Decima-8: Нейроморфная архитектура, оперирующая уровнями энергии

Открытая спецификация, Level16, эстафетная активация без маршрутизаторов. v0.2

Современные нейроморфные системы сталкиваются с двумя независимыми проблемами.

Проблема 1: Кодирование информации

Бинарные спайковые сети (SNN) передают градации сигнала через:

Частотное кодирование (множество тактов на одно значение)
Увеличение количества линий передачи

Проблема 2: Аппаратная реализация

Аналоговые мемристорные кроссбары обещают естественную нейроморфность, но содержат следующие проблемы:

Шум и дрейф параметров
Недетерминизм вычислений
Каждый чип требует индивидуальной калибровки

Традиционные Network-on-Chip (NoC) добавляют overhead:

~40% площади кристалла уходит на маршрутизаторы
~70% энергии тратится на пересылку данных, а не вычисления

Decima-8 предлагает:

Level16: кодирование уровня активации (0..15) в одном такте на одной линии. Это компромисс между бинарным представлением и аналоговой непрерывностью.
Цифровые кроссбары (эмуляция мемристорных матриц): детерминизм, воспроизводимость, отсутствие шума
Эстафетную активацию вместо пакетной маршрутизации: тайлы не передают данные друг другу, активация распространяется через граф зависимостей
Результат: фиксированная задержка, предсказуемое поведение, 0% площади на роутеры.

⚛ Вместо эмуляции био-нейронов строим ткань, где узнавание — это физика.

2. Математические основы

Архитектура Decima-8 основана на детерминированной целочисленной арифметике. В этом разделе приведены спецификации вычислений: форматы данных, формулы активации и логика работы тайлов. Все значения имеют фиксированные диапазоны, что гарантирует воспроизводимость результатов на любом оборудовании.

2.1 Level16: Семантическая тетрада

В традиционных спайковых архитектурах интенсивность сигнала кодируется либо во времени (частота спайков), либо в пространстве (количество параллельных каналов). Оба подхода требуют компромисса: либо задержка, либо усложнение разводки.

Decima-8 использует Level16 — представление уровня активации как 4-битного значения (0..15) на одной линии за один такт:

$thr\_cur16 \in \{0, 1, \dots, 15\} // 4 bits - tetrade$

Это не попытка «эмулировать аналог цифрой», а осознанный выбор формата данных:

Достаточно градаций для выразительности нейроморфных паттернов
Укладывается в nibble — удобно для packed-форматов и битовых операций
Фиксированный размер — детерминированная арифметика, нет динамической нормализации

Физический смысл Level16:

0 — отсутствие активации
15 — насыщение
1..14 — градации «силы намерения»

На шине VSB это просто уровень сигнала. Внутри тайла — операнд для арифметики с весами SignedWeight5.

💭 Суть: Level16 — это не «неточный int». Это семантическая единица архитектуры, как float32 в классических нейросетях. Только детерминированная и аппаратно-дружелюбная.

2.2 SignedWeight5: Взвешенные связи с торможением

Внутренности тайла: 8 струн → кроссбар → аккумулятор — Структурная схема тайла: 8 струн - кроссбар - аккумулятор

Каждый тайл содержит цифровую эмуляцию мемристорного кроссбара размером 8×8. На вход приходят 8 значений in16[0..7] (Level16). Каждое значение умножается на свой вес и суммируется по строке.

Кодирование веса: SignedWeight5 (5 бит)

bits 0-2: magnitude (0..7)   // модуль
bit 3:    sign (0=-, 1=+)    // знак
bit 4:    reserved (0)       // выравнивание

Диапазон веса: [-7..+7]. Отрицательные веса реализуют латеральное торможение на аппаратном уровне — это не эмуляция, а прямое следствие знаковой арифметики.

Формула для одной строки кроссбара:

${row\_raw\_signed}[r] = \sum_{i=0}^{7} ({in16}[i] \times {weight}[r][i])$

Поскольку in16[i] ∈ [0..15], а weight ∈ [-7..+7], вклад одной ячейки лежит в диапазоне [-105..+105]. Сумма по 8 входам даёт [-840..+840] на строку.

