[发明专利]使用具有不确定性的数值表示的模拟计算技术

说明书

交互参照相关申请

此申请主张2009年3月2日提出申请的美国临时申请第61/156,729 号的利益，其名称为“Analog Computation Using Soft Bytes”。

此申请还涉及2009年3月2日提出申请的美国临时申请第 61/156,792号，其名称为“Belief Propagation Processor”及2009年3月2 日提出申请的美国临时申请第61/156,794号，其名称为“Circuits for  Soft Logical Functions”。上述三申请的内容通过参考并入本文。

技术领域

此申请涉及使用具有不确定性的数值表示的模拟计算技术，例 如，通过软性字节所表示。

背景技术

统计推论可包括表示数值中的不确定性的量的操纵。统计推论可 使用统计得出基于不完整或不正确信息的推论。统计推论问题可在许 多应用领域中找到—从意见调查到医学研究到电信系统。统计推论的 领域包含用以执行此任务的各种技术。

在一些应用中，统计推论问题包括从以某种方式遭毁坏的数据的 一量测值中提取信息。例如，一无线接收器典型地接收已遭噪声、干 扰及/或反射毁坏的一个或更多个无线电信号。统计推论技术可用以尝 试从已接收的遭毁坏信号中提取出原始传送信息。

在统计推论中，机率的语言通常用以量化地描述一特定条件为真 的似然。这些机率的意义可以不同方式被解译，尽管这些解译有时是 可互换的。例如，很一般地，一机率可解译为一条件为真的可信度， 或可选择地解译为该条件将在大量相同实验中为真的次数的比例。机 率可在线性域中表示，例如，从0至1的实数，其中1被解译为该条件为 真的完全信赖，且0被解译为该条件将不出现的完全信赖。机率还可在 对数域中表示，例如，使用对数(log)似然比(或LLR)，此比例表示该 等线性机率的比例的对数(对数优势比)。在一些范例中，一个二进制 变量x的LLR定义为x＝1的机率及x＝0的机率之比的对数，即 在LLR表示中，一条件为真的完全确定性由+∝来 表示，一条件为假的完全确定性由-∝来表示，且完全不确定性由为0 的一值来表示。

用以解决统计推论问题或用以产生统计推论问题的近似解决方 案的技术的范例包括信度传播，其利用可被转译为网络元素的变量之 间的相依性(或缺乏相依性)。一些形式的信度传播通过传递表示系统 模型的一因子图中的节点之间的消息来操作，其中每一消息表示透过 此节点与其他节点的连接所知的信息的汇总。

发明内容

注意到“软性”统计数据通常在性质上是模拟的、即由区间中的 实数值来表示的事实，使用模拟电路来实施信度传播算法或更一般的 统计推论算法是可能的。因为仅需使用模拟信号来表示统计数据的单 位，而不是使用针对表示相同数据的该数字信号的不同位的多个信号， 所以可显著节省硬件及功率消耗。而且，在一些情况下，模拟计算可 比数字计算快，尤其是针对密集计算处理任务。

本发明的一般层面涉及使用具有不确定性的数值表示的计算的 一方法。该方法包括接收一组变量的规格，每一变量具有至少N个形 成一组的可能值。该组变量满足一个或更多个形成一组的限制条件， 且每一变量被指定为分解成一组成分，其中每一成分具有可基于该等 变量值来确定的M(例如，M＜N)个形成一组的可能成分值。该方法还 包括形成用于配置计算装置的规格，该计算装置用以基于该组变量的 该规格来实施上述限制条件的网络表示。该网络表示包括对应于该组 成分的第一组节点、对应于该组限制条件的第二组节点及用以传递连 续值数据的上述第一及第二组节点之间的互连。

依据该规格来配置的该计算装置可操作地用以接收第一组量，该 第一组量中的每一量表征该组变量中的一变量的一成分与上述M个可 能成分值中的一成分值的关联度；及通过沿该网络表示中的上述互连 传递该第一组量及中间数据来确定第二组量，该第二组量中的每一量 表征该组变量中的一变量的一成分与上述M个可能成分值中的一成分 值的关联度。

实施例可包括下述特征中的一个或更多个特征。

针对该计算装置的该规格可包括模拟电路规格。该模拟电路规格 可包括离散时间模拟电路规格。在一些范例中，针对该计算装置的该 规格包括用以在处理器上执行的软件指令。

关于该组变量的该组限制条件可包括一组算术限制条件、一组逻 辑限制条件或二者的一组合。