segunda implementación no existe el registro de trabajo, y el resultado de la operación de reducción se escribe en el registro de memoria, por lo cual la memoria no es conservativa, ya que aunque el reconocimiento o la recuperación de un contenido refuerzan ese contenido leíble en la memoria, otros contenidos leíbles asociados se pueden degradar como resultado de dichas operaciones. La memoria comprende también un registro auxiliar RA para construir contenidos abstractos a partir de los descriptores básicos de una escena. Por ejemplo, una escena visual puede representarse mediante un conjunto relativamente grande de descriptores básicos, y el registro auxiliar permite construir la abstracción de dicho conjunto de descriptores, la cual corresponde con la representación de toda la escena. Esta abstracción se construye en el registro auxiliar y es el contenido que se registra, reconoce o asocia en el registro de memoria RM vía el registro de entrada/salida RI/O. The device can be built in two different versions; in the first one a work record RT is included in which the results of the reduction operation are written; in this version the RM memory record is not altered in that operation and memory is conservative; in the second implementation the work register does not exist, and the result of the reduction operation is written in the memory register, so the memory is not conservative, since although the recognition or recovery of a content reinforce that content readable in memory, other associated readable content may be degraded as a result of such operations. The memory also includes an auxiliary register RA to construct abstract contents from the basic descriptors of a scene. For example, a visual scene can be represented by a relatively large set of basic descriptors, and the auxiliary register allows to construct the abstraction of said set of descriptors, which corresponds to the representation of the whole scene. This abstraction is constructed in the auxiliary register and is the content that is registered, recognized or associated in the RM memory register via the RI / O input / output register.
El dispositivo tiene además una unidad para calcular y desplegar el valor de la entropía en el registro de memoria RM al término de una operación de registro y la diferencia de entropía en las operaciones de reconocimiento y asociación y hacer disponibles o desplegar estos valores a dispositivos externos a través de una ínterfase.
El dispositivo tiene además una unidad para determinar los identificadores de las abstracciones en la memoria y en el registro de entrada y salida en las operaciones de registro, reconocimiento y asociación para hacerlos disponibles a un dispositivo externo, a través de una interfase, y permitir la construcción de la jerarquía de identificadores, asi como la identificación de asociaciones, en una unidad de proceso y memoria del tipo ordinario, que esté conectada a la memoria asociativa a través de dicha inferíase. The device also has a unit to calculate and display the entropy value in the RM memory register at the end of a registration operation and the entropy difference in the recognition and association operations and make these values available or deployed to external devices. through an interphase. The device also has a unit to determine the identifiers of the abstractions in the memory and in the entry and exit register in the registration, recognition and association operations to make them available to an external device, through an interface, and allow the construction of the hierarchy of identifiers, as well as the identification of associations, in a unit of process and memory of the ordinary type, which is connected to associative memory through this inferred.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figura 1: Modelo conceptual del sistema de memoria asociativa. El sistema contiene cuatro arreglos bidimensionales paramétricos de tamaño m x n de unidades de proceso, alineados verticalmente, como sigue (el flujo de información se ilustra con flechas gruesas mientras que el de control con flechas delgadas) : Figure 1: Conceptual model of the associative memory system. The system contains four two-dimensional parametric arrays of size m x n of process units, aligned vertically, as follows (the information flow is illustrated with thick arrows while the control one with thin arrows):
REG. AUXILIAR CONV. FUNCIONES / ABSTRACCIONES (RA) REG. AUXILIARY CONV. FUNCTIONS / ABSTRACTIONS (RA)
REG. ENTRADA / SALIDA (RI/O) REGISTRO DE MEMORIA (RM) REG. INPUT / OUTPUT (RI / O) MEMORY RECORD (RM)
REGISTRO DE TRABAJO (RT)
El sistema contiene los siguientes registros y unidades de control adicionales: WORK RECORD (RT) The system contains the following additional records and control units:
REGISTRO ENTRADA SERIAL: Este registro se alimenta con funciones y/o descriptores de imágenes concretas y/o abstractas que se abstraen directamente en RA previa inicialización de éste último. SERIAL INPUT REGISTRATION: This register is fed with functions and / or descriptors of concrete and / or abstract images that are directly abstracted in RA prior to initialization of the latter.
UNIDAD DE CONTROL ENT/SAL PARALELA: Este registro es una interfase para escribir y/o leer imágenes concretas o abstractas directamente como arreglos bidimensionales en el registro RI/O. PARALLEL ENT / SAL CONTROL UNIT: This register is an interface to write and / or read concrete or abstract images directly as two-dimensional arrangements in the RI / O register.
PROCESADOR/MEMORIA IMÁGENES (IDs) . Este registro contiene una memoria con los identificadores de todas las abstracciones (imágenes concretas y abstractas) que se han agregado a la memoria, debido a que han participado como entradas o salidas en las operaciones de registro y reconocimiento, asi como una estampa de tiempo asociada a cada uno de estos identificadores. La salida de este módulo consiste en el identificador de la abstracción guardada en una operación de registro con su estampa de tiempo, o de la imagen reconocida o la imagen asociada en las operaciones de reconocimiento y recuperación respectivamente, también con sus estampas de tiempo.
PROCESADOR ENTROPÍA: Este módulo calcula y despliega la entropía de las imágenes cuyo identificador se almacena en el procesador de memoria de imágenes (IDs) y produce el valor de la entropía de RM al término de cada operación de registro y reconocimiento, así como la diferencia entre RM y RT al término de una operación de reconocimiento (o la diferencia de entropía de RM ocasionada por el reconocimiento en caso de que se prescinda de RT, como se indica en la Proposición 40) . PROCESSOR / MEMORY IMAGES (IDs). This record contains a memory with the identifiers of all the abstractions (concrete and abstract images) that have been added to the memory, because they have participated as inputs or outputs in the registration and recognition operations, as well as an associated time stamp to each of these identifiers. The output of this module consists of the identifier of the abstraction stored in a registration operation with its time stamp, or of the recognized image or the associated image in the recognition and recovery operations respectively, also with its time stamps. ENTROPY PROCESSOR: This module calculates and displays the entropy of the images whose identifier is stored in the image memory processor (IDs) and produces the value of the RM entropy at the end of each registration and recognition operation, as well as the difference between RM and RT at the end of a recognition operation (or the difference in RM entropy caused by recognition if RT is dispensed with, as indicated in Proposition 40).
UNIDAD DE CONTROL. Este módulo ejecuta el programa de control de las operaciones o pasos de registro, reconocimiento y recuperación de información, y envía las señales correspondientes a los módulos de la arquitectura involucrados en cada una de estas operaciones. CONTROL UNIT. This module executes the program of control of the operations or steps of registration, recognition and retrieval of information, and sends the corresponding signals to the modules of the architecture involved in each of these operations.
Figura 2: Representación diagramática y enumeración de funciones discretas. Se muestra el formato básico de representación de una función discreta como estructura atributo valor, donde las columnas representan los argumentos y los renglones los valores correspondientes. Se muestra también el identificador único para cada función así como la enumeración de todas las funciones para n argumentos con m posibles valores discretos.
Figura 3: Ilustración de la operación de abstracción diagramática λ básica. Los argumentos de la operación (con la función y argumento a la izquierda y derecha respectivamente) y la abstracción resultante se muestran en las partes inferior y superior de la figura respectivamente. Figure 2: Diagrammatic representation and enumeration of discrete functions. The basic representation format of a discrete function is shown as the attribute value structure, where the columns represent the arguments and the corresponding value lines. It also shows the unique identifier for each function as well as the enumeration of all functions for n arguments with m possible discrete values. Figure 3: Illustration of the basic λ diagrammatic abstraction operation. The arguments of the operation (with the function and argument to the left and right respectively) and the resulting abstraction are shown in the lower and upper parts of the figure respectively.
Figura 4: Ilustración de la operación de abstracción diagramática λ compuesta. Los argumentos de la operación (con la función y argumento a la izquierda y derecha respectivamente) y la abstracción resultante se muestra en las partes inferior y superior de la figura respectivamente. Figure 4: Illustration of the composite λ diagrammatic abstraction operation. The arguments of the operation (with the function and argument to the left and right respectively) and the resulting abstraction are shown in the lower and upper parts of the figure respectively.
Figura 5: Ilustración de la operación de reducción diagramática β. Se muestran dos ejemplos complementarios de dicha operación. Los argumentos de la operación (con la función y argumento a la izquierda y derecha respectivamente) y la función resultante de dicha operación se muestra en las partes superior e inferior de la figura respectivamente. Figura 6: Ilustración de la operación de reducción diagramática β entre abstracciones. Los argumentos de la operación (con la función y argumento a la izquierda y derecha respectivamente) y la abstracción resultante se muestran en las partes superior e inferior de la figura respectivamente.
Figura 7: Ilustración de las operaciones de abstracción λ y de reducción diagramática β con abstracciones que incluyen conocimiento incompleto y restricciones. Se muestra un ejemplo de la operación de abstracción (a la izquierda) y dos ejemplo de reducción (centro y derecha) . Figure 5: Illustration of the diagrammatic reduction operation β. Two complementary examples of this operation are shown. The arguments of the operation (with the function and argument to the left and right respectively) and the function resulting from said operation are shown in the upper and lower parts of the figure respectively. Figure 6: Illustration of the operation of diagrammatic reduction β between abstractions. The arguments of the operation (with the function and argument to the left and right respectively) and the resulting abstraction are shown in the upper and lower parts of the figure respectively. Figure 7: Illustration of the operations of abstraction λ and diagrammatic reduction β with abstractions that include incomplete knowledge and restrictions. An example of the abstraction operation (on the left) and two example of reduction (center and right) are shown.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Definiciones Definitions
Para propósitos de la presente invención, una memoria asociativa se debe entender como una abstracción cuyo contenido es un conjunto de imágenes abstractas y que puede ser leible por una arquitectura de procesamiento. For purposes of the present invention, an associative memory should be understood as an abstraction whose content is a set of abstract images and that can be read by a processing architecture.
Para propósitos de la presente invención, registro de una imagen se debe entender como una operación de almacenar una imagen concreta o abstracta en la memoria asociativa For purposes of the present invention, registration of an image should be understood as an operation of storing a concrete or abstract image in associative memory.
Para propósitos de la presente invención, reconocimiento se debe entender como la verificación de que una imagen concreta o abstracta está contenida en la memoria For purposes of the present invention, recognition should be understood as the verification that a concrete or abstract image is contained in the report.
Para propósitos de la presente invención, recuperación se debe entender como la retribución de una imagen asociada a una imagen (concreta o abstracta) de referencia o "pista" {probé o clue) .