Эти 8 строк (row_raw_signed[0..7]) далее расходятся по двум путям:

В аккумулятор (без преобразований) — signed-значения для накопления и принятия решения о lock
На шину VSB (через нормализацию и clamp15) — только неотрицательные значения 0..15

💭 Физический смысл: Если по lane0 приходит возбуждающий сигнал (+5), а по lane1 — тормозящий (-3), их вклады просто суммируются: +5 + (-3) = +2. Баланс «возбуждение/торможение» зашит в арифметику, не требует отдельной логики.

Почему 5 бит на вес?

3 бита на модуль (0..7) — достаточно градаций для выразительности связей
1 бит на знак — поддержка ингибирования
1 бит резерв — выравнивание до байта, возможность расширения в v1.0

Это компромисс между точностью и плотностью упаковки: 64 веса × 5 бит = 40 байт на тайл, укладывается в кэш-линию.

Результат row_raw_signed[r] идёт в аккумулятор (всегда) и на шину (если взведен флаг BUS_R)

2.3 Функция активации: поплавок и кран

Взвешенный вход row_raw_signed[r] работает как поток воды:

Поднимает поплавок в бачке (thr_cur16 += delta) — это состояние тайла.
Идёт к выходному клапану — но проходит только если поплавок в зоне [thr_lo..thr_hi] поднял рычаг (locked=1).

Выход тайла — это не уровень в бачке. Это входной сигнал, пропущенный через клапан, управляемый состоянием.

💡 Физический смысл: сначала поплавок реагирует на поток (READ), потом клапан открывается или нет (WRITE). Логически: одно вычисление служит и для состояния, и д��я решения.

Путь 1: В аккумулятор (основной, всегда активен)

Формула:

$thr\_cur16 \leftarrow thr\_cur16 + row\_raw\_signed[r] \quad \text{where} \in \mathbb{I}_{16}$

Особенности:

row_raw_signed[r] ∈ [-840..+840] используется как есть, с сохранением знака
Сумма по всем 8 строкам: delta_raw ∈ [-6720..+6720]
Аккумулятор thr_cur16 ∈ [-32768..+32767] (signed i16)

Зачем:

Накопление активации для принятия решения о fuse (thr_cur16 ∈ [thr_lo16..thr_hi16])
Применение decay (затухание к нулю)
Поддержание внутреннего состояния тайла между тактами

💭 Физический смысл: Аккумулятор — это «память» тайла. Он хранит баланс возбуждения и торможения, даже если на шине сейчас тишина.

Путь 2: На шину VSB (условный, только при BUS_R в WRITE phase)

Формула:

$row16\_out[r] = \text{clamp}_{15} \left( \left\lfloor \frac{\max(row\_raw\_signed[r], 0) + 7}{8} \right\rfloor \right)$

Разбор:

Шаг	Что делает	Зачем
max(..., 0)	Отсекает отрицательные суммы	Если торможение победило → на шине тишина (0)
+ 7	Сдвиг для округления	(x + 7) / 8 = округление вверх перед целочисленным делением
/ 8	Нормализация диапазона	[-840..+840] → [0..105] → clamp15 → [0..15]
clamp15	Жёсткое ограничение 0..15	Защита от переполнения, совместимость с Level16

Примеры:

row_raw_signed[r] = +500
→ max(500, 0) = 500
→ (500 + 7) / 8 = 63.375 → 63 (целочисленное)
→ clamp15(63) = 15  ← насыщение

row_raw_signed[r] = +50
→ max(50, 0) = 50
→ (50 + 7) / 8 = 7.125 → 7
→ clamp15(7) = 7  ← нормальное значение

row_raw_signed[r] = -100
→ max(-100, 0) = 0
→ (0 + 7) / 8 = 0.875 → 0
→ clamp15(0) = 0  ← полное подавление (торможение победило)

*💭 Физический смысл: На шину VSB идут только уровни энергии (0..15). Отрицательные значения не имеют смысла для передачи — «тишина» кодируется как 0.

Почему /8, а не адаптивная нормализация?

Потому что входов всегда 8. Не 1, не 64, не «сколько активно».

Это гарантирует:

Детерминизм: одна и та же конфигурация — один и тот же результат
Аппаратную простоту: >> 3 вместо деления в runtime
Предсказуемость: нет «внезапного насыщения» при изменении плотности

Если нужен другой динамический диапазон — настройте параметры тайла:

weights (mag3+sign1) — сила связей
thr_lo/hi — диапазон значений аккумулятора для активации
decay16 — скорость затухания

💭 Философия: Не прячем сложность в «умную архитектуру», а даём явные рычаги управления.

