DE102008050207B3

DE102008050207B3 - Verfahren zum Erstellen von Daten

Info

Publication number: DE102008050207B3
Application number: DE102008050207A
Authority: DE
Inventors: Rainer Schulze
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-10-02

Abstract

Bei einem Verfahren zum Erstellen von Daten einer über Datensätze gestützten Funktion werden die erzeugten Daten durch ein entsprechendes Anpassungsverfahren in einem Verkehrsfeld gespeichert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen von Daten.
Bei der Beschreibung neuronaler Netze werden Simulationsmodelle zur Nachbildung der Erregungsausbreitung in den neuronalen Netzen verwendet. Dabei bedingen sich wechselseitig die Erregungsverteilung und die synaptische Verbindungsstärke zwischen den Neuronen, formuliert als Hebbsche Regel. Erreicht wird die Anpassung der synaptischen Verbindungsstärke an die Erregungsverteilung.
Ein derartiges Phänomen biologischer Vorgänge wird oftmals auch technisch nachgebildet.
Technisch kann dem zum Beispiel ein so genanntes massiv paralleles System zugrunde liegen, bestehend aus einem Ensemble von Prozessoren, die initial in geeigneter Weise miteinander voll vernetzt sind.
In US 6,493,691 B1 wird eine Anordnung vernetzter Rechnersysteme beschrieben, welche mit Hilfe von Algorithmen, die auf der Theorie der neuronalen Netze beruhen, trainiert werden.
In US 7,085,683 B2 wird ein Überwachungssystem zum Überwachen von hochkomplexen EDV-Netzen beschrieben. Hierbei werden sicherheitsrelevante Ereignisse detektiert und dem Benutzer darüber Informationen übermittelt.
Unter einem Prozessor ist im Folgenden eine Einrichtung zu verstehen, die über ein Verkehrsfeld Datenmassive empfängt, erzeugt und emittiert, entsprechend einer gegebenen Verteilung der relativen Referenzhäufigkeiten zwischen allen Prozessoren.
Die relative Referenzhäufigkeit einer Quellressource s auf eine Zielressource d ist definiert durch die Anzahl der Zugriffe von s auf d bezogen auf die Gesamtzahl aller Zugriffe auf d.
Die technische Anordnung dafür kann bestehen aus einem Prozessorfeld und einem übergeordneten Verkehrsfeld, wobei das Prozessorfeld charakterisiert sein kann durch die Referenzierungen der Prozessoren untereinander und das übergeordnete Verkehrsfeld durch die Datenströme zwischen den einzelnen Prozessoren. Das Verkehrsfeld enthält Verkehrsknoten und dient als Kommunikationsmedium zur Verkoppelung der Prozessoren. Jedem Verkehrsknoten des Verkehrsfeldes ist genau ein Prozessor des Prozessorfeldes zugeordnet.
Aufgabe des Verkehrsfeldes ist es, die durch die Referenzierungen zwischen den Prozessoren induzierten Datenströme auszutauschen. Ein solcher Austausch geschieht auf einem umso kürzeren und damit umso schnelleren Weg, je vollkommener die Topologie des Verkehrsfeldes an die Referenzierungen des Prozessorfeldes angepasst ist.
Ziel einer solchen Anpassung soll sein, die maximalen Mächtigkeiten der zwischen den Verkehrsknoten im Verkehrsfeld zirkulierenden Datenströme bestmöglich mit den relativen Referenzhäufigkeiten zwischen den Prozessoren des Prozessorfeldes zu korrelieren.
Ein Problem kann darin gesehen werden, die Topologie des Verkehrsfeldes bestmöglich an die Referenzstruktur des Prozessorfeldes anzupassen. Ein weiteres der Erfindung zu Grunde liegendes Problem kann darin gesehen werden, die Verteilung der Datenströme zwischen den Knoten des Verkehrsfeldes herzunehmen als Stützdaten zum Beispiel zur bildhaften Signalisierung von Zuständen in technischen Systemen wie in Kraftfahrzeugen, in Flugzeugen oder auch in Befehlsständen von Kraftwerken.
Ein entsprechendes Lösungsverfahren wird für verschiedene Ausführungsbeispiele zum Präsentieren einer über Datensätze gestützten Funktion verwendet, wobei die präsentierten Stützdaten das Ergebnis des Anpassungsverfahrens der Topologie des Verkehrsfeldes an die Referenzierungen des Prozessorfeldes sind.
Gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen des Verfahrens werden prinzipiell für einen dezidiert zu erzeugenden Datensatz die erforderlichen Referenzierungen zwischen den Prozessoren des Prozessorfeldes ermittelt, geordnet untergebracht in einer Referenzmatrix und bezeichnet als Referenzstruktur des Prozessorfeldes.