Es posible caracterizar informaciones de diferentes tipos, tales como imágenes visuales, imágenes auditivas o de otro tipo de modalidades de la percepción, en términos un conjunto finito de atributos con sus respectivos valores. Por ejemplo, los de descriptores SIFT para el caso de imágenes visuales (Lowe, 2004) o los componentes de frecuencia de una imagen acústica en un segmento de tiempo. For purposes of the present invention, recovery should be understood as the retribution of an image associated with a reference (concrete or abstract) image or "track" {tried or clue). It is possible to characterize information of different types, such as visual images, auditory images or other types of perception modalities, in terms a finite set of attributes with their respective values. For example, those of SIFT descriptors in the case of visual images (Lowe, 2004) or the frequency components of an acoustic image in a time segment.
Las estructuras atributo-valor son el producto de la interpretación de la información sensorial (e.g., acústica, auditiva, etc.) en relación a un modo de interpretación particular. Por ejemplo, las sensaciones visuales se almacena en un "buffer de pixels" (no interpretado) el cual se puede considerar como un descriptor sintáctico de una escena particular. Este descriptor puede ser procesado por un algoritmo interpretativo (e.g. SIFT) y representado como una estructura atributo valor. Si, dicha estructura está asociada a un concepto, dicho algoritmo es un intérprete en relación a un dominio conceptual (Proposición 1) . Attribute-value structures are the product of the interpretation of sensory information (e.g., acoustic, auditory, etc.) in relation to a particular mode of interpretation. For example, visual sensations are stored in a "pixel buffer" (not interpreted) which can be considered as a syntactic descriptor of a particular scene. This descriptor can be processed by an interpretive algorithm (e.g. SIFT) and represented as a value attribute structure. Yes, said structure is associated with a concept, said algorithm is an interpreter in relation to a conceptual domain (Proposition 1).
Una memoria asociativa es un sistema para almacenar, reconocer o recuperar imágenes a partir de sus estructuras atributo- valor directamente (Proposición 2) .
Un descriptor corresponde con una función matemática donde el conjunto de atributos es el dominio y el conjunto de valores el rango (Proposición 3) . Dos o más funciones discretas con el mismo dominio son similares en la medida en que los argumentos correspondientes de ambas funciones tengan valores iguales o similares, para todos los argumentos. En los casos extremos dos o más funciones son idénticas si los argumentos correspondientes de ambas funciones tienen el mismo valor, para todos los argumentos, y son significativamente diferentes si los valores de los argumentos correspondientes difieren de manera significativa, para todos los argumentos (Proposición 4). En caso de que el rango sea el conjunto de los números reales, éste se puede dividir y normalizar como un conjunto discreto de niveles, de tal forma que cada descriptor se caracteriza como una función de atributos a niveles (Proposición 5) . Se definen como abstracción a la representación de un conjunto de funciones, donde los argumentos con valores comunes se representan de manera compartida (i.e., utilizan el mismo sustrato del medio de representación) (Proposición 6) . El contenido informacional de una abstracción es proporcional al número de argumentos con valores compartidos.
Consecuentemente, las abstracciones tienen una entropia asociada, la cual se incrementa en relación inversa ( logaritmica) al número de argumentos con valores comunes. Existe una cota superior a la entropia de una abstracción para un conjunto finito de funciones, el cual corresponde al caso en que ninguna función en la abstracción comparte ninguno de sus valores (Proposición 7) . An associative memory is a system to store, recognize or retrieve images from their attribute-value structures directly (Proposition 2). A descriptor corresponds to a mathematical function where the set of attributes is the domain and the set of values is the range (Proposition 3). Two or more discrete functions with the same domain are similar to the extent that the corresponding arguments of both functions have equal or similar values, for all arguments. In extreme cases two or more functions are identical if the corresponding arguments of both functions have the same value, for all arguments, and are significantly different if the values of the corresponding arguments differ significantly, for all arguments (Proposition 4 ). If the range is the set of real numbers, it can be divided and normalized as a discrete set of levels, so that each descriptor is characterized as a function of attributes at levels (Proposition 5). The representation of a set of functions is defined as abstraction, where arguments with common values are represented in a shared way (ie, they use the same substrate as the representation medium) (Proposition 6). The informational content of an abstraction is proportional to the number of arguments with shared values. Consequently, abstractions have an associated entropy, which increases in inverse (logarithmic) relation to the number of arguments with common values. There is a higher level than the entropy of an abstraction for a finite set of functions, which corresponds to the case in which no function in the abstraction shares any of its values (Proposition 7).
Una imagen concreta se define como la abstracción de un conjunto finito de descriptores de un objeto o escena (e.g. visual, acústica, etc.) (Proposición 8). A concrete image is defined as the abstraction of a finite set of descriptors of an object or scene (e.g. visual, acoustic, etc.) (Proposition 8).
Una imagen abstracta se define como la abstracción de un conjunto de imágenes concretas del mismo objeto o escena (Proposición 9) . An abstract image is defined as the abstraction of a set of concrete images of the same object or scene (Proposition 9).
Teoría da la abstracción y reducción diagramáti ca Theory of abstraction and reduction diagrammatic
Una función discreta se puede representar en una retícula rectangular donde cada columna corresponde a un elemento del dominio y cada renglón a un elemento del rango, y la relación funcional se caracteriza por una marca en la celda que intersecta a la columna y renglón correspondiente, para todas las columnas (Proposición 10) . El conjunto de funciones en una tabla de ra * n se puede enumerar como sigue: Sea f* la función k en la enumeración,
donde k es un numeral de n dígitos en base compuesto por
A discrete function can be represented in a rectangular grid where each column corresponds to an element of the domain and each line to an element of the range, and the functional relationship is characterized by a mark in the cell that intersects the column and corresponding line, for all columns (Proposition 10). The set of functions in a ra * n table can be listed as follows: Let f * be the function k in the enumeration, where k is a numeral of n digits in base consisting of
la concatenación del índice i de cada columna, tal que no está definido
the concatenation of the index i of each column, such that it is not defined
entonces so
Por ejemplo, la tabla en la Figura 2 muestra la representación de la función total fun donde n = 4 and m = 7. For example, the table in Figure 2 shows the representation of the total fun function where n = 4 and m = 7.
Todas las funciones totales se pueden identificar fácilmente en esta representación ya que no contienen Os incluidos en sus índices. El número de funciones parciales y totales que se pueden representar en una tabla de La notación
All total functions can be easily identified in this representation since they do not contain Os included in their indexes. The number of partial and total functions that can be represented in a Notation table
permite identificar directamente las funciones constantes ya que todos los dígitos del índice son el mismo, y también las funciones uno a uno, ya que todos los dígitos del índice son diferentes. Dado que m, n son enumerables, la notación incluye a todas las funciones discretas que se pueden representar en cada tabla. Si m ≥ n, las funciones uno-a-uno corresponden con las permutaciones de los m objetos en el rango tomados n (la cardinalidad del dominio) a la vez y el número de permutaciones es asimismo, las combinaciones
allows to identify the constant functions directly since all the digits of the index are the same, and also the functions one by one, since all the digits of the index are different. Since m, n are enumerable, the notation includes all discrete functions that can be represented in each table. If m ≥ n, the one-to-one functions correspond to the permutations of the m objects in the range taken n (the cardinality of the domain) at the same time and the number of permutations is also the combinations
corresponden con las funciones cuyos índices incluyen los mismos dígitos exactamente, y el número de combinaciones es
Se define como abstracción diagramática a la superposición de dos o más funciones discretas con el mismo dominio y rango sobre la misma retícula. Esta operación se designa como "λ". Si hay argumentos de dos o más funciones con el mismo valor, la abstracción captura esta relación de manera directa con la marca en la celda correspondiente. En la Figura 3 se muestra un ejemplo de la abstracción diagramática de dos funciones que comparten el mismo valor para uno de sus argumentos (i.e., di) (Proposición 12) . correspond to the functions whose indexes include the exact same digits, and the number of combinations is Diagrammatic abstraction is defined as the superposition of two or more discrete functions with the same domain and range on the same grid. This operation is designated as "λ". If there are arguments of two or more functions with the same value, the abstraction captures this relationship directly with the mark in the corresponding cell. An example of the diagrammatic abstraction of two functions that share the same value for one of their arguments (ie, di) (Proposition 12) is shown in Figure 3.
Toda abstracción tiene un índice o identificador que consiste de una expresión regular de n posiciones (i.e., la cardinalidad del dominio) , donde cada posición incluye el valor del argumento correspondiente si éste es único, o la disyunción de los valores del mismo argumento, contribuidos por las funciones que se incluyen en la abstracción. Por ejemplo, en el índice de la abstracción de la Figura 3 es " (1+2) (2+6) 4 (5+7) ". El índice de una función es simplemente el índice de una abstracción en la que todos los argumentos tienen un solo valor (Proposición 13) . Every abstraction has an index or identifier that consists of a regular expression of n positions (ie, the cardinality of the domain), where each position includes the value of the corresponding argument if it is unique, or the disjunction of the values of the same argument, contributed for the functions that are included in the abstraction. For example, in the index of the abstraction of Figure 3 is "(1 + 2) (2 + 6) 4 (5 + 7)". The index of a function is simply the index of an abstraction in which all arguments have only one value (Proposition 13).
Las abstracciones producidas por la operación λ se pueden utilizar de manera recurrente en la construcción de abstracciones más complejas. En la Figura 4 se muestra una
abstracción producida por la abstracción producida en la Figura 3 y una nueva función (Proposición 14) . Abstractions produced by the λ operation can be used on a recurring basis in the construction of more complex abstractions. Figure 4 shows a abstraction produced by the abstraction produced in Figure 3 and a new function (Proposition 14).
Los Índices de abstracciones superiores son sub- especificaciones de abstracciones inferiores y viceversa. Por ejemplo, el índice la abstracción en la Figura 4, es menos específico que el índice de
Indices of higher abstractions are sub-specifications of lower abstractions and vice versa. For example, the index abstraction in Figure 4, is less specific than the index of
las disyunciones de las dos últimas posiciones. La estructura de los índices determina de manera natural una estructura jerárquica con la abstracción más general como nodo superior y las funciones particulares en los nodos inferiores de la estructura, con todas las abstracciones involucradas en la construcción en los niveles intermedios (Proposición 15) . the disjunctions of the last two positions. The structure of the indices naturally determines a hierarchical structure with the most general abstraction as the upper node and the particular functions in the lower nodes of the structure, with all the abstractions involved in the construction at intermediate levels (Proposition 15).