2.4 Аккумулятор + Signed Decay: Память с инерцией

Состояние тайла хранится в аккумуляторе thr_cur16

$thr\_cur16 \in \{-32768, \dots, 32767\}$

Почему signed: Аккумулятор суммирует взвешенные вклады row_raw_signed[r] ∈ [-840..+840]. Отрицательные значения (торможение) должны уменьшать потенциал, не отсекаясь на нуле.

Механизм decay:

На каждом такте, если decay16 > 0, аккумулятор стремится к нулю:

if (decay16 > 0) {
  if (thr_tmp > 0) thr_tmp = max(thr_tmp - decay16, 0);
  else if (thr_tmp < 0) thr_tmp = min(thr_tmp + decay16, 0);
  // Zero-crossing protection: знак не меняется
}

Ключевые свойства:

Нет перескока через ноль. Если thr_cur16 = +20, а decay16 = 30, результат будет 0, а не -10. Знак потенциала инвариантен относительно decay.
Применяется всегда. Decay работает даже для locked тайлов. Это позволяет активному пути «остыть» и разблокироваться при отсутствии подпитки.
Конфигурируемый параметр. decay16 задаётся в TileParams для каждого тайла индивидуально.

Зачем это нужно:

Фильтрация шума: Слабые сигналы (|delta| < decay16) не накапливаются, а аннигилируются.
Ограничение окна интеграции: Сигналы суммируются только если приходят в пределах временного окна, заданного скоростью затухания.
Стабильность: Предотвращает насыщение аккумулятора при длительной активации.

Примечание: Если задача требует интеграции слабых сигналов — установите decay16 = 0 или малое значение. Архитектура не навязывает «забывание», вы управляете им через конфигурацию.

2.5 Fuse-by-Range: Пороговая логика

Тайл принимает решение о блокировке (locked) на основе текущего значения аккумулятора thr_cur16 и конфигурируемого диапазона [thr_lo16..thr_hi16]

${locked} = 1 \Longleftrightarrow {thr}_{lo16} \le {thr}_{cur16} \le {thr}_{hi16}$

Параметры:

thr_lo16, thr_hi16 ∈ [-32768..+32767] (signed i16)
Валидация: если thr_lo16 > thr_hi16 → ошибка FuseRangeError при bake
Если thr_lo16 == thr_hi16 → фьюз отключён (тайл никогда не заблокируется)

Поведение при locked=1:

Поддержание активации потомков: пока тайл locked, его потомки в графе остаются ACTIVE и могут вычисляться в следующем такте.
Decay продолжает работать: аккумулятор затухает к нулю даже в locked-состоянии. Если thr_cur16 выходит за пределы [thr_lo16..thr_hi16], тайл разблокируется.
Эстафета распространяется: locked-тайл формирует устойчивое звено в графе активации.

Ключевой принцип:
locked — это не передача данных, а разрешение на вычисление для потомков. Данные приходят от Conductor через VSB_INGRESS, а не от других тайлов. Тайлы только накапливают состояние в аккумуляторах и управляют графом активации через флаги locked.

Примечание: Диапазон [thr_lo16..thr_hi16] может находиться в любой части signed-спектра: только положительные значения, только отрицательные, или пересекать ноль. Это позволяет настраивать реакцию тайла на возбуждение, торможение или отклонение от покоя.

🧩 Итого по математике

Компонент	Диапазон	Формула
Level16	[0..15]	thr_cur16 — уровень энергии
SignedWeight5	[-7..+7]	mag3 + sign1
row_raw_signed	[-840..+840]	Σ(in16 × weight) на строку
delta_raw	[-6720..+6720]	Σ row_raw_signed (8 строк)
Аккумулятор	[-32768..+32767]	thr_cur16 += delta_raw - decay
Fuse range	[-32768..+32767]	thr_lo16 .. thr_hi16

3. Архитектура железа

Раздел 2 зафиксировал математические правила вычислений. Раздел 3 описывает их аппаратную реализацию: разделение Conductor/Island, детерминированный цикл READ→WRITE, эстафетную активацию без маршрутизаторов и механизмы энергоэффективности.