Im Anschluss daran erfolgt die sukzessive Anpassung der Topologie des Verkehrsfeldes an die Referenzstruktur des Prozessorfeldes, wobei das Verkehrsfeld gemäß einem ersten Kriterium um eine bestehende Direktverbindung von einem Verkehrsknoten zu einem anderen reduziert wird, wobei das erste Kriterium auf dem Auffinden der kleinsten relativen Referenzhäufigkeit zwischen allen direkt verbundenen Prozessoren basiert, und gemäß einem zweiten Kriterium die Auswirkung dessen bewertet wird, wobei das zweite Kriterium darin besteht festzustellen, ob die Datenemission aus allen Verkehrsknoten des Verkehrsfeldes und die Datenimmission in alle Verkehrsknoten des Verkehrsfeldes ohne gegenseitige Rückstellung beider Prozesse erfolgen kann mit dem Ergebnis, die vorgenommene Reduktion entweder bestehen zu lassen oder wieder rückgängig zu machen; die Reduktion endet, wenn das zweite Kriterium jedwede Aufrechterhaltung einer zuvor reduzierten Verbindung ausschließt.
Gemäß einer Ausgestaltung des beschriebenen Verfahrens wird eine Anordnung zur Durchführung bereitgestellt, bestehend aus einem Feld von Prozessoren (Prozessorfeld), deren Anzahl der Anzahl stützender Datensätze entspricht, und bestehend aus einem Feld von Verkehrsknoten (Verkehrsfeld), deren Anzahl der Anzahl von Prozessoren im Prozessorfeld entspricht.
Gemäß dem ausgestalteten Verfahren existiert das Verkehrsfeld vor seiner Reduktion als vollständig vernetzt.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden die Elemente der Referenzmatrix aus einer diskreten Funktionaltransformation generiert, zum Beispiel aus der diskreten Fourier-Transformation, wobei der Integralkern der diskreten Funktionaltransformation mit den dezidierten Stützdaten gewichtet wird, genommen über eine positiv signierte Folge dezidierter Stützdaten, die positiv indiziert sind und sich symmetrisch fortsetzen über entsprechend negativ indizierte Stützdaten.
Gemäß einer anderen Variante des Verfahrens wird die Präsentation der Funktion auf der Grundlage zirkulierender Datenströme im Verkehrsfeld verwendet zur elektrischen Ansteuerung mindestens einer Elektrode.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ist die mindestens eine Elektrode eine Elektrode einer Anzeigeeinrichtung.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird die mindestens eine Elektrode als Elektrode einer organischen Licht emittierenden Diode (OLED), alternativ beispielsweise als Elektrode einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung oder als Elektrode einer Plasma-Anzeigeeinrichtung verwendet.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens werden die relativen Referenzhäufigkeiten aus einer laufzeitaktuellen Beobachtung eines Verkehrssystems ermittelt, dessen Topologie mittels eines entsprechenden Verkehrsfeldes nachgebildet wird.
Gemäß einer anderen Variante des Verfahrens wird das unterschiedliche Einschwingverhalten der Datenströme zwischen den Verkehrsknoten des Verkehrsfeldes nach erfolgter Minimierung des Verkehrsfeldes zur zeitversetzten Veranlassung externer Prozesse genutzt.
Gemäß einer Variante des Verfahrens wird als externer Prozess eine Sprengung zeitversetzt veranlasst.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird bildhafte Information in eine dazu adäquate Topologie der Verbindungsstruktur des Verkehrsfeldes überführt.
In einer anderen Variante des Verfahrens wird ein Gravitationsfeld von einem in einem Wirkungsraum befindlichen System aus endlich vielen Raumpunkten simuliert, wobei die zwischen den Raumpunkten wirkenden Kräfte der Verteilung der relativen Referenzhäufigkeiten im Prozessorfeld zugeordnet werden.
In noch einer anderen Variante des Verfahrens wird die örtliche Verteilung von Funkzellen eines Mobilfunknetzes und deren Kanalkapazität optimiert, wobei die relative Anrufhäufigkeit zwischen den Teilnehmern mit der relativen Referenzhäufigkeit zwischen den Prozessoren des Prozessorfeldes identifiziert und das Mobilfunknetz mit dem Verkehrsfeld identifiziert wird.