Sean Γφ y Γψ dos abstracciones arbitrarias. La operación de abstracción λ (Γφ, Γψ) , donde Γφ es la función de la abstracción y Γψ el argumento de la abstracción, se define como la disyunción inclusiva entre las celdas correspondientes en las tablas respectivas, es decir:Let Γφ and Γψ be two arbitrary abstractions. The abstraction operation λ (Γφ, Γψ), where Γφ is the function of abstraction and Γψ the argument of abstraction, is defined as the inclusive disjunction between the corresponding cells in the respective tables, that is:
definición 1. En la tabla X y B indican si la celda correspondiente está "marcada" o "en blanco" respectivamente (Proposición 16) .
Definition 1. In Table X and B they indicate whether the corresponding cell is "marked" or "blank" respectively (Proposition 16).
DEFINICIÓN 1: ABSTRACCIÓN DIAGRÁMATICA DEFINITION 1: DIAGRAMMATIC ABSTRACTION
El contenido inforraacional de una abstracción es mayor mientras la abstracción es más especifica y viceversa, por lo que cada abstracción tiene un valor de entropía asociado. La entropía de una abstracción Γ se define como el promedio de la indeterminación de sus argumentos, como sigue: Sea VÍ el número de celdas en la columna el número de columnas
The informational content of an abstraction is greater while the abstraction is more specific and vice versa, so each abstraction has an associated entropy value. The entropy of an abstraction Γ is defined as the average of the indeterminacy of its arguments, as follows: Let the number of cells in the column BE the number of columns
(i.e., argumentos) en la abstracción Γ. En caso de que la función no tenga un valor definido para el argumento i (i.e., v¿ = 0) XÍ = 1. La entropía e(T) o valor de indeterminación de la abstracción Γ, se define como sigue:
(ie, arguments) in abstraction Γ. In case the function does not have a defined value for the argument i (ie, v¿ = 0) XÍ = 1. The entropy e (T) or indeterminacy value of the abstraction Γ, is defined as follows:
DEFINICIÓN 2: ENTROPÍA DE UNA ABSTRACCIÓN Por ejemplo, el valor de la entropía para el caso de la Figura 3 es Θ(ΓΑΒ«>) = 0.75. En caso de que la abstracción Γ esté completamente determinada (i.e., el objeto es una función básica) la entropía e(T) = 0. Asimismo hay un valor máximo
para la abstracción de funciones que no comparten ninguno de sus argumentos; por ejemplo, en el caso de dos funciones con 4 argumentos este valor es 1. Toda tabla tiene un valor máximo de entropia para el caso en que todas las celdas estén marcadas; por ejemplo, en el caso de la Figura 3 éste es 2.8073. (Proposición 17). DEFINITION 2: ENTROPY OF AN ABSTRACTION For example, the entropy value for the case of Figure 3 is Θ (ΓΑΒ «>) = 0.75. In case the abstraction Γ is completely determined (ie, the object is a basic function) the entropy e (T) = 0. There is also a maximum value for the abstraction of functions that do not share any of their arguments; for example, in the case of two functions with 4 arguments this value is 1. Every table has a maximum entropy value for the case in which all the cells are marked; for example, in the case of Figure 3 this is 2.8073. (Proposition 17).
Se define como reducción (o aplicación funcional) diagramática, designada como "β" . Sean
tres abstracciones tales que o simplementeIt is defined as reduction (or functional application) diagrammatic, designated as "β". Sean three abstractions such that or simply
= Γφ' , donde Γφ se designa como la función, como Γψ el argumento como el valor de la reducción. La operación β
= Γφ ', where Γφ is designated as the function, as Γψ the argument as the value of the reduction. The operation β
es la operación inversa de la abstracción diagramática, tal que
donde Γφ' es la abstracción más especifica contenida o subsumida en que a su vez
it is the inverse operation of diagrammatic abstraction, such that where Γφ 'is the most specific abstraction contained or subsumed in which in turn
subsume a Γφ. , como se especifica en la definición 3. En caso de que las abstracciones involucradas sean completamente reversible y el proceso no involucre pérdida de información Γφ = Γφ' . (Proposición 18). subsume to Γφ. , as specified in definition 3. In case the abstractions involved are completely reversible and the process does not involve loss of information Γφ = Γφ '. (Proposition 18).
Los casos a y c en la definición 3 muestran que la operación de reducción no es deterministica. En el caso a la marca en la celda se aporta por las celdas
Cases a and c in definition 3 show that the reduction operation is not deterministic. In the case the mark in the cell is contributed by the cells
lo que la marca se debe preservar en la reducción; sin embargo, en el caso c, la marca en se aporta
what the brand should be preserved in the reduction; however, in case c, the mark on is provided
por la abstracción Γ por lo que se debe extraer en la
by abstraction Γ so it must be extracted in the
reducción. Adicionalmente, para que la reducción sea aplicable Γψ de estar contenida dentro de (Proposición 19)
reduction. Additionally, for the reduction to be applicable Γψ if contained within (Proposition 19)
Con estas consideraciones/ se define
como la abstracción más especifica tal que De acuerdo con
With these considerations / defined as the most specific abstraction such that according to
esto, "extrae" el mayor número posible de this "extracts" as many as possible from
en la reducción, siempre y cuando no se elimine ninguna X que estuviera ya contenida tanto en Γφ como Γψ en la construcción original de Esta operación (extraer el mayor número
in the reduction, as long as no X is removed that was already contained in both Γφ and original in the original construction of this operation (extract the largest number
posible de marcas de Γφ) se define operativamente como la diferencia entre las columnas para todas
possible of marcas) marks is defined operationally as the difference between the columns for all
las columnas i. Sin embargo, si todas las celdas en ambas columnas tienen el mismo valor the columns i. However, if all cells in both columns have the same value
entonces la reducción es la misma columna: Then the reduction is the same column:
operación de reducción β se define como sigue:
Definición 4: Reducción o aplicación funcional β reduction operation is defined as follows: Definition 4: Reduction or functional application
1. Condición de aplicación: Para todas las celdas i1. Application condition: For all cells i
2. Regla de Reducción: Para todas las columnas i si Γφ(ί) = Γψ(ι) entonces en caso contrario,
2. Reduction Rule: For all columns i if Γφ (ί) = Γψ (ι) then otherwise,
diferencia entre las columnas) . La operación de reducción se ilustra en la Figura 5. Este ejemplo es reversible y las dos funciones involucradas en la construcción de la abstracción en la Figura 3 se recuperan completamente (Proposición 20) . difference between the columns). The reduction operation is illustrated in Figure 5. This example is reversible and the two functions involved in the construction of the abstraction in Figure 3 are fully recovered (Proposition 20).
La abstracción de una abstracción consigo misma es la misa abstracción, y la reducción de una abstracción consigo misma es también la misma abstracción, y consecuentementeThe abstraction of an abstraction with itself is the abstraction mass, and the reduction of an abstraction with itself is also the same abstraction, and consequently
columnas la reducción de una abstracción consigo misma produciría la abstracción vacia, columns reducing an abstraction with itself would produce empty abstraction,
(Proposición 21) . (Proposition 21).
Las operaciones de abstracción y reducción no son reversibles en todos los casos; esto se debe al no-determinismo en la
reducción (i.e., casos a y en la definición 3); por
Abstraction and reduction operations are not reversible in all cases; This is due to non-determinism in the reduction (ie, cases a and in definition 3); by
ejemplo, si entonces example yes then
se satisface. (Proposición 22) It is satisfied. (Proposition 22)
La reducción de una abstracción con otra abstracción contenida en la primera resulta en una abstracción más especifica o directamente en una función. Asimismo, la abstracción resultante de la reducción tiene un contenido informativo mayor que la abstracción reducida y subsecuentemente un valor de entropía menor; es decir: si entonces
The reduction of an abstraction with another abstraction contained in the first results in a more specific abstraction or directly in a function. Likewise, the abstraction resulting from the reduction has an informative content greater than the reduced abstraction and subsequently a lower entropy value; that is to say: yes then
Por ejemplo, la Figura 6 ilustra una abstracción con entropía de 1.1462 aplicada a una abstracción con entropía de 0.75, y la reducción produce una abstracción con entropía de 0.5. (Proposición 23) For example, Figure 6 illustrates an entropy abstraction of 1.1462 applied to an entropy abstraction of 0.75, and the reduction produces an entropy abstraction of 0.5. (Proposition 23)
Hasta este punto se ha asumido que se tiene un conocimiento completo de las abstracciones representadas en la retícula: una marca en una celda se interpreta como que el argumento asociado a la columna tiene el valor asociado al renglón correspondiente, y una celda en blanco se interpreta como que el argumento asociado a la columna no tiene el valor asociado al renglón. Sin embargo, el formato se puede extender para
permitir la expresión de conocimiento incompleto. En esta extensión una celda en blanco se interpreta como que no se sabe si el argumento asociado a la columna tiene el valor asociado al renglón correspondiente, es decir, el valor de celdas en blanco está no está completamente determinado o está sub-especificado (una celda con una marca se interpreta como la relación definitiva del argumento con su valor, como el caso base) . Esta condición no se refiere a que el valor de un argumento no esté definido ya que en éste último caso el conocimiento es completo, ni tampoco que todas las celdas de la columna estén marcadas, ya que esto expresa la disyunción de todos los valores posibles para el argumento correspondiente (Proposición 24) . En este nuevo escenario es posible especificar que un argumento de una función o una abstracción no puede tomar cierto valor o valores; es decir, es posible especificar restricciones. Para este efecto extendemos la notación con el símbolo de tal forma que una celda con este símbolo se interpreta como que el argumento asociado a la columna no puede tomar el valor asociado al renglón de la celda correspondiente (Proposición 25) . Up to this point it has been assumed that there is complete knowledge of the abstractions represented in the grid: a mark in a cell is interpreted as having the value associated with the column associated with the corresponding line, and a blank cell is interpreted as the argument associated with the column does not have the value associated with the line. However, the format can be extended to allow the expression of incomplete knowledge. In this extension a blank cell is interpreted as not knowing if the argument associated with the column has the value associated with the corresponding line, that is, the value of blank cells is not completely determined or is sub-specified (a cell with a mark is interpreted as the definitive relationship of the argument with its value, as the base case). This condition does not mean that the value of an argument is not defined since in the latter case the knowledge is complete, nor that all the cells in the column are marked, since this expresses the disjunction of all possible values for the corresponding argument (Proposition 24). In this new scenario it is possible to specify that an argument of a function or an abstraction cannot take a certain value or values; that is, it is possible to specify restrictions. For this purpose we extend the notation with the symbol in such a way that a cell with this symbol is interpreted as the argument associated with the column cannot take the value associated with the corresponding cell line (Proposition 25).