Все компоненты спроектированы так, чтобы гарантировать:

Фиксированную латентность (не зависит от нагрузки)
Масштабируемость (линейный рост времени с ростом ткани)
Детерминизм (одинаковый результат при одинаковых входах)

3.1 Conductor ↔ Island

Decima-8 разделена на две плоскости: Conductor (управление) и Island (вычисления).

Conductor — внешний контроллер (CPU/FPGA/ПК):

Вызывает события EV_FLASH, EV_BAKE, EV_RESET_DOMAIN
Выставляет VSB_INGRESS[0..7] в начале READ-фазы
Читает BUS16[0..7] и PATTERN_ID после WRITE-фазы
Загружает конфигурацию (веса, пороги) через SPI-like интерфейс (CFG)

Island — вычислительная ткань:

Массив тайлов (масштабируемый: 8×32 .. 32×128)
Параллельная обработка всех тайлов в каждом такте
VSB (Value Signal Bus): 8 входных линий Level16 от Conductor
BUS16: 8 выходных линий для суммирования вкладов тайлов
PATTERN_ID: выделенный канал для ID выигравшего паттерна

Интерфейсы конфигурации:

SPI/QSPI: загрузка BakeBlob — до 50 MB/s
Parallel CFG bus (FPGA): до 200 MB/s
PCIe/Ethernet (хост-контроллер): до 1 GB/s
UART: только отладка, не для runtime

💭 Принцип: Conductor не участвует в вычислениях. Он только дирижирует циклом и читает результаты. Вся динамика происходит внутри Island.

3.2 Двухфазный цикл

Вся ткань работает в жёстком ритме. Один т��кт состоит из четырёх фаз:

┌─────────────┬──────────────┬─────────────┬─────────────┐
│ PHASE_READ  │ TURNAROUND   │ PHASE_WRITE │ READOUT     │
└─────────────┴──────────────┴─────────────┴─────────────┘

PHASE_READ (0..8 мкс):

Conductor выставляет VSB_INGRESS16[0..7] (Level16)
Все ACTIVE-тайлы семплируют вход
Вычисление row_raw_signed[r] для каждой строки
Обновление thr_cur16 += delta_raw
Применение decay (затухание к нулю)
Проверка fuse: locked_after = (thr_cur16 ∈ [thr_lo16..thr_hi16])
Формирование drive_vec[0..7]

TURNAROUND (10..12 мкс):

Conductor отпускает VSB (Hi-Z / no-drive)
Island включает драйв BUS16
Обязательный зазор — никаких гонок направлений

PHASE_WRITE (12..18 мкс):

Тайлы с BUS_W==1 и (locked self || locked_ancestor) выставляют drive_vec на BUS16
Честное суммирование: BUS16[i] = clamp15(Σ contrib[i])
Фиксация: locked := locked_after

READOUT (18..20 мкс):

Conductor читает BUS16[0..7] как результат такта
Опционально: AutoReset-by-Fire (сброс доменов по маске winner'а)

Детерминизм цикла:

Время выполнения каждого такта фиксировано и не зависит от:

Количества активных тайлов
Сложности паттерна
Состояния аккумуляторов

На эмуляторе (i5-3550) полный цикл занимает ~20-311 мкс в зависимости от размера ткани (см. раздел 4). На FPGA/ASIC время будет определяться тактовой частотой и глубиной конвейера.

💭 Ключевой принцип: независимо от того, активировался тайл или нет, все вычисления занимают одинаковое число тактов. Это гарантирует нулевой джиттер на уровне архитектуры.

3.3 Эстафетная активация (Router-less NoC)

В традиционных нейроморфных архитектурах тайлы обмениваются данными через сеть пакетной коммутации (Network-on-Chip). Это требует:

Маршрутизаторов между узлами
Буферов для очередей пакетов
Арбитража при коллизиях трафика

Decima-8 работает иначе:

Тайлы не передают данные друг другу. Вместо этого они формируют граф активации через флаги направлений (N/E/S/W/NE/SE/SW/NW).

Механизм:

${A}_{t} = 1 \Longleftrightarrow ({BUS\_R}_{t} = 1) \text{ OR } \left( \exists p \in {Parents}(t) : {A}_{p} = 1 \text{ AND } {L}_{p}^{prev} = 1 \right)$

Вычисляется как least fixed point — детерминированно, за один проход.