Gemäß einer Variante der Anordnung zum Durchführen des Verfahrens weist die Anordnung zusätzlich mindestens eine organische Licht emittierende Diode (OLED) auf, die jeweils mit einem Verkehrsknoten des Verkehrsfelds elektrisch gekoppelt ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Prozessorfeld und zugehöriges Verkehrsfeld;
2 den schematischen Verfahrensablauf gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3A bis 3D Schaubilder zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 mögliche Visualisierung der im Verkehrsfeld zirkulierenden Daten, gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
5 den schematischen Ablauf der Prozess-Schritte des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
1 zeigt eine Anordnung 100 mit einem Verkehrsfeld 101, welche Verkehrsknoten 106, 107 aufweist. Das Verkehrsfeld 101 ist ein Kommunikationsmedium zweckdienlich zur Verkopplung von Prozessoren 103, 105. Auch ist in 1 ein zum Verkehrsfeld 101 zugehöriges Prozessorfeld 102 dargestellt, wobei jedem Verkehrsknoten 106, 107 aus dem Verkehrsfeld 101 ein Prozessor 103, 105 aus dem Prozessorfeld 101 zugeordnet ist. Alle Verkehrsknoten 106, 107 des Verkehrsfelds 101 emittieren, immittieren und transferieren Datenströme.
Unter systemtheoretischen Gesichtspunkten existiert das Verkehrsfeld als diskreter Raum, bestehend aus voneinander distanzierten Raumpunkten. Es bestimmt eine Raumordnungsvorschrift die Ortslage der Raumpunkte. Es definiert eine Kanalisierungsvorschrift die Koppelstruktur zwischen den im Raum untergebrachten Raumpunkten, bezeichnet als Topologie des Raums.
Nachfolgende Ausführungen beschreiben die mathematischen Grundlagen des Verfahrens zur detaillierten Erläuterung der vorstehend genannten Ausführungsbeispiele.
Die Kanalisierungsvorschrift besteht als Adjazenzmatrix
wobei ⁽⁰⁾a_d,s = 1 für die Existenz einer unmittelbaren Verbindung von einem Raumpunkt P_s des diskreten Raums zu einem benachbarten Raumpunkt P_d und ⁽⁰⁾a_d,s = 0 für das Nichtvorhandensein eben einer solchen Verbindung.
Die topologische Weglänge l_d,s eines Verbindungskanals 104 im Verkehrsfeld 101 von P_s, bezeichnet als Datenquelle, nach P_d, bezeichnet als Datensenke, ist gegeben durch die Anzahl zu transferierender Raumpunkte längs des Kommunikationsweges von P_s nach P_d plus Eins, geordnet dargstellt durch eine Mindestmatrix
mit l_d,s ≥ 1.
Das dem Verkehrsfeld übergeordnete Prozessorfeld 102 ist durch die Referenzmatrix
charakterisiert, deren Elemente y die relativen Referenzhäufigkeiten zwischen den Prozessoren 103, 105 angeben.
Der Nachrichtenaustausch zwischen den Prozessoren 103, 105 geschieht über umso weniger Knoten und damit umso schneller, je besser die Topologie des Verkehrsfeldes 101 an die relativen Referenzhäufigkeiten des Prozessorfeldes 102 angepasst ist.
Der normierte Diffusionskoeffizient stellt ein Maß für die Durchlässigkeit getriebener Verkehrsströme dar, beschrieben durch
mit
bezeichnet als normierte relative Referenzhäufigkeit von P_s nach P_d.
Des weiteren gelte
als Summe der relativen Referenzhäufigkeiten von P_s auf alle umgebenden Raumpunkte P, den Unterbringungsorten der Knoten des Verkehrsfeldes, einschließlich auf sich selbst und daraus abgeleitet
als normierte relative Referenzhäufigkeit von P_s auf P_d.
Zu bestimmen ist die zulässige Mächtigkeit transferierter Datenströme zwischen den Verkehrsknoten.
Entsprechend der Verteilung relativer Referenzhäufigkeiten im Prozessorfeld emittiert der Quellknoten P_s des Verkehrsfeldes ein Datenpaket der Mächtigkeit D ⊗_d,s innerhalb einer Laufzeit Θ_d,s zum Zielknoten P_d. Dabei ist c prinzipiell die Vorbereitungszeit für den Transfer eines Datenpakets von einem Knoten zu einem nachfolgenden Knoten und q die dafür benötigte Transferzeit für genau ein Datum im Paket. Alle aus P_s emittierten Daten benötigen zu ihrem Ausstrom die Verteilzeit Θ ⊗_s und speziell auf P_d die Verteilzeit Θ_d,s = ρ_d,s·Θ ⊗_s
Andererseits verbrauchen alle von P_d entgegengenommen Daten die Ankunftszeit Θ •_d.