La operación de abstracción diagramática con restricciones y conocimiento incompleto extiende a la definición 1 con la definición 5, como sigue (Proposición 26) :
Definición 5: The operation of diagrammatic abstraction with restrictions and incomplete knowledge extends to definition 1 with definition 5, as follows (Proposition 26): Definition 5:
1. Si entonces1. Yes then
preservan en abstracciones) . preserve in abstractions).
restricción con B o X resulta en una sub-especificación. En este caso la abstracción la celda correspondiente no se marca y su valor puede ser ya sea B o X. restriction with B or X results in a sub-specification. In this case the corresponding cell abstraction is not marked and its value can be either B or X.
La introducción de restricciones e información incompleta involucra varias consideraciones para la definición de la reducción diagramática; en particular, la introducción de B y por la operación de abstracción, de acuerdo con la definición 5, incrementa el no-determinismo de la reducción. En el caso de que la abstracción a ser reducida tenga una celda marcada con la reducción debe preservar la restricción; sin embargo, una celda con B en una abstracción se puede producir por los tres tipos de valores (X, B y "-") como consecuencia de la cláusula (2) de la definición 5, por lo que una celda marcada como B en la abstracción a ser reducida, se marca también como B en la reducción correspondiente. Es decir, en la reducción con restricciones e información incompleta se escoge a la abstracción menos especifica que garantiza que la reducción es conservativa (no
se sobre-especifica) . Con estas consideraciones se extiende la definición 4 para de la reducción diagramática β para
The introduction of restrictions and incomplete information involves several considerations for the definition of diagrammatic reduction; in particular, the introduction of B and by the operation of abstraction, according to definition 5, increases the non-determinism of the reduction. In the event that the abstraction to be reduced has a cell marked with the reduction, it must preserve the restriction; however, a cell with B in an abstraction can be produced by the three types of values (X, B and "-") as a consequence of clause (2) of definition 5, so a cell marked as B in the abstraction to be reduced, is also marked as B in the corresponding reduction. That is, in the reduction with restrictions and incomplete information the less specific abstraction is chosen that guarantees that the reduction is conservative (not is over-specified). With these considerations, definition 4 of the diagrammatic reduction β for
el caso en que hay al menos una restricción ya sea en la columna Γφ(i) o la columna En caso de que las columnas
the case in which there is at least one restriction either in column Γφ (i) or column In case the columns
sólo contengan Xs o Bs se aplica la definición 4 directamente. Only contain Xs or Bs, definition 4 applies directly.
Definición 6: Definition 6:
1. Condición de aplicación: Para todas las celdas i, j, si
entonces una X en una
1. Application condition: For all cells i, j, yes then an X in one
celda de una abstracción no puede ser la abstracción de una restricción) y para todas las celdas i, j, si r cell of an abstraction cannot be the abstraction of a constraint) and for all cells i, j, if r
ser la abstracción de restricciones) . 2. Regla de Reducción: be the abstraction of restrictions). 2. Reduction Rule:
La abstracción y reducción diagramática con restricciones e información incompleta se ilustran en la Figura 7. El caso a muestra la abstracción de las abstracciones Γφ y Γψ que involucran tanto valores como restricciones comunes como diferentes, donde los valores disyuntivos y las restricciones comunes se propagan hacia arriba en la abstracción. El caso b ilustra la reducción β(λ(Γφ, Γψ) , Γφ) que sub-especifica a la abstracción Γψ, que no se recupera completamente. En este caso la restricción que el argumento di no puede tener como valor a r4 se preserva, pero el valor m y la restricción de n se sub- especifican en la reducción. El caso c muestra la reducción opuesta β(λ(Γφ, Γψ) , Γψ) que resulta en la sub-especificación de Γφ, donde el argumento di se sub-especifica para el valor
pero el valor rs y la restricción r< se preservan. The abstraction and diagrammatic reduction with constraints and incomplete information are illustrated in Figure 7. The case a shows the abstraction of the Γφ and Γψ abstractions that involve both common and different values and constraints, where disjunctive values and common constraints propagate towards Up in abstraction. Case b illustrates the reduction β (λ (Γφ, Γψ), Γφ) that sub-specifies the abstraction Γψ, which is not fully recovered. In this case the constraint that the argument di cannot have as a value of r4 is preserved, but the value m and the constraint of n are sub-specified in the reduction. Case c shows the opposite reduction β (λ (Γφ, Γψ), Γψ) resulting in the sub-specification of Γφ, where the argument di is sub-specified for the value but the value rs and the constraint r <are preserved.
La Figura 7b también ilustra que la operación de reducción puede producir una abstracción que es menos especifica que tanto la abstracción "función" y la abstracción "argumento" de una reducción, por lo que no sólo la abstracción sino también la reducción pueden involucrar pérdida de información. Figure 7b also illustrates that the reduction operation may produce an abstraction that is less specific than both the "function" abstraction and the "argument" abstraction of a reduction, so that not only the abstraction but also the reduction may involve loss of information.
Seria posible dar una definición más informativa de la reducción con restricciones e información incompleta, tal que la reducción de una abstracción con ella misma resultara en la misma abstracción, aún si hubiera restricciones involucradas. Sin embargo, esta definición no seria conservativa o válida.
Esto se puede apreciar también en la figura 7, donde aunque Γφ ≠ Γψ, la abstracciónIt would be possible to give a more informative definition of reduction with restrictions and incomplete information, such that reducing an abstraction with itself would result in the same abstraction, even if there were restrictions involved. However, this definition would not be conservative or valid. This can also be seen in Figure 7, where although Γφ ≠ Γψ, abstraction
Γφ) = Γφ, pero la reducción alternativaΓφ) = Γφ, but the alternative reduction
sobre-especificaria Γψ (ya que se estipularla que el argumento di tiene el valor de rs pero también que tiene la restricción sobre r3) . Por lo mismo, se adopta la definición más conservativa de reducción para garantizar que el sistema sea válido (Proposición 27) . La introducción de información incompleta y restricciones cambia la entropía de las abstracciones. En este caso las celdas marcadas como Bs expresan información indeterminada con el consecuente incremento en la entropía, en conjunto con el incremento de entropía debido a las celdas marcadas con X. Por su parte, las restricciones constituyen información completamente determinada por lo que no incrementan a la entropía. Con base en estas consideraciones la entropía para este caso se modifica como sigue: sea XÍ el número de Xs, bi el número de blancos en la columna i, y n el número de columnas en la abstracción Γ. El grado de indeterminación de la columna i es proporcional a a = axi + bi tal que 0 < α < 1 ya que aunque tanto Xs como Bs incrementan la indeterminación, las Xs son más determinadas que las Bs. Sea
La entropía de la abstracción Γ se define como sigue: over-specify Γψ (since it would be stipulated that the argument di has the value of rs but also that it has the constraint on r3). Therefore, the most conservative definition of reduction is adopted to ensure that the system is valid (Proposition 27). The introduction of incomplete information and restrictions changes the entropy of abstractions. In this case, cells marked as Bs express indeterminate information with the consequent increase in entropy, together with the increase in entropy due to cells marked with X. On the other hand, the restrictions constitute information completely determined by what does not increase to Entropy Based on these considerations, the entropy for this case is modified as follows: let XI be the number of Xs, bi the number of targets in column i, and n the number of columns in abstraction Γ. The degree of indeterminacy of column i is proportional to a = axi + bi such that 0 <α <1 since although both Xs and Bs increase indeterminacy, Xs are more determined than Bs. The entropy of abstraction Γ is defined as follows:
DEFINICIÓN 7 : ENTROPIA DE UNA ABSTRACCIÓN CON INFORMACIÓN DEFINITION 7: ENTROPY OF AN ABSTRACTION WITH INFORMATION
INCOMPLETA Y RESTRICCIONES INCOMPLETE AND RESTRICTIONS
Como se puede ver, la reducción de una abstracción con ella misma puede producir una abstracción menos especifica (Figura 7.b), y abstraer y reducir una abstracción función con la misma abstracción argumento puede también producir una abstracción menos especifica que la abstracción argumento (Figura 7.c). Asimismo, si todas las celdas en la columna son restricciones, la función o abstracción no tiene valor para el argumento correspondiente a la columna, y como esta información está completamente determinada, la entropía de la columna es "0" . Por su parte, si todas las celdas en una columna son B por lo que toda la columna está indeterminada la entropía es máxima (Proposición 28 ) . El incremento del poder expresivo del sistema con información incompleta y restricciones tiene como consecuencia que la operación de reducción puede producir abstracciones menos específicas y se convierte en un generador de nuevas abstracciones, de la misma forma que la operación de abstracción (Proposición 29 ) .
La expresión de restricciones y conocimiento incompleto requiere extender la notación de los Índices o descriptores de abstracciones para expresar que las celdas marcadas con "-" no pueden ser el valor del argumento que corresponde con la columna, para todas las columnas de la abstracción. Para este efecto se aumenta el vocabulario de símbolos utilizados en la formulación de descriptores con los símbolos "res", As you can see, reducing an abstraction with itself can produce a less specific abstraction (Figure 7.b), and abstracting and reducing a function abstraction with the same argument abstraction can also produce a less specific abstraction than the argument abstraction ( Figure 7.c). Likewise, if all the cells in the column are restrictions, the function or abstraction has no value for the argument corresponding to the column, and since this information is completely determined, the entropy of the column is "0". On the other hand, if all the cells in a column are B, so the entire column is undetermined, the entropy is maximum (Proposition 28). The increase in the expressive power of the system with incomplete information and restrictions has the consequence that the reduction operation can produce less specific abstractions and becomes a generator of new abstractions, in the same way as the abstraction operation (Proposition 29). The expression of constraints and incomplete knowledge requires extending the notation of the Indexes or descriptors of abstractions to express that the cells marked with "-" cannot be the value of the argument that corresponds to the column, for all columns of the abstraction. For this purpose the vocabulary of symbols used in the formulation of descriptors with the symbols "res" is increased,
para especificar las restricciones de una columna, así como de un término vai (viv...vvh) para especificar los valores, donde r± y VÍ denotan la restricción o el valor de la celda con índice i en base m+1 para cada celda a de la columna j. Con esta extensión los descriptores de abstracciones se especifican mediante una gramática libre de contexto de forma S->CS| A, y
to specify the restrictions of a column, as well as a term vai (viv ... vvh) to specify the values, where r ± and V denote the restriction or the value of the cell with index i on base m + 1 for each cell a of column j. With this extension the descriptors of abstractions are specified by means of a context-free grammar of form S-> CS | A and
descriptor de la abstracción con restricciones en la
abstraction descriptor with restrictions on the
Figura 7.a (arriba) es "res ( 4)Aval (5v7) " y el descriptor de Γψ en la misma figura (abajo a la derecha) es "res (3A4 ) Aval (7) ". Asimismo y como ya se ha mencionado, una función parcial se representa con la conjunción de la negación de los identificadores de todas las celdas en la columna, por lo que no se utiliza el dígito "0" para designar argumentos sin valor
en el descriptor de la columna que corresponde al argumento para el cual no se define un valor. Figure 7.a (above) is "res (4) Aval (5v7)" and the descriptor of Γψ in the same figure (bottom right) is "res (3A4) Aval (7)". Likewise and as already mentioned, a partial function is represented by the conjunction of the negation of the identifiers of all the cells in the column, so the digit "0" is not used to designate arguments without value in the descriptor of the column that corresponds to the argument for which a value is not defined.