Эстафета в действии:

Такт N: корневой тайл активируется и становится locked.
Такт N+1: потомок видит locked_before[p]==1 и становится ACTIVE

💭 Ключевой принцип: активация распространяется за 2 такта (предок → потомок). Данные не передаются — каждый тайл читает только VSB_INGRESS от Conductor. Граф активации — это разрешение на вычисление, не канал передачи данных.

3.4 Схлопывание ветки (Branch Collapse)

Логика:

Если предок не заблокирован (locked=0), потомки становятся неактивными:

if (ACTIVE[t] == 0) {
  thr_cur16 := 0
  locked := 0
  drive_vec := {0..0}
  // Тайл не вычисляется, не драйвит шину
}

Эффект:

Энергия не тратится на обработку заведомо неактивных путей
Мёртвые ветви ткани «отключаются» автоматически
Ресурсы направляются только на живые пути

Пример:

Такт N:

Корневой тайл не фьюзится (thr_cur16 не попал в [lo..hi])
locked_after = 0

Такт N+1:

Потомки: ACTIVE = false (нет locked-предка)
Принудительный сброс: thr_cur16=0, locked=0

Ветка схлопнута

💭 Аналогия: Дерево сбрасывает мёртвые ветви. Если корень не даёт питания (locked=0), вся ветка засыхает (ACTIVE=0 → thr_cur16=0).

3.5 Двойной пролив (Double Strait)

Назначение: Повышение селективности при распознавании паттернов с малым расстоянием Хэмминга (например, ASCII-символы, закодированные в 32 бита на 8 струн VSB).

Проблема: При прямом детектировании похожие символы (например, «3» и «8») могут активировать одни и те же тайлы из-за перекрытия битовых масок. Это приводит к ложным срабатываниям.

Механизм:

Если установлен флаг BAKE_FLAG_DOUBLE_STRAIT (bit 0 в header .d8p), ядро выполняет два внутренних пролива на один вызов EV_FLASH:

Первый пролив (Поиск):

Все тайлы вычисляют row_raw_signed, обновляют thr_cur16.
Тайлы-детекторы (первая линия) защёлкиваются (locked=1), если попадают в диапазон [thr_lo..thr_hi].
Решение не выдаётся. Выходная шина BUS16 не обновляется.

Второй пролив (Верификация):

Тот же входной аккорд обрабатывается повторно.
Защёлкнутые детекторы открывают путь тайлам-антагонистам (через граф активации).
Антагонисты верифицируют паттерн: только один антагонист (соответствующий входному символу) сохраняет аккумулятор около нуля. Остальные уходят в глубокий минус (ингибирование).
Выдача решения: только после завершения второго пролива.

Для Дирижёра:

Один вызов EV_FLASH.
Время выполнения удваивается (например, ~40 мкс вместо ~20 мкс на эмуляторе).
API не меняется: вход подаётся один раз, результат читается после завершения.

Когда использовать:

Да: Распознавание символов/цифр с малым расстоянием Хэмминга.
Да: Классификация с перекрытием классов, где важна точность.
Нет: Задачи с жёсткими требованиями к латентности (HFT, управление двигателем).
Нет: Паттерны с большим расстоянием Хэмминга (достаточно одного пролива).

В IDE: галочка «Double Strait» в настройках bake автоматически выставляет флаг в .d8p.

Примечание: Большинство личностей (ASR, моторика, простые детекторы) работают без двойного пролива. Это опциональный режим для задач, где точность классификации приоритетнее латентности.

🧩 Итого по архитектуре

Компонент	Принцип	Выгода
Conductor ↔ Island	Разделение управления и вычислений	Чёткая дисциплина, масштабируемость
Двухфазный цикл	READ → TURNAROUND → WRITE	Детерминизм 20 мкс, no race conditions
Эстафетная активация	Граф, а не передача данных	0% площади на роутеры, нулевой джиттер
Схлопывание ветки	ACTIVE=false → сброс в 0	Энергоэффективность, автоматическая оптимизация
Двойной пролив	Два внутренних такта на один EV_FLASH	Селективность важнее латентности

4. Бенчмарки: детерминизм на практике

Тестовая платформа

IDE Decima-8 — нативное приложение на C++23 (libwui, статическая сборка). Тесты на Intel Core i5-3550 (2012, 4 ядра, 3.3 GHz), одно ядро.