Sowohl die Verteilzeit Θ ⊗_s als auch die Ankunftszeit Θ •_d sind abhängig sowohl von den relativen Referenzhäufigkeiten des Prozessorfeldes, von der Vorbereitungszeit c für den Transfer eines Datenpakets, von der benötigten Transferzeit q für genau ein Datum im Paket als auch von den Mächtigkeiten D der transferierten Datenpakte zwischen den Knoten des Verkehrsfeldes. Um den Zeitbedarf des Datentransfers im Verkehrsfeld proportional zu den Referenzierungen im Prozessorfeld anzupassen, stehen plausibel die Verteil- und Ankunftszeiten Θ in Relation zu den relativen Referenzhäufigkeiten des Prozessorfeldes. In der Form besteht der Zusammenhang
und
Genommen über alle Knoten des Verkehrsfeldes bzw. über alle Prozessoren des Prozessorfeldes ergibt sich daraus ein charakteristisches Gleichungssystem zur Berechnung der bedingten Mächtigkeiten abgehender Datenpakete D ⊗ und dem dafür notwendigen Zeitbedarf:
kurz K·D ⊗ = R, wobei K eine aus der vorstehenden Gleichung abgeleitete Koeffizientenmatrix ist, R ein Resultatvektor und D ⊗ der Unbekanntenvektor aus Elementen D ⊗_l bis D ⊗_m
Auf einem solchen Gleichungssystem basiert ein Verfahren zur Anpassung der Topologie eines Verkehrsfeldes an die Referenzstruktur des zugeordneten Prozessorfeldes auf Basis der Eliminierung bestehender Direktverbindungen zwischen den Knoten des Verkehrsfeldes.
Die Eliminierung einer bestehenden Direktverbindung im Verkehrsfeld ist genau dann zulässig, wenn alle Lösungen dieses Gleichungssystems ein positives Vorzeichen haben. In diesem Fall wird das Verkehrsfeld als balanciert bezeichnet, was heißt, dass der auf den Datenfluss ausgeübte Richtungszwang eine solche Verteilung ankommender Mächtigkeiten von Datenströmen in den Verkehrsknoten des Verkehrsfeldes ausübt, die der Summe aller ankommenden Referenzierungen in den Prozessoren des Prozessorfeldes entspricht. Demnach ist die Korrelation zwischen den ankommenden Referenzierungen in den Prozessoren des Prozessorfeldes und den ankommenden Mächtigkeiten von Datenströmen in den Knoten des Verkehrsfeldes nahezu vollständig. Eine vollständige Korrelation wäre bei einer technisch unsinnig bestehenden Koppelverbindung eines Verkehrsknotens auf sich selbst gegeben.
Das Verfahren startet mit Vorgabe einer Referenzmatrix Y für das Prozessorfeld und unter Annahme eines vollvernetzten Verkehrsfeldes, beschrieben durch ⁽⁰⁾a_d,s = 0 für i = j und = 1 sonst. Nachfolgend werden Direktverbindungen des Verkehrsfeldes schrittweise reduziert unter Maßgabe der Beibehaltung der Balanciertheit des Verkehrsfeldes, das heißt unter Forderung sämtlich positiver Elemente des Unbekanntenvektors D des charakteristischen Gleichungssystems.
Nach erfolgter maximal möglicher Reduzierung von Direktverbindungen funktioniert das Verkehrsfeld autonom. Die Datenströme zirkulieren zwischen den Verkehrsknoten mit genau solchen Mächtigkeiten, deren Überlagerung bei Ankunft in den Verkehrsknoten exakt der für ein balanciertes Verkehrsfeld notwendigen Mächtigkeit entspricht.
Gemäß einem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel werden ein nachzubildender Kurvenverlauf, bzw. dessen bekannte räumlich verteilte Stützstellen einer diskreten Fourier-Transformation unterzogen, aus deren Komponenten sich die Referenzierungen innerhalb des Prozessorfelds ergeben. Anschließend werden die Direktverbindungen eines anfangs voll vernetzten Verkehrsfeldes unter Verwendung des oben beschriebenen Eliminierungs-Verfahrens gelöst. Die sich am Ende einstellenden Mächtigkeiten ankommender Datenströme in den Verkehrsknoten des Verkehrsfeldes entsprechen dann in geordneter Folge der Größe von Stützstellen für den jeweils darzustellenden Kurvenverlauf.
2 zeigt ein Ablaufschema 200, welches die einzelnen Schritte des Verfahrens veranschaulicht. Zunächst werden in 201 die numerischen Werte einer Funktion als Folge von Stützwerten X_j eingetragen. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit gelte wie zuvor vereinbart X_j = X_–j, d. h. es besteht ein bezüglich der Ordinatenachse symmetrischer Funktionsverlauf.
Nachfolgend wird in 202 die Folge von Stützwerten einer diskreten Fourier-Transformation unterzogen zur Erzeugung der Komponenten der Referenzmatrix.
Ferner wird in 203 ein Prozessorfeld 102 aus Prozessoren 103, 105 erzeugt.
In 204 wird ein Verkehrsfeld mit einer solchen Anzahl voll vernetzter Verkehrsknoten erzeugt, die der Anzahl der Prozessoren 102, 105 entspricht.
In 205 wird die Topologie des Verkehrsfeldes 101 an die Referenzstruktur des Prozessorfeldes 101 angepasst. Zunächst wird die Verbindung zwischen zwei Verkehrsknoten 106, 107 des Verkehrsfelds 101 mit der kleinsten relativen Referenzhäufigkeit aufgetrennt, wodurch sich die Mächtigkeiten sowohl ankommender als auch abgehender Datenströme in den Verkehrsknoten 106, 107 und der Zeitbedarf für den Transfer der Daten ändern.