También es posible utilizar esta misma gramática para especificar el descriptor de abstracciones sin restricciones (en vez del descriptor que se especifica en la Proposición 13) ya que en este caso la variable R se reescribe como Λ (i.e., la cadena vacia) en la producción C->RV. En este caso se requiere aumentar la opción de escribir un "0" para el caso de que el argumento que corresponde a la columna no tenga valor (i.e., C->RV|0). (Proposición 30) It is also possible to use this same grammar to specify the descriptor of unrestricted abstractions (instead of the descriptor specified in Proposition 13) since in this case the variable R is rewritten as Λ (ie, the empty string) in production C-> RV. In this case it is necessary to increase the option of writing a "0" in the case that the argument corresponding to the column has no value (i.e., C-> RV | 0). (Proposition 30)
Descripción funcional de la menoría asociativa Functional description of the associative minority
Una memoria asociativa se define como una abstracción cuyo contenido es un conjunto de imágenes abstractas (conforme con la Proposición 9) y que puede ser leible por una arquitectura de procesamiento. (Proposición 31) An associative memory is defined as an abstraction whose content is a set of abstract images (in accordance with Proposition 9) and which can be read by a processing architecture. (Proposition 31)
El registro de una imagen es la operación de almacenar una imagen concreta o abstracta en la memoria asociativa; para efecto se utiliza la operación de abstracción diagramática donde la memoria asociativa es la función de la abstracción y la imagen a almacenar es el argumento de la abstracción. La salida de una operación de registro es el identificador de la imagen correspondiente (Proposición 13) . Este identificador se
puede asociar de manera externa con un nombre o un archivo cuyo contenido es un archivo con la imagen visual o auditiva concreta de la imagen almacenada en la memoria o con el identificador de otra imagen en otra memoria asociativa ya sea de la misma o de una modalidad diferente (Proposición 32) . The registration of an image is the operation of storing a concrete or abstract image in associative memory; for this purpose, the operation of diagrammatic abstraction is used where associative memory is the function of abstraction and the image to be stored is the argument of abstraction. The output of a registration operation is the identifier of the corresponding image (Proposition 13). This identifier is You can associate externally with a name or a file whose content is a file with the specific visual or auditory image of the image stored in the memory or with the identifier of another image in another associative memory either of the same or of a modality different (Proposition 32).
El reconocimiento es la verificación de que una imagen concreta o abstracta está contenida en la memoria; para este efecto se utiliza la operación de reducción diagramática, donde la memoria asociativa es la función y la imagen a reconocer es argumento de la reducción respectivamente. El resultado de la operación es la imagen reconocida directamente, asi como su identificador, el cual se puede asociar con el identificador o la información concreta asociada a la imagen cuando se registró originalmente (e.g., el nombre del objeto en la imagen o el archivo con la foto o el video de la imagen almacenada) (Proposición 33) . Recognition is the verification that a concrete or abstract image is contained in memory; For this purpose the operation of diagrammatic reduction is used, where the associative memory is the function and the image to be recognized is the argument of the reduction respectively. The result of the operation is the image directly recognized, as well as its identifier, which can be associated with the identifier or the specific information associated with the image when it was originally registered (eg, the name of the object in the image or the file with the photo or video of the stored image) (Proposition 33).
La recuperación es la retribución de una imagen asociada a una imagen (concreta o abstracta) de referencia o "pista" {probé o clue) . En particular, la asociación preferente es la imagen que corresponde a la abstracción más especifica que contiene que la imagen de referencia. La imagen recuperada puede a su vez utilizarse como pista para recuperar otra imagen más general. Por ejemplo, la imagen de una mano puede ser la pista para recuperar la imagen de un brazo, la cual a su vez puede
asociarse con la imagen de una persona, etc. La salida de una operación de asociación es el identificar de la imagen recuperada, el cual se puede asociar con el identificador o la información concreta asociada a la imagen cuando se registró originalmente (e.g., el nombre del objeto en la imagen o el archivo con la foto o el video de la imagen almacenada) , y se puede utilizar como pista para una nueva asociación (Proposición 34) . La memoria asociativa motivo de la presente invención consiste en un arreglo reticular de unidades de procesamiento en las que cada celda es un procesador capaz de realizar un conjunto mínimo de instrucciones. Los contenidos en este arreglo están representados como estructuras atributo valor, donde cada columna corresponde a un atributo del objeto representado y cada renglón al valor que tiene dicho atributo para el objeto correspondiente . Recovery is the retribution of an image associated with a reference image (concrete or abstract) or "track" {tried or clue). In particular, the preferred association is the image that corresponds to the more specific abstraction it contains than the reference image. The recovered image can in turn be used as a track to recover another more general image. For example, the image of a hand can be the clue to recover the image of an arm, which in turn can associate with the image of a person, etc. The output of an association operation is the identification of the recovered image, which can be associated with the identifier or the specific information associated with the image when it was originally registered (eg, the name of the object in the image or the file with the photo or video of the stored image), and can be used as a clue for a new association (Proposition 34). The associative motive memory of the present invention consists in a reticular arrangement of processing units in which each cell is a processor capable of performing a minimum set of instructions. The contents in this arrangement are represented as attribute attribute structures, where each column corresponds to an attribute of the represented object and each line to the value that said attribute has for the corresponding object.
La operación de registro de memoria consiste en aplicar la operación de abstracción diagramática al contenido actual del registro de memoria con el contenido a ser almacenado, y el resultado de dicha operación se escribe directamente en el mismo registro de memoria. La operación de reconocimiento consiste en aplicar la operación de reducción diagramática entre el registro de memoria y el contenido leíble a ser reconocido. La operación de recuperación corresponde con la
localización del descriptor del contenido a ser asociado en la jerarquía de descriptores que corresponde con la abstracción almacenada en la memoria, y en la recuperación de los descriptores asociados en la jerarquía de abstracción. The memory register operation consists in applying the diagrammatic abstraction operation to the current content of the memory register with the content to be stored, and the result of said operation is written directly to the same memory register. The recognition operation consists in applying the diagrammatic reduction operation between the memory register and the readable content to be recognized. The recovery operation corresponds to the location of the content descriptor to be associated in the descriptor hierarchy that corresponds to the abstraction stored in memory, and in the recovery of the associated descriptors in the abstraction hierarchy.
La memoria se ilustra en la Figura 1. El sistema contiene cuatro arreglos de celdas bidimensionales alineados verticalmente; cada celda de cada arreglo está conectada directamente con las celdas adyacentes como se indica por las líneas punteadas en la Figura 1. Es decir las celdas del arreglo superior (Registro Auxiliar para conversiones de funciones a abstracciones, en negro) se alimentan directamente a las celdas correspondientes del arreglo inferior adyacente (Registro de Entrada/Salida, en verde) . A su vez las celdas de este último registro se conectan con las celdas correspondientes del Registro de Memoria (en azul), el cual corresponde a la memoria asociativa directamente. Finamente, las celdas del Registro de Trabajo (en rojo) hasta abajo se alimentan de las celdas correspondientes del Registro de Memoria, así como de las celdas del Registro de Entrada/Salida directamente. Para fines de la notación el Registro Auxiliar se denomina RA, el Registro de entrada salida RI/O, el Registro de Memoria RM y el Registro de Trabajo RT. En la Figura 1 se muestran también los siguientes componentes:
(1) Registro de Entrada Serial: Este registro se alimenta con funciones o descriptores de imágenes concretas y/o abstractas que se abstraen directamente en RA previa inicialización de éste último. The memory is illustrated in Figure 1. The system contains four arrays of vertically aligned two-dimensional cells; Each cell of each array is directly connected to adjacent cells as indicated by the dashed lines in Figure 1. That is, the cells of the upper array (Auxiliary Register for function conversions to abstractions, in black) are fed directly to the cells corresponding to the adjacent lower arrangement (Entry / Exit Register, in green). In turn, the cells of this last register are connected to the corresponding cells of the Memory Register (in blue), which corresponds directly to the associative memory. Finally, the Work Register cells (in red) to the bottom are fed by the corresponding cells of the Memory Register, as well as the cells of the Entry / Exit Register directly. For notation purposes, the Auxiliary Registry is called RA, the RI / O output input register, the RM Memory Register and the RT Labor Register. The following components are also shown in Figure 1: (1) Serial Input Record: This register is fed with functions or descriptors of concrete and / or abstract images that are directly abstracted in RA prior to initialization of the latter.
(2) Unidad de Control de Entrada/Salida en Paralelo: Este registro es una interfase para escribir y/o leer imágenes concretas o abstractas directamente como arreglos bidimensionales en el registro RI/O. (2) Parallel Input / Output Control Unit: This register is an interface for writing and / or reading concrete or abstract images directly as two-dimensional arrangements in the RI / O register.
(3) Unidad de Procesamiento y Memoria de Identificadores de Abstracciones. Este registro contiene una memoria con los identificadores de todas las abstracciones (imágenes concretas y abstractas) que se han agregado a la memoria, debido a que han participado como entradas o salidas en las operaciones de registro y reconocimiento, asi como una estampa de tiempo asociada a cada uno de estos identificadores. La salida de este módulo consiste en el identificador de la abstracción guardada en una operación de registro con su estampa de tiempo, o de la imagen reconocida o la imagen asociada en las operaciones de reconocimiento y recuperación respectivamente, también con sus estampas de tiempo. (4) Unidad de Procesamiento de Entropía: Este módulo calcula y despliega la entropía de las imágenes cuyo identificador se
almacena en (3) y produce el valor de la entropía de RM al término de cada operación de registro y reconocimiento, asi como la diferencia entre RM y RT al término de una operación de reconocimiento (o la diferencia de entropía de RM ocasionada por el reconocimiento en caso de que se prescinda de RT) . (3) Abstraction Identification Processing and Memory Unit. This record contains a memory with the identifiers of all the abstractions (concrete and abstract images) that have been added to the memory, because they have participated as inputs or outputs in the registration and recognition operations, as well as an associated time stamp to each of these identifiers. The output of this module consists of the identifier of the abstraction stored in a registration operation with its time stamp, or of the recognized image or the associated image in the recognition and recovery operations respectively, also with its time stamps. (4) Entropy Processing Unit: This module calculates and displays the entropy of the images whose identifier is stores in (3) and produces the value of the RM entropy at the end of each registration and recognition operation, as well as the difference between RM and RT at the end of a recognition operation (or the RM entropy difference caused by the recognition in case RT is dispensed with).