Результаты замеров:

Тайлов	Время цикла	Частота
256	~22 мкс	45 kHz
512	~43 мкс	23 kHz
1024	~81 мкс	12 kHz
2048	~160 мкс	6 kHz
4096	~311 мкс	3 kHz

graph — Зависимость времени такта эмулятора от размера сварма

Масштабирование:

При удвоении количества тайлов время выполнения примерно удваивается (коэффициент 1.88–1.98). После 1024 тайлов рост ускоряется — сказываются кэш-промахи и давление на память. Это физическое ограничение CPU, а не алгоритмическое.

Важно: Для каждой конфигурации время константно и не зависит от активности сети. 100% загрузка тайлов не увеличивает задержку.

Память:

Эмулятор использует ~57 байт на тайл. Для 4096 тайлов требуется ~228 КБ — помещается в L2/L3 кэш современного CPU.

Детерминизм

Разброс времени цикла минимален (± jitter ОС). Это следствие архитектуры:

Нет динамических аллокаций в runtime
Нет ветвлений, зависящих от данных
Фиксированный цикл READ → WRITE

На FPGA/ASIC время будет определяться тактовой частотой и глубиной конвейера, а не загрузкой сети.

Применение:

Задача	Требования	Decima-8 (4096 тайлов)
Робототехника	1–10 ms цикл	0.3 ms (запас 3–30×)
HFT (аналитика)	< 1 ms	0.3 ms
Обработка аудио (block processing)	1-10 ms блок	0.3 ms (запас 3-30×)

Примечание: Эмулятор Decima-8 (4096 тайлов, ~311 мкс) подходит для предиктивной аналитики в торговом цикле и аудио-DSP при блочной обработке (64+ сэмплов). Задачи с субмиллисекундными требованиями — прямое исполнение ордеров (tick-to-trade < 1 мкс) или sample-by-sample обработка (22.7 мкс @44.1 kHz) — требуют FPGA/ASIC или меньшей конфигурации ткани.

🧩 Итого по бенчмаркам

Метрика	Значение
Минимальная латентность	22 мкс (256 тайлов)
Максимальный размер	4096 тайлов за 311 мкс
Масштабирование	Линейное (O(n))
Джиттер	Отсутствует (детерминизм)
Память	Компактная (L3-кэш)

Decima-8 — это не «быстро в среднем». Это «предсказуемо всегда».

5. Программная экосистема

Decima-8 — это не только железо. Это набор инструментов для создания, тестирования и запуска нейроморфных личностей.

5.1 Формат D8P

Статус: Открытая спецификация (MIT)

Файл .d8p (Decima 8 Personality) — это контейнер для «личности» сварма. Внутри нет кода. Только данные.

Структура (TLV — Type-Length-Value) с CRC32 контрольной суммой:

Содержимое bake файла

Настройки личности (размер сварма, двойной пролив)
Веса тайлов (SignedWeight5)
Пороги активации (thr_lo/hi, decay16)
Направления активации (флаги N/E/S/W)
Маршрутизация (BUS_R/W, domain_id)

Почему TLV:

Новые типы блоков не ломают старые парсеры
Легко проверить целостность файла
Не нужно грузить весь файл в память для валидации

libd8p — открытая библиотека (C++, MIT) для работы с форматом: парсинг, валидация, генерация.

💭 Любой может написать свой генератор .d8p: на Python (PyTorch/NumPy), Rust, C++ или даже вручную в hex-редакторе.

5.2 IDE

Статус: Закрытый бинарник, бесплатное использование

Характеристики:

Статическая сборка, без зависимостей
Windows (MSVC 2026) / Linux (Clang latest)
Работает offline, интернет не требуется

Основные компоненты:

Компонент	Описание
Панель сварма	Визуальное представление ткани личности (heatmap активации)
Параметры тайла	Веса, thr_lo/hi, decay, routing
16-аккордовый аккордеон	Визуализатор VSB (8 lanes × 16 аккордов истории)
Магнитофон и сеть	Загрузка/сохранение VBS лент, приём/отправка VSB по UDP
Панель управления	Flash: прогон такта машины, Reset: сброс доменов, Autobake
Панель выдачи решений	Показывает PATTERN_ID, BUS16, FLAGS

Визуальная пропечка: мышкой настраиваете пороги, веса и связи, наблюдая за реакцией сварма в реальном времени.

5.3 Эмулятор ядра

Статус: OPEN SOURCE (MIT)

Эмулятор — «источник правды» для верификации математики.