Geprüft wird in 206, ob trotz erfolgter Auftrennung die Balanciertheit des Systems erhalten geblieben ist.
In diesem Fall wird in 208 zu dem vorhergehenden Anpassungsschritt 205 zurückgekehrt, angezeigt durch Pfeil 207. Andernfalls wird in 208 die letzte Reduktion des Verkehrsfeldes 101 rückgängig gemacht und als momentan ungeeignet markiert.
Nachfolgend wird unter Ausschluss der zuvor erkannten minimalen relativen Referenzhäufigkeit das Minimum der noch verbleibenden relativen Referenzhäufigkeiten festgestellt und eine nächste Auftrennung im genannten Sinne vorgenommen.
Geprüft wird in 206 die Beibehaltung der Balanciertheit. Blieb sie nicht erhalten, wird der Auflösungsschritt wieder rückgängig gemacht, andernfalls bleibt der Auflösungsschritt bestehen und alle zuvor als ungeeignet markierten Reduktionen werden wieder demarkiert.
Haben maximal viele Reduktionen von Direktverbindungen stattgefunden, zirkulieren Datenströme charakteristischer Mächtigkeit zwischen den Knoten des Verkehrsfeldes und es korreliert die Mächtigkeit ankommender Datenströme in den Knoten des Verkehrsfeldes mit den Mächtigkeiten ankommender Referenzierungen in den Prozessoren des Prozessorfeldes, übereinstimmend mit den Stützwerten X in geordneter Reihenfolge.
Die 3A bis 3D beschreiben anschaulich die Vorgehensweise unter Anwendung des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3A enthält im Diagramm 300 die zu simulierenden Mächtigkeiten D •_j ankommender Datenströme in den Knoten des Verkehrsfelds 100. Die Mächtigkeiten entsprechen den Stützstellen 1 bis 15 einer Folge X. Mittels des beschriebenen Reduktionsverfahrens sollen die Mächtigkeiten der im Verkehrsfeld 100 getriebenen Datenströme an diese Folge X angepasst werden.
3B zeigt die zugehörige Referenzmatrix 310, deren Komponenten 311 sich ergeben aus dem diskreten Integralkern der diskreten Fourier-Transformation gewichtet mit den positiv signierten Stützstellen des Spektrums von X.
Zusätzlich zu den Komponenten 311 der Referenzmatrix sind jeweils die Zeilensummen 312 angegeben, welche der Stützstellenfolge X entsprechen.
3C veranschaulicht das Konvergenzverhalten und die technische Realisierung des Generierungsverfahrens einer dezidierten Folge X von Stützstellen.
Das Schaubild 320 zeigt eine Kurvenschar 321, welche die iterative Herausbildung der Mächtigkeiten
getriebener Datenströme gegen die dezidierte Folge X von Stützstellen darstellt, vollständig herausgebildet nach maximal 120 Ereignislagen.
3D zeigt im Schaubild 330 die Struktur eines rückgekoppelten Netzwerkes aus 15 Verkehrsknoten zur iterativen Herausbildung der Mächtigkeiten
getriebener Datenströme.
Der Verkehrsknoten 331 (auch mit dem Knotenindex 01 gekennzeichnet) ist beispielsweise mit dem Verkehrsknoten 332 (auch mit dem Knotenindex 02 gekennzeichnet), einem nicht näher gekennzeichneten Verkehrsknoten 340 und Verkehrsknoten 345 (auch mit dem Knotenindex 15 gekennzeichnet) verbunden. Dabei empfängt der Verkehrsknoten 331 Datenmassive aus den Verkehrsknoten 332, 344 (nicht näher gekennzeichnet) und 345 und sendet Datenmassive zum Verkehrsknoten 332.
Verkehrsknoten 332 empfängt Daten vom Verkehrsknoten 331, vom Verkehrsknoten 338 (auch mit dem Knotenindex i gekennzeichnet) und von einem nicht näher gekennzeichneten Verkehrsknoten 337. Verkehrsknoten 332 sendet Daten an den nicht näher gekennzeichneten Verkehrsknoten 344 und an den Verkehrsknoten 345.
Verkehrsknoten 333 (auch mit dem Knotenindex 03 gekennzeichnet) empfängt Daten aus dem Verkehrsknoten 345 und dem nicht näher gekennzeichneten Verkehrsknoten 335. Verkehrsknoten 333 sendet Daten an zwei nicht näher gekennzeichnete Verkehrsknoten 340 und 341.