(5) Unidad de Control. Este módulo ejecuta el programa de control de las operaciones o pasos de registro, reconocimiento y recuperación de información, y envía las señales correspondientes a los módulos de la arquitectura involucrados en cada una de estas operaciones. (5) Control Unit. This module executes the program of control of the operations or steps of registration, recognition and retrieval of information, and sends the corresponding signals to the modules of the architecture involved in each of these operations.
El flujo de información en la Figura 1 se indica por las flechas azules gruesas, y el flujo de control por las delgadas (Proposición 35) . The information flow in Figure 1 is indicated by the thick blue arrows, and the control flow by the thin ones (Proposition 35).
El Registro de Entrada Serial en Figura 1 tiene por función recibir descriptores individuales, abstraerlos en el Registro Auxiliar para crear la representación de imágenes concretas y abstractas a través de la operación de abstracción diagramática, como se define en las Definiciones 1 y 5 (Proposiciones 16 y 26) . Este registro lee una función o relación atributo-valor a la vez y la abstrae en el Registro Auxiliar, previa inicialización en Bs, hasta completar representación de una imagen concreta o abstracta en el
Registro Auxiliar. Una vez que la imagen de entrada se completa en el registro auxiliar se transfiere al registro de entrada/salida para efectuar la operación de registro como sigue:
The Serial Entry Register in Figure 1 has the function of receiving individual descriptors, abstracting them in the Auxiliary Registry to create the representation of concrete and abstract images through the operation of diagrammatic abstraction, as defined in Definitions 1 and 5 (Propositions 16 and 26). This register reads one function or attribute-value relationship at the same time and abstracts it in the Auxiliary Register, prior initialization in Bs, until a representation of a concrete or abstract image in the Auxiliary Registration Once the input image is completed in the auxiliary register it is transferred to the input / output register to perform the registration operation as follows:
Donde
se interpreta como la asignación del término a la derecha al de la izquierda. (Proposición 36) La Unidad de Control de Entrada y Salida Paralela lee o escribe en el medio externo una imagen concreta o abstracta a la vez y la abstrae, previa inicialización con Bs, en el Registro de Entrada/Salida, como sigue (Proposición 37) : Where It is interpreted as the assignment of the term on the right to that on the left. (Proposition 36) The Parallel Input and Output Control Unit reads or writes a concrete or abstract image at the same time and abstracts it, prior initialization with Bs, in the Input / Output Register, as follows (Proposition 37 ):
La operación de registro consiste en abstraer a la memoria asociativa (la función de la abstracción) con el contenido del Registro de Entrada y Salida (el argumento de la abstracción) y escribir el resultado de la operación en el Registro de Memoria directamente. Esta operación se lleva a cabo de manera paralela, como sigue:
Como resultado de la operación el identificador de la imagen o abstracción guardada se escribe como salida del procesador de identificador de imágenes con su estampa de tiempo correspondiente. The registration operation consists of abstracting the associative memory (the function of abstraction) with the contents of the Entry and Exit Register (the argument of the abstraction) and writing the result of the operation directly into the Memory Register. This operation is carried out in parallel, as follows: As a result of the operation, the image identifier or saved abstraction is written as output of the image identifier processor with its corresponding time stamp.
La diferencia de entropías de RM antes y después de la operación de registro se hace disponible como salida del procesador de entropías (Proposición 38) . The difference of RM entropies before and after the recording operation is made available as an output of the entropy processor (Proposition 38).
El reconocimiento consiste en verificar que una imagen en RI/0(i, j) , construida a partir de sus descriptores o directamente, como se describe en la Proposición 33, este contenida en RM. Esta operación se realiza por medio de la operación de reducción del contenido de RM con el contenido de RI/O, como la función y el argumento de la reducción respectivamente. Si la reducción es aplicable (Cláusula 1, Definición 4, Proposición 20, o Cláusula 1, Definición 6, Proposición 27) : para todas las
The recognition consists in verifying that an image in RI / 0 (i, j), constructed from its descriptors or directly, as described in Proposition 33, is contained in RM. This operation is performed by means of the operation of reduction of the RM content with the content of RI / O, as the function and the argument of the reduction respectively. If the reduction is applicable (Clause 1, Definition 4, Proposition 20, or Clause 1, Definition 6, Proposition 27): for all
columnas j . j columns.
Consecuentemente, Consequently,
Y el reconocimiento es exitoso. Por otra parte, si la reducción no es aplicable And the recognition is successful. On the other hand, if the reduction is not applicable
Por lo que la imagen de referencia no está en la memoria. So the reference image is not in memory.
estampa de tiempo se da de alta en la memoria de identificadores de imágenes. Time stamp is registered in the memory of image identifiers.
Finalmente, el identificador de la imagen reconocida en el registro RI/O se hace también disponible como salida del procesador de identificadores de imágenes, junto con la estampa de tiempo del registro original, asi como la diferencia de entropías entre RM y RT, que se habilita como salida del procesador de entropía (Proposición 39) . Finally, the image identifier recognized in the RI / O register is also made available as an output of the image identifier processor, together with the time stamp of the original register, as well as the entropy difference between RM and RT, which is enable as output of the entropy processor (Proposition 39).
A diferencia de las memorias de acceso aleatorio del tipo ordinario que tienen una dirección asociada en la que se almacenan los contenidos, en el sistema de memoria asociativa aquí descrito no hay registros particulares de memoria con direcciones asociadas de antemano (Random Access Memory) para almacenar los contenidos sino por el contrario, los contenidos están almacenados de forma distribuida en un solo registro (RM) de tal forma que cada contenido tiene un identificador
asociado que puede ser objeto de registro o manipulación por un procesador o arquitectura de procesamiento del tipo ordinario externo a través de la interfase. Es posible implementar una arquitectura alternativa sin el registro de trabajo RT. En este caso la operación el resultado de la reducción escribe en el registro de memoria RM directamente. Sin, embargo, dado que esta operación es destructiva y no reversible, se requiere completar la operación con operación de abstracción de la memoria con el registro nuevamente. Esta operación garantiza que la representación el objeto reconocido se refuerce en la memoria, independientemente de que el estado final del registro de memoria pueda ser una sub-especificación del estado original. Para este caso, el reconocimiento se define como sigue: Unlike random access memories of the ordinary type that have an associated address in which the contents are stored, in the associative memory system described here there are no particular memory records with associated addresses in advance (Random Access Memory) to store the contents but on the contrary, the contents are stored distributed in a single register (RM) so that each content has an identifier associated that can be subject to registration or manipulation by a processor or processing architecture of the ordinary external type through the interface. It is possible to implement an alternative architecture without the RT job log. In this case the operation the result of the reduction writes directly to the RM memory register. However, since this operation is destructive and not reversible, it is required to complete the operation with memory abstraction operation with the registration again. This operation ensures that the representation of the recognized object is reinforced in memory, regardless of whether the final state of the memory register can be a sub-specification of the original state. For this case, recognition is defined as follows:
columnas j. j columns.
para todas las for all the
todo i, j. all i. j.
memoria de identificadores de imágenes. Image identifier memory.
En caso de utilizar la arquitectura alternativa sin RT, se calcula y hace disponible la diferencia de entropias de RM antes y después de la operación de reconocimiento (Proposición 40). In case of using the alternative architecture without RT, the difference of RM entropies is calculated and made available before and after the recognition operation (Proposition 40).
La operación de recuperación se define como la selección de una imagen en la memoria asociada con la imagen de entrada en RI/O. Debido a que el registro RM contiene todas las imágenes registradas en la memoria de manera sobre-puesta (i. e. "confundidas") , éstas no se pueden recuperar, por lo que es necesario dar de alta sus IDs individualmente en la memoria correspondiente (Proposición 35, módulo (3) ) al momento de su registro. The recovery operation is defined as the selection of an image in memory associated with the input image in RI / O. Because the RM register contains all the images registered in the memory in an over-placed way (ie "confused"), these cannot be recovered, so it is necessary to register their IDs individually in the corresponding memory (Proposition 35 , module (3)) at the time of registration.
Esta memoria garantiza adicionalmente que aunque es posible que una imagen se degrade en la memoria debido a una operación de reducción, todas las imágenes que se ingresaron a la memoria queden registradas de manera simbólica mediante sus descriptores. Asimismo, la estampa de tiempo asociada a cada imagen permite identificar como "salientes" a las imágenes más
recientes, y esta propiedad se puede utilizar en mecanismos de asociación específicos . This memory further guarantees that although it is possible for an image to degrade in memory due to a reduction operation, all the images that were entered into the memory are symbolically registered by their descriptors. Likewise, the time stamp associated with each image allows the most outgoing images to be identified recent, and this property can be used in specific association mechanisms.
La operación de asociación propiamente se lleva a cabo comparando el identificador de la imagen "pista" {probé o cJue) con los identificadores de todas las imágenes almacenadas, tomando en cuenta la estampa de tiempo de las mismas, con un algoritmo especifico para el tipo de asociación deseada, el cual se define también en el módulo de procesamiento y memoria de abstracciones. Una asociación genérica por ejemplo, es retribuir la imagen menos específica que subsume a la imagen "pista". Esta operación se verifica directamente del análisis de ambos identificadores, ya que la conjunción de la imagen "pista" debe estar contenida dentro de la conjunción de la imagen que la subsume, para todas las columnas . The association operation itself is carried out by comparing the identifier of the image "track" {test or cJue) with the identifiers of all stored images, taking into account the time stamp of the same, with a specific algorithm for the type of desired association, which is also defined in the processing and memory module of abstractions. A generic association, for example, is to give back the less specific image that subsumes to the "track" image. This operation is verified directly from the analysis of both identifiers, since the conjunction of the "track" image must be contained within the conjunction of the image that subsumes it, for all columns.