Назначение:

Тестирование личностей перед загрузкой в FPGA/ASIC
Интеграция в CI/CD, автотесты
Изучение архитектуры «изнутри»

Функционал:

Бит-в-бит совместимость с железом (эмулятор → FPGA → ASIC)
API: EV_FLASH, EV_BAKE, EV_RESET_DOMAIN
Чтение FLAGS, BUS16, статистики
C-API для интеграции с Python/Rust/C++

Пример использования (Python):

import d8p

swarm = d8p.load("personality.d8p")

for i in range(1000):
    swarm.ev_flash(vsb_ingress=[7,12,3,10,4,14,0,9])
    readout = swarm.read_bus()
    print(f"Tick {i}: BUS16 = {readout}")

5.4 Store (маркетплейс личностей)

Статус: Курируемая платформа

Store — место для публикации и обмена готовыми личностями.

Принцип работы:

Генерация .d8p — любым способом (IDE, скрипт, нейросеть)
Подпись PKI-ключом — гарантия авторства и целостности
Публикация в Store — валидация спецификации + проверка подписи
Использование сообществом — скачивание, интеграция, отзывы, монетизация

Требования к публикации:

Валидный .d8p (соответствие спецификации)
PKI-подпись (получается при подписке Tile/Cluster/Council)
Минимальный фронтенд (код Дирижёра для запуска)
Документация (описание входов/выходов)

💭 Store не проверяет код Дирижёра (это ответственность автора), но проверяет .d8p на соответствие спецификации и валидность подписи.

Почему PKI-подпись?

Это не paywall, а цепочка доверия:

Гарантия, что личность создана верифицированным автором
Защита от подмены файлов
Репутационная система (отзывы, рейтинг авторов)

Уже опубликованные личности не удаляются при истечении подписки.

🧩 Итого по экосистеме

Компонент	Статус	Назначение
Формат .d8p	✅ OPEN	Контейнер для личностей
libd8p	✅ OPEN	Парсинг, валидация, генерация
Эмулятор	✅ OPEN	Тестирование, верификация
IDE	🔒 CLOSED (Free)	Визуальная настройка
Store	🔒 CLOSED (Curated)	Публикация и обмен

Открытое ядро, закрытый кокпит. Вы можете создать .d8p любым способом, но для публикации в Store нужна валидная PKI-подпись.

6. Безопасность

Decima-8 не делает систему «неуязвимой». Она делает риски предсказуемыми и локализованными.

Архитектурная модель рисков

Компонент	Риск	Защита
d8p	❌ Нет	Данные (TLV), нет кода, нет указателей
Эмулятор (ядро)	❌ Нет	Детерминизм, bounded arithmetic, saturate
Фронтенд личности	⚠️ Да	Sandbox, лимиты, репутация автора
Дирижёр (ваш код)	⚠️ Да	Классические практики безопасности

.d8p — это данные, не программа. Внутри нет исполняемого кода, нет eval, нет рекурсии. Файл не может выполнить RCE, переполнить стек или выделить память.

Эмулятор — детерминированная машина. Фиксированные такты, Level16, clamp-арифметика. «Плохих» данных не существует — есть только значения 0..15. Переполнение невозможно по конструкции.

Фронтенд и Дирижёр — ваша ответственность. Код, который преобразует внешние данные в Level16 и читает BUS16, работает с сетью, FS, JSON. Здесь применимы классические уязвимости (парсинг, буферы, сеть).

Принцип: Ядро — чисто. Периметр — ваш.

Валидация топологии

Помимо CRC32 и PKI-подписи, эмулятор выполняет статический анализ графа перед загрузкой:

Проверка на циклы с положительной обратной связью (positive feedback loop)
Ограничение на максимальную степень связности тайла
Лимит на суммарный коэффициент усиления в компоненте

Если граф не проходит валидацию — загрузка отклоняется с ошибкой TopologyValidationError.

Это не «антивирус». Это проверка физической состоятельности личности.