Verkehrsknoten 336 (entspricht Verkehrsknoten j) empfängt Datenströme vom nicht näher gekennzeichneten Verkehrsknoten 337, von den Verkehrsknoten 338 und 343 (auch mit k gekennzeichnet) und sendet Datenströme N [ν] / j an die Verkehrsknoten 336 und 343.
Verkehrsknoten 338 (mit dem Knotenindex i gekennzeichnet) empfängt Daten von dem nicht näher gekennzeichneten Verkehrsknoten 340 und dem Verkehrsknoten 336 und sendet Daten an die Verkehrsknoten 332 und 336.
Verkehrsknoten 343 (mit dem Knotenindex k gekennzeichnet) sendet Daten an Verkehrsknoten 336 und empfängt Daten von Verkehrsknoten 336.
Verkehrsknoten 345 (mit dem Knotenindex 15 bezeichnet) empfängt Daten von einem nicht näher gekennzeichneten Verkehrsknoten 335 und von dem Verkehrsknoten 332 und sendet Daten an die Verkehrsknoten 331, 333 und an zwei nicht näher bezeichnete Verkehrsknoten 335 und 337.
Die übrigen Verbindungen zwischen den Verkehrsknoten sind bereits eliminiert. In diesem so modifizierten Verkehrsfeld konvergieren über Rückkopplungen die getriebenen Datenströme gegen die dezidierte Folge X von Stützstellen gemäß der in 3A gezeigten Kurvenschar.
4 zeigt eine Möglichkeit, die in dem Verkehrsfeld gespeicherten Daten zu visualisieren, indem die Mächtigkeit eines jeden Verkehrsknotens auf die Betreiberspannung eines ihm zugeordneten OLEDs in einem Feld von OLEDs abgebildet wird, welche Licht 405 abstrahlen. Die OLED-Anordnung 400 weist eine Anodenstruktur 401 bestehend aus parallel zu einander horizontal verlaufenden Anodenelementen auf, welche mit einem Verkehrsfeld 406 gekoppelt sind. Weiterhin weist die Anordnung eine das Licht 405 emittierende Polymerschicht 402 und eine Kathode 403 mit vertikal verlaufenden Kathodenelementen auf. Zusätzlich ist noch eine Folie 404 auf die Kathode 403 als Trägermaterial aufgebracht. Die Signale zur Steuerung der OLED-Anordnung werden von dem Verkehrsfeld 406 geliefert, wobei die Signale sich beispielsweise proportional zu den Korpuskelströmen des Verkehrsfeldes verhalten.
5 ist ein Flussdiagramm 500, welches ein Verfahren zum Erstellen einer Stauprognose in einem Verkehrssystem zeigt. Zunächst werden in 501 die relativen Referenzhäufigkeiten des Prozessorfeldes 102 aus einer laufzeitaktuellen Beobachtung eines realen Verkehrssystems, dessen aktuelle Wegeführung in der Topologie des entsprechenden Verkehrsfeldes 101 abgelegt ist, ermittelt. Wird nun in 502 das oben beschriebene charakteristische Gleichungssystem gelöst, so wird in 503 ein Verkehrsstau genau dann zu erwarten sein, wenn der Lösungsvektor des charakteristischen Gleichungssystems nicht vollständig positiv besetzt ist. Somit lassen sich beispielsweise die Folgen eines zwangsweisen Eingriffs in das Zielbegehren und Richtungsbegehren der Verkehrsteilnehmer durch das Verkehrsleitsystem abschätzen als auch die Folgen einer bevorstehenden Einflussnahme auf die Verteilung von Verkehrsspuren durch das Leitsystem einschließlich ihrer Richtung und Geschwindigkeit prognostizieren. Anhand dieser Information lässt sich die Steuerung des Verkehrsleitsystems entsprechend optimieren.
Eine andere Anwendungsmöglichkeit des oben beschriebenen Verfahrens nutzt die Autonomie des Verkehrsfeldes nach erfolgter Minimierung der Verbindungsknoten aus. Denn ausgehend von einer gegebenen Anfangsverteilung ankommender Mächtigkeiten von Datenströmen in den Verkehrsknoten des Verkehrsfeldes wird die finale Mächtigkeit im eingeschwungenen Zustand zu unterschiedlichen Zeitpunkten sowohl in Abhängigkeit von der Anfangsverteilung als auch von der finalen Mächtigkeit erreicht. Diese Eigenschaft eines massiv parallelen Systems lässt sich zur zeitversetzten Veranlassung externer Prozesse durch das massiv parallele System verwenden, so dass eine zeitversetzte Signalisierung erreicht ist. Beispielsweise kann dadurch die zeitversetzte Signalgebung einer Sprengung mit einer Mehrzahl von Sprengkapseln gesteuert werden.
Eine andere Anwendungsmöglichkeit ist in der Modellierung und Simulation der Herausbildung von Nervengeflechten gegeben.