Asimismo, debido a que el proceso es un proceso de comparación simbólica, la operación de recuperación es independiente de la entropía y no afecta el estado de memoria. Sin embargo, debido a que la asociación se puede recordar, la operación se concluye con la abstracción de la imagen retribuida (la cual se reescribe en RI/O) con la memoria FM y se registra nuevamente en la memoria de abstracciones, con una estampa de tiempo actualizada. Esta operación refuerza el recuerdo de la asociación y garantiza que esté presente en el estado actual
de la memoria RM. Finalmente, el identificador de la abstracción resultante de ésta última operación se da de alta en la memoria de identificadores de imágenes, asi como la diferencia de entropías en RM antes y después de este último registro (Proposición 41) . Also, because the process is a symbolic comparison process, the recovery operation is independent of entropy and does not affect the memory status. However, because the association can be remembered, the operation is concluded with the abstraction of the remunerated image (which is rewritten in RI / O) with the FM memory and recorded again in the memory of abstractions, with a stamp of updated time. This operation reinforces the memory of the association and guarantees that it is present in the current state. of RM memory. Finally, the identifier of the abstraction resulting from this last operation is registered in the memory of image identifiers, as well as the difference of entropies in RM before and after this last recording (Proposition 41).
Modalidades da la invención Modalities of the invention
El sistema de memoria asociativa ilustrado en la Figura 1 y descrito la presente solicitud se puede simular en una computadora del tipo ordinario con respecto al tamaño del arreglo (ai, n) para aplicaciones específicas, y se usa como un módulo de una aplicación final que requiere el almacenamiento, reconocimiento o recuperación de imágenes o abstracciones en una o más modalidades. Para este efecto, el sistema se puede usar de tres maneras diferentes (Proposición 42) : The associative memory system illustrated in Figure 1 and described in the present application can be simulated on a computer of the ordinary type with respect to the size of the array (ai, n) for specific applications, and is used as a module of a final application that it requires the storage, recognition or recovery of images or abstractions in one or more modalities. For this purpose, the system can be used in three different ways (Proposition 42):
(1) Utilizando una memoria para almacenar un conjunto de contenidos sobrepuestos. (2) Utilizando un arreglo paralelo de memorias y almacenando sólo un contenido en cada memoria del arreglo. (1) Using a memory to store a set of superimposed contents. (2) Using a parallel array of memories and storing only one content in each memory of the array.
(3) Utilizando combinaciones de (1) y (2) . El sistema de memoria se puede también implementar en un circuito integrado para utilizarse como un módulo de una
arquitectura de procesamiento; en esta modalidad se define un parámetro para especificar el número de unidades de memoria, incluyendo una memoria estándar para especificar la cardinalidad del dominio y rango de cada unidad, asi como un parámetro adicional para indicar si la unidad de memoria correspondiente se utiliza para almacenar un solo contenido o un conjunto de contenidos {Proposición 43) . (3) Using combinations of (1) and (2). The memory system can also be implemented in an integrated circuit to be used as a module of a processing architecture; In this mode a parameter is defined to specify the number of memory units, including a standard memory to specify the cardinality of the domain and range of each unit, as well as an additional parameter to indicate if the corresponding memory unit is used to store a content only or a set of contents {Proposition 43).
El sistema de memoria se puede también implementar como un módulo de una unidad de proceso de propósito general encapsulado en el mismo circuito integrado de dicho CPU; en esta modalidad se define un parámetro para especificar el número de unidades de memoria, incluyendo una memoria estándar para especificar la cardinalidad del dominio y rango de cada unidad, asi como un parámetro adicional para indicar si la unidad de memoria correspondiente se utiliza para almacenar un solo contenido o un conjunto de contenidos (Proposición 44) . En cualquiera de las modalidades enunciadas la memoria se puede implementar con o sin el registro de trabajo (Proposición 45) .
REFERENCIAS The memory system can also be implemented as a module of a general purpose process unit encapsulated in the same integrated circuit of said CPU; In this mode a parameter is defined to specify the number of memory units, including a standard memory to specify the cardinality of the domain and range of each unit, as well as an additional parameter to indicate if the corresponding memory unit is used to store a only content or a set of contents (Proposition 44). In any of the modalities listed, the memory can be implemented with or without the work register (Proposition 45). REFERENCES
1. Anderson J. R. , Bower, G. H., Human Associative Memory: A Brief Edition, Lawrence Erlbaum Associates, Punlishers, Hillsdale, New Jersey, 1980. 1. Anderson J. R., Bower, G. H., Human Associative Memory: A Brief Edition, Lawrence Erlbaum Associates, Punlishers, Hillsdale, New Jersey, 1980.
2. Hopfield, J. J. Neural networks and physical systems with emergent collective computational abilities, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, vol. 79 no. 8 pp. 2554-2558, April 1982. 2. Hopfield, J. J. Neural networks and physical systems with emergent collective computational abilities, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, vol. 79 no. 8 pp. 2554-2558, April 1982.
3. Lowe, D. Distinctive image features from scale-invariant keypoints. International Journal of Computer Vision, 60 (2): 91 - 110, 2004.
3. Lowe, D. Distinctive image features from scale-invariant keypoints. International Journal of Computer Vision, 60 (2): 91-110, 2004.
Claims
REIVINDICACIONES
Habiendo descrito la invención, se considera como novedosa e inventiva y se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones: Having described the invention, it is considered as novel and inventive and the content of the following claims is claimed as property:
1. Un sistema de registro para almacenamiento y reconocimiento de un contenido leíble por una arquitectura de procesamiento que comprende una memoria asociativa en arreglos de celdas bidimensionales alineados verticalmente caracterizado porque comprende:1. A registration system for storage and recognition of readable content by a processing architecture comprising associative memory in vertically aligned two-dimensional cell arrays characterized in that it comprises:
• Un registro auxiliar RA en donde se construyen contenidos abstractos a partir de descriptores básicos; • An RA auxiliary register where abstract contents are constructed from basic descriptors;
• Un registro de entrada/salida RI/0 en donde se escriben los contenidos o descriptores de imágenes concretas y/o abstractas que se registran en la memoria asociativa y se codifica el reconocimiento y recuperación; • An RI / 0 input / output register where the contents or descriptors of concrete and / or abstract images that are recorded in associative memory are written and recognition and recovery are encoded;
• Un registro de memoria (RM) ; • A memory register (RM);
• Un registro de trabajo RT en donde se escriben los resultados de la reducción; • An RT work record where the results of the reduction are written;
• Un registro de entrada serial en donde se registran funciones y/o descriptores de imágenes concretas que se abstraen directamente en RA; • A serial input register where functions and / or descriptors of specific images that are directly abstracted in RA are registered;
• Una unidad de control ent/sal paralela en donde se escriben y/o leen imágenes concretas o abstractas
directamente como arreglos bidimensionales en el registro RI/O; • A parallel ent / salt control unit where concrete or abstract images are written and / or read directly as two-dimensional arrangements in the RI / O register;
• Un procesador de memoria imágenes (IDs) que contiene una memoria con los identificadores de todas las abstracciones que se han agregado a la memoria asi como una estampa de tiempo asociada a cada uno de estos identificadores; • An image memory processor (IDs) that contains a memory with the identifiers of all the abstractions that have been added to the memory as well as a time stamp associated with each of these identifiers;
• Un procesador de entropia en el registro de memoria en donde se calcula y despliega el valor de la entropia de las imágenes en el registro de memoria RM; • An entropy processor in the memory register where the entropy value of the images in the RM memory register is calculated and displayed;
• Una unidad de control en donde se ejecutan los pasos de registro, reconocimiento y recuperación, y envía las señales correspondientes a los módulos de la arquitectura involucrada en cada una de las operaciones. 2 ..El sistema de registro para almacenamiento y reconocimiento de un contenido leíble por una arquitectura de procesamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los contenidos están almacenados de forma distribuida en un solo registro (RM) de tal forma que cada contenido tiene un identificador asociado que puede ser objeto de registro o manipulación por un procesador del tipo ordinario externo a través de la interfase.
• A control unit where the registration, recognition and recovery steps are executed, and sends the corresponding signals to the modules of the architecture involved in each of the operations. 2. The registration system for storage and recognition of readable content by a processing architecture according to claim 1, characterized in that the contents are stored distributed in a single register (RM) such that each content has an associated identifier that can be registered or manipulated by a processor of the ordinary external type through the interface.
3. El sistema de registro para almacenamiento y reconocimiento de un contenido leíble por una arquitectura de procesamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque no existe el registro de trabajo. 3. The registration system for storage and recognition of readable content by a processing architecture according to claim 1, characterized in that the work register does not exist.
4 . El sistema de registro para almacenamiento y reconocimiento de un contenido leible por una arquitectura de procesamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los contenidos abstractos que se construyen en el registro auxiliar son los contenidos que se registran, reconocen o asocian en el registro de memoria RM vía el registro de entrada/salida RI/0. Four . The registration system for storage and recognition of a content readable by a processing architecture according to claim 1, characterized in that the abstract contents that are constructed in the auxiliary register are the contents that are registered, recognized or associated in the registration of RM memory via the RI / 0 input / output register.
5. El sistema de registro para almacenamiento y reconocimiento de un contenido leíble por una arquitectura de procesamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el valor de la entropía está disponible o se despliega a dispositivos externos a través de una interfase. 5. The registration system for storage and recognition of readable content by a processing architecture in accordance with claim 1, characterized in that the entropy value is available or is deployed to external devices through an interface.
6. El sistema de registro para almacenamiento y reconocimiento de un contenido leíble por una arquitectura de procesamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los
identificadores de las abstracciones se hacen disponibles a un dispositivo externo, a través de una interfase, y permitir la construcción de la jerarquía de identificadores, asi como la identificación de asociaciones, en una unidad de proceso y memoria del tipo ordinario, que esté conectada a la memoria asociativa a través de dicha inferfase. 6. The registration system for storage and recognition of readable content by a processing architecture according to claim 1, characterized in that the Abstraction identifiers are made available to an external device, through an interface, and allow the construction of the hierarchy of identifiers, as well as the identification of associations, in a process and memory unit of the ordinary type, which is connected to associative memory through said inferphase.
7. El sistema de registro para almacenamiento y reconocimiento de un contenido leíble por una arquitectura de procesamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el registro, reconocimiento y recuperación de los contenidos abstractos (estados de memoria) se hacen disponibles en un dispositivo externo a través de una interfase. 7. The registration system for storage and recognition of readable content by a processing architecture according to claim 1, further characterized in that the registration, recognition and retrieval of abstract contents (memory states) are made available in a device external through an interface.
8. Un sistema de registro para almacenamiento y reconocimiento de un contenido leible por una arquitectura de procesamiento que cuando se implementa como módulo en una unidad de proceso realiza los siguientes pasos: 8. A registration system for storage and recognition of content readable by a processing architecture that when implemented as a module in a process unit performs the following steps:
• Registro de un estado de memoria, por medio de una abstracción diagramática, que comprende un contenido a ser almacenado;
• Reconocimiento, por medio de una reducción diagramática, entre el registro de memoria y el contenido a ser reconocido; • Registration of a state of memory, by means of a diagrammatic abstraction, which comprises a content to be stored; • Recognition, by means of a diagrammatic reduction, between the memory register and the content to be recognized;
• Recuperación de un descriptor de contenido que corresponde con la abstracción almacenada. • Recovery of a content descriptor that corresponds to the stored abstraction.