Gemäß der Hebbschen Regel hängt die Stabilität synaptischer Verbindungen zwischen Nervenzellen in einem Nervengeflecht von der Häufigkeit der Inanspruchnahme der synaptischen Verbindung ab. Die Existenz der synaptischen Verbindungen sei durch die Topologie eines Verkehrsfeldes repräsentiert, so entspricht die Stabilität der synaptischen Verbindungen der Referenzhäufigkeit präsynaptischer mit postsynaptischen Nervenzellen, wobei das durch die Hebbsche Regel beschriebene Phänomen dann dem oben beschriebenen Reduktionsalgorithmus entspricht.
Ein weiteres Anwendungsgebiet besteht in der Speicherung bildhafter Information in strukturierten Netzwerken. Dabei werden räumlich diskrete Bilder als 2-dimensionale Objekte durch Prozessorfelder repräsentiert, wobei Helligkeits- und Farbunterschiede zwischen den räumlich distanzierten Bildpunkten den relativen Referenzhäufigkeiten des Prozessorfeldes entsprechen. Anschließend wird ausgehend von einem voll vernetzten Verkehrsfeld mittels des oben beschriebenen Verfahrens die das diskrete Bild repräsentierende Referenzverteilung in eine dazu adäquate Topologie der Verbindungsstruktur des Verkehrsfeldes überführt. Somit kann eine bildhafte Darstellung eines Objekts in eine entsprechende Topologie des Verbindungsnetzwerkes eines Verkehrsfeldes überführt werden, wobei diese Struktur unverwechselbar ist. Beispielsweise lassen sich auf diese Art Bilddatenbanken für Kriminalprävention und Kriminaldetektion erstellen.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die Gravitationsfelder von einem in einem Wirkungsraum befindlichen System aus endlich vielen Raumpunkten simuliert. Bei endlich vielen Raumpunkten existieren zwischen den endlich vielen Raumpunkten auch nur endlich viele Kraftlinien, wobei sich ein zusätzlich in den Raum eingebrachtes Teilchen nur entlang maximal indizierter Kraftlinien bewegt. Mittels eines massiv parallelen Systems lässt sich die Spur eines in den Wirkungsraum eingebrachten Teilchens nachbilden.
Die zwischen den Raumpunkten wirkenden Kräfte entsprechen hierbei der Verteilung der relativen Referenzhäufigkeiten im Prozessorfeld. Ausgehend von einem vollvernetzten Verkehrsfeld wird nun mittels des oben beschriebenen Verfahrens die Zahl der Verbindungen, zwischen denen kein oder nur ein unterschwelliger Teilchenfluss gravitationsbedingt stattfindet, eliminiert.
Das beschriebene Verfahren dient beispielsweise dazu, festzustellen, welchen Einfluss Fremdfelder oder Abweichungen von Masseverteilungen auf die gravitationsbedingte Bewegung von Masseteilchen ausüben.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel lässt sich das oben beschriebene Verfahren zur Optimierung der örtlichen Verteilung von Funkzellen und deren Kanalkapazität in mobilen Netzen nutzen.
Hierzu wird jeder Mobilfunkteilnehmer formal als Prozessor eines Prozessorfeldes und die relative Anrufhäufigkeit zwischen allen Teilnehmern als relative Referenzhäufigkeit zwischen den Prozessoren des Prozessorfeldes identifiziert. Das Mobilfunknetz wird mit dem Verkehrsfeld identifiziert. Ausgehend von einem vollvernetzten Verkehrsfeld, entsprechend der direkten Erreichbarkeit einer jeden Funkzelle mit jeder anderen werden mittels des oben beschriebenen Reduktionsalgorithmus genau jene Funkzellen eliminiert, deren Verkehrslast im Vergleich zu anderen Funkzellen vernachlässigbar bzw. nur unterschwellig ist. Hierdurch wird eine mindestens mittelbare Erreichbarkeit zwischen allen Funkzellen und eine kontinuierliche Kommunikation zwischen allen Netzteilnehmern erreicht, was der Balanciertheit (die Bereitstellung eines Kanals erfolgt ohne Rückstellung eines anderen Kanals) des massiv parallelen Systems entspricht, welche durch das oben genannte Verfahren gewährleistet ist.

100: Anordnung aus Verkehrsfeld und Prozessorfeld
101: Verkehrsfeld
102: Prozessorfeld
103: Prozessor
104: Verbindungskanal
105: Prozessor
106: Verkehrsknoten
107: Verkehrsknoten
200: Ablaufschema
201–208: Verfahrensschritte
300: Diagramm
310: Referenzmatrix
311: Komponenten
312: Zeilensummen
320: Schaubild
321: Kurvenschar
330: Schaubild
331–345: Verkehrsknoten
400: OLED-Anordnung
401: Anodenstruktur
402: Polymerschicht
403: Kathode
404: Folie
405: Licht
406: Verkehrsfeld
500: Flussdiagramm
501–503: Verfahrensschritte

Claims

Verfahren zum Erstellen von Daten einer über Datensätze gestützten Funktion, wobei das Verfahren (200) aufweist: Ermitteln der Referenzierungen zwischen den Prozessoren (103, 105) eines Prozessorfeldes (102) für die zu erstellenden Daten (S201, S202), Anordnen der Referenzierungen in einer Referenzmatrix (S202), Sukzessives Anpassen der Topologie eines dem Prozessorfeld (102) entsprechenden Verkehrsfeldes (101) an die Referenzstruktur des Prozessorfeldes (102) (S205), aufweisend: 1: Reduzieren des Verkehrsfeldes (101) gemäß einem ersten Kriterium um eine bestehende Direktverbindung von einem Verkehrsknoten (106, 107) des Verkehrsfeldes (101) zu einem anderen, wobei das erste Kriterium auf dem Auffinden der kleinsten relativen Referenzhäufigkeit zwischen allen direkt verbundenen Prozessoren basiert; 2: Bewerten der Auswirkung der Reduktion gemäß einem zweiten Kriterium, wobei das zweite Kriterium darin besteht, ob die Datenemission aus allen Verkehrsknoten (106, 107) des Verkehrsfeldes (101) und die Datenimmission in alle Verkehrsknoten (106, 107) des Verkehrsfeldes (101) ohne gegenseitige Rückstellung beider Prozesse erfolgen kann (S206), und falls dass Kriterium erfüllt ist, Bestehen lassen der Reduktion und Zurückkehren zu Schritt 1 (S207); Beenden der Reduktion, falls das zweite Kriterium jedwede Aufrechterhaltung der Reduktion einer zuvor reduzierten Verbindung ausschließt (S208).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Start des Verfahrens als Verkehrsfeld (101) ein vollvernetztes Verkehrsfeld verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei zum Anpassen des Verkehrsfeldes (101) die Direktverbindung zwischen den zwei Verkehrsknoten des Verkehrsfeldes (101) eliminiert wird, deren relative Referenzhäufigkeit minimal ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Elemente (311) der Referenzmatrix (310) aus einer diskreten Funktionaltransformation erzeugt werden, wobei der Integralkern der diskreten Funktionaltransformation mit den Stützdaten der Funktion gewichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei zum Erzeugen der Elemente (311) der Referenzmatrix (310) als Funktionaltransformation eine diskrete Fourier-Transformation verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Präsentation der Funktion auf der Grundlage zirkulierender Datenströme im Verkehrsfeld (101) zur elektrischen Ansteuerung mindestens einer Elektrode (401, 403) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine Elektrode (401, 403) eine Elektrode einer Anzeigeeinrichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine Elektrode (401, 403) eine Elektrode einer organischen Licht emittierenden Diode (OLED) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die relativen Referenzhäufigkeiten aus einer laufzeitaktuellen Beobachtung eines Verkehrssystems ermittelt werden, dessen Topologie mittels eines entsprechenden Verkehrsfeldes nachgebildet wird (S501).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das unterschiedliche Einschwingverhalten der Datenströme zwischen den Verkehrsknoten des Verkehrsfeldes (101) nach erfolgter Minimierung des Verkehrsfeldes (101) zur zeitversetzten Veranlassung externer Prozesse genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei als externer Prozess eine Sprengung zeitversetzt veranlasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei bildhafte Information in eine dazu adäquate Topologie der Verbindungsstruktur des Verkehrsfeldes überführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Gravitationsfeld von einem in einem Wirkungsraum befindlichen System aus endlich vielen Raumpunkten simuliert wird, wobei die zwischen den Raumpunkten wirkenden Kräfte der Verteilung der relativen Referenzhäufigkeiten im Prozessorfeld zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die örtliche Verteilung von Funkzellen eines Mobilfunknetzes und deren Kanalkapazität optimiert wird, wobei die relative Anrufhäufigkeit zwischen den Teilnehmern als relative Referenzhäufigkeit zwischen den Prozessoren des Prozessorfeldes identifiziert wird und das Mobilfunknetz mit dem Verkehrsfeld identifiziert wird.
Anordnung (100) zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Anordnung aufweist: ein Referenzfeld (102), welches eine Anzahl von Prozessoren (103, 105) aufweist, deren Anzahl der Anzahl der Datensätze entspricht, ein Verkehrsfeld (101) mit einer Mehrzahl von Verkehrsknoten (106, 107), deren Anzahl der Anzahl der Prozessoren (103, 105) entspricht.
Anordnung (400) nach Anspruch 15, welche zusätzlich mindestens eine organische Licht emittierende Diode (OLED) aufweist, die jeweils mit einem Verkehrsknoten des Verkehrsfelds (406) elektrisch gekoppelt ist.