9. El sistema de registro para almacenamiento y reconocimiento de un contenido leíble por una arquitectura de procesamiento de la reivindicación 8, caracterizado además porque cada estado de memoria y cada contenido a ser almacenado tienen asociado un identificador o descriptor único. 9. The registration system for storage and recognition of readable content by a processing architecture of claim 8, further characterized in that each memory state and each content to be stored have a unique identifier or descriptor associated.
10. El sistema de registro para almacenamiento y reconocimiento de un contenido leible por una arquitectura de procesamiento de la reivindicación 8, caracterizado además porque el registro, reconocimiento y asociación se hacen disponibles a un dispositivo externo, a través de una interfase, y permiten la construcción de la jerarquía de identificadores, así como la identificación de asociaciones, en una unidad de proceso y memoria del tipo ordinario, que está conectada a la memoria asociativa a través de dicha interfase. 11. Un sistema de memoria asociativa caracterizado porque comprende cuatro arreglos de celdas bidimensionales
alineados verticalmente, en donde las celdas de cada arreglo están conectadas directamente con las celdas adyacentes y en donde las celdas del arreglo superior de registro auxiliar (RA) se alimentan directamente a las celdas correspondientes del arreglo inferior adyacente10. The registration system for storage and recognition of content readable by a processing architecture of claim 8, further characterized in that the registration, recognition and association are made available to an external device, through an interface, and allow the construction of the hierarchy of identifiers, as well as the identification of associations, in a unit of process and memory of the ordinary type, which is connected to associative memory through said interface. 11. An associative memory system characterized in that it comprises four two-dimensional cell arrays vertically aligned, where the cells of each arrangement are directly connected with the adjacent cells and where the cells of the upper auxiliary register (RA) arrangement are fed directly to the corresponding cells of the adjacent lower arrangement
(Registro de entrada/salida RI/0) , las celdas de este último se conectan con las celdas correspondientes del registro de memoria (RM) , y en donde las celdas del registro de trabajo (RT) se alimentan de las celdas correspondientes del Registro de memoria, asi como de las celdas del registro de entrada / salida directamente. (RI / 0 input / output register), the latter cells are connected to the corresponding memory register (RM) cells, and where the work register (RT) cells are fed from the corresponding Registry cells of memory, as well as the input / output register cells directly.
12. El sistema de la reivindicación 11 caracterizado porque el registro de memoria (RM) corresponde a la memoria asociativa directamente. 12. The system of claim 11 characterized in that the memory register (RM) corresponds to associative memory directly.
13. El sistema de la reivindicación 11 caracterizado porque la memoria asociativa guarda abstracciones de los contenidos que se registran. 13. The system of claim 11 characterized in that the associative memory keeps abstractions of the contents that are recorded.
14. El sistema de la reivindicación 11, caracterizado porque el arreglo de celdas bidimensionales comprende además:14. The system of claim 11, characterized in that the array of two-dimensional cells further comprises:
• Un registro auxiliar RA en donde se construyen contenidos abstractos a partir de descriptores básicos; • An RA auxiliary register where abstract contents are constructed from basic descriptors;
· Un registro de entrada/salida RI/0 en donde se escriben los contenidos o descriptores de imágenes concretas y/o
● abstractas que se registran en la memoria asociativa y se codifica el reconocimiento y recuperación;· An RI / 0 input / output register where the contents or descriptors of specific images and / or are written ● abstracts that are recorded in associative memory and recognition and recovery are encoded;
● Un registro de memoria (RM) ; ● A memory register (RM);
Un registro de trabajo RT en donde se escriben los resultados de la reducción; ● Un registro de entrada serial en donde se registran funciones y/o descriptores de imágenes concretas que se abstraen directamente en RA; An RT work record where the results of the reduction are written; ● A serial input register where functions and / or descriptors of specific images that are directly abstracted in RA are registered;
● Una unidad de control ent/sal paralela en donde se escriben y/o leen imágenes concretas o abstractas directamente como arreglos bidimensionales en el registro RI/O; ● Un procesador de memoria imágenes (IDs) que contiene una memoria con los identificadores de todas las abstracciones que se han agregado a la memoria asi como una estampa de tiempo asociada a cada uno de estos identificadores; ● Un procesador de entropía en el registro de memoria en donde se calcula y despliega el valor de la entropia de las imágenes en el registro de memoria RM; ● Una unidad de control en donde se ejecutan los pasos de registro, reconocimiento y recuperación, y envia las señales correspondientes a los módulos de la arquitectura involucrada en cada una de las operaciones.
● A parallel ent / salt control unit where concrete or abstract images are written and / or read directly as two-dimensional arrangements in the RI / O register; ● An image memory processor (IDs) that contains a memory with the identifiers of all the abstractions that have been added to the memory as well as a time stamp associated with each of these identifiers; ● An entropy processor in the memory register where the entropy value of the images in the RM memory register is calculated and displayed; ● A control unit where the registration, recognition and recovery steps are executed, and sends the corresponding signals to the modules of the architecture involved in each of the operations.
15. El sistema de la reivindicación 14, caracterizado porque no existe el registro de trabajo. 15. The system of claim 14, characterized in that the work register does not exist.
16. El sistema de la reivindicación 14, caracterizado porque los contenidos abstractos que se construyen en el registro auxiliar son los contenidos que se registran, reconocen o asocian en el registro de memoria RM vía el registro de entrada/salida RI/0. 16. The system of claim 14, characterized in that the abstract contents that are constructed in the auxiliary register are the contents that are registered, recognized or associated in the RM memory register via the RI / 0 input / output register.
17. El sistema de la reivindicación 14, caracterizado porque el valor de la entropia está disponible o se despliega a dispositivos externos a través de una interfase. 17. The system of claim 14, characterized in that the value of the entropy is available or is deployed to external devices through an interface.
8. El sistema de la reivindicación 14, caracterizado porque los identificadores de las abstracciones se hacen disponibles a un dispositivo externo, a través de una interfase, y permitir la construcción de la jerarquia de identificadores, asi como la identificación de asociaciones, en una unidad de proceso y memoria del tipo ordinario, que esté conectada a la memoria asociativa a través de dicha interfase. 8. The system of claim 14, characterized in that the identifiers of the abstractions are made available to an external device, through an interface, and allow the construction of the hierarchy of identifiers, as well as the identification of associations, in a unit of process and memory of the ordinary type, which is connected to associative memory through said interface.
9. El sistema de la reivindicación 14, caracterizado además porque el registro, reconocimiento y recuperación de los abstractos (estados de memoria) se hacen disponibles en un dispositivo externo a través de una interfase.
9. The system of claim 14, further characterized in that the registration, recognition and recovery of the abstracts (memory states) are made available in an external device through an interface.
20. Un sistema de memoria asociativa que cuando se implementa como módulo en una unidad de proceso realiza los siguientes pasos: 20. An associative memory system that when implemented as a module in a process unit performs the following steps:
• Registro de un estado de memoria, por medio de una abstracción diagramática, que comprende un contenido a ser almacenado; • Registration of a state of memory, by means of a diagrammatic abstraction, which comprises a content to be stored;
• Reconocimiento, por medio de una reducción diagramática, entre el registro de memoria y el contenido a ser reconocido; • Recognition, by means of a diagrammatic reduction, between the memory register and the content to be recognized;
• Recuperación de un descriptor de contenido que corresponde con la abstracción almacenada. • Recovery of a content descriptor that corresponds to the stored abstraction.
21. El sistema de memoria asociativa de la reivindicación 20, caracterizado además porque cada estado de memoria y cada contenido a ser almacenado tienen asociado un identificador o descriptor único. 21. The associative memory system of claim 20, further characterized in that each memory state and each content to be stored have an associated unique identifier or descriptor.
22. El sistema de memoria asociativa de la reivindicación 20, caracterizado además porque el registro, reconocimiento y asociación se hacen disponibles a un dispositivo externo, a través de una interfase, y permiten la construcción de la jerarquia de identificadores, asi como la identificación de asociaciones, en una unidad de proceso y memoria del tipo ordinario, que está conectada a la memoria asociativa a través de dicha interfase.
22. The associative memory system of claim 20, further characterized in that the registration, recognition and association are made available to an external device, through an interface, and allow the construction of the hierarchy of identifiers, as well as the identification of associations, in a unit of process and memory of the ordinary type, which is connected to associative memory through said interface.
23. Un método para generar una operación de abstracción en un sistema de memoria asociativa que comprende las etapas de: 23. A method for generating an abstraction operation in an associative memory system comprising the steps of:
• Registro de memoria que comprende un contenido a ser almacenado; • Memory register comprising a content to be stored;
• Reconocimiento entre el registro de memoria y el contenido a ser reconocido; • Recognition between the memory register and the content to be recognized;
• Recuperación o asociación de un descriptor de contenido que corresponde con la abstracción almacenada • Recovery or association of a content descriptor that corresponds to the stored abstraction
4. El método de la reivindicación 23, caracterizado además porque cada estado de memoria y cada contenido a ser almacenado tienen asociado un identificador o descriptor único. 4. The method of claim 23, further characterized in that each memory state and each content to be stored has an associated unique identifier or descriptor.
5. El método de la reivindicación 23, caracterizado además porque el registro, reconocimiento y asociación se hacen disponibles a un dispositivo externo, a través de una interfase, y permiten la construcción de la jerarquía de identificadores, así como la identificación de asociaciones, en una unidad de proceso y memoria del tipo ordinario, que está conectada a la memoria asociativa a través de dicha interfase.
5. The method of claim 23, further characterized in that the registration, recognition and association are made available to an external device, through an interface, and allow the construction of the hierarchy of identifiers, as well as the identification of associations, in a process and memory unit of the ordinary type, which is connected to associative memory through said interface.
26. El uso del sistema de registro para almacenamiento y reconocimiento de un contenido leíble por una arquitectura de procesamiento que comprende una memoria asociativa para el registro, reconocimiento y recuperación de estados de memoria o contenidos.
26. The use of the registration system for storage and recognition of readable content by a processing architecture comprising an associative memory for the registration, recognition and recovery of memory states or contents.
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US7478090B2 (en) * | 2005-01-14 | 2009-01-13 | Saffron Technology, Inc. | Methods, systems and computer program products for analogy detection among entities using reciprocal similarity measures |
US10579602B2 (en) * | 2013-10-07 | 2020-03-03 | Oracle International Corporation | Attribute redundancy removal |
-
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