Store: требования к публикации

При публикации личности в Store автор предоставляет:

Компонент	Статус	Проверка
.d8p файл	Обязательно	Валидация спецификации + PKI-подпись
Фронтенд (минимальный)	Обязательно	Не проверяется (код пользователя)
Документация	Обязательно	Описание 8 струн, интерпретация выходов
Пример запуска	Обязательно	Скрипт / инструкция

Почему не проверяем фронтенд:

Технически невозможно (код на Python/Rust/Go/C++)
Юридически сложно (не хотим нести ответственность)
Философски неверно (Decima-8 — открытый стандарт)

Вместо проверки:

Требование публикации (нет фронта = нет публикации)
Предупреждение пользователей («запускайте в sandbox»)
Рейтинговая система (отзывы, репутация авторов)

Рекомендации

При загрузке личности из Store:

Запускайте в sandbox (Docker, VM, seccomp, AppArmor)
Ограничьте доступ к сети (если не требуется)
Установите лимиты памяти и CPU (cgroups, ulimit)
Проверьте репутацию автора (рейтинг, отзывы)

При публикации:

Предоставьте минимальный рабочий фронтенд
Документируйте входы/выходы (8 струн, BUS16, PATTERN_ID)
Предупредите о рисках (сеть, FS, внешние API)

Что мы НЕ гарантируем

Не гарантируем	Почему
Бесбаговый фронтенд	Код автора, вы отвечаете
Стабильность Дирижёра	Ваш код, вы отвечаете
.d8p описывает «хорошую» личность	Проверяем физику, не семантику
PKI-ключ не скомпрометирован	Храните ключи безопасно

Итог: Decima-8 локализует уязвимости. Атаковать ядро невозможно (нет кода, детерминизм). Атаковать периметр возможно — но это классические векторы, против которых есть классические защиты.

💭 Архитектурная честность: вы точно знаете, где риск, а где — нет.

7. Модель распространения

Decima-8 развивается как проект с открытой спецификацией и курируемым маркетплейсом личностей. Ниже — как устроено распространение и поддержка.

7.1 Открытые и закрытые компоненты

Компонент	Статус	Назначение
Спеки + Эмулятор	✅ OPEN	Верификация, интеграции, форки
Формат .d8p	✅ OPEN	Контейнер для личностей (TLV)
libd8p (парсер)	✅ OPEN	Валидация, генерация, подпись
IDE	🔒 CLOSED (Free)	Референсный инструмент для настройки
Store	🔒 CLOSED (Curated)	Публикация и обмен личностями

💭 Принцип: спецификация открыта — любой может написать свой генератор .d8p, эмулятор или инструмент. Store — курируемая площадка с проверкой подписей и соответствия спецификации.

7.2 Публикация в Store

Для публикации личности в Store требуется PKI-подпись файла .d8p.

Зачем:

Гарантия авторства (ключ привязан к аккаунту)
Целостность файла (подпись проверяется при загрузке)
Репутационная система (отзывы к автору, не к анонимному файлу)

Как получить ключ:

Подписка на тарифы Tile/Cluster/Council (автоматическая выдача)
Или свой PKI-ключ от доверенного центра (Corporate CA, etc.)

Важно: уже опубликованные личности не удаляются при истечении подписки. Подписка нужна только для загрузки новых или обновления существующих.

Альтернативная подпись: свой PKI-ключ

Store принимает ключи от любых доверенных центров, не только наши.

Процесс:

Получите ключ у вашего CA (корпоративный, государственный, etc.)
Подпишите .d8p:

openssl dgst -sha256 -sign decima_key.pem \
  -out personality.d8p.sig \
  personality.d8p

Загрузите в Store: система проверит цепочку доверия до Root CA

Нюансы:

Для публичного Store проще использовать наш PKI (Tile/Cluster/Council) — он доверен всем пользователям по умолчанию
Свой ключ требует, чтобы пользователи импортировали ваш Root CA
Корпоративное использование: внутренний Store + свой CA

7.3 Планы развития

Ближайшие 6 месяцев:
Дальнейшее развитие софта: libd8p, core, IDE, запуск Store (первые личности), устойчивый Nomos

6–24 месяца:
FPGA-прототип (верификация на железе), Выпуск первых полезных личностей (при поддержке сообщества)

2–4 года:
B2B-пилоты (робототехника, предиктивная аналитика), Сертифицированные партнёры (FPGA/ASIC)

4+ лет:
Лицензирование IP для производителей чипов, Роялти с продаж чипа 0.1$

💭 Это ориентиры. Сроки могут сократиться в зависимости от ресурсов.и сообщества

🧩 Итого

Аспект	Реализация
Спецификация	Открыта, форки разрешены
Store	Курируемый, с PKI-подписями
Монетизация	Подписка на PKI-ключи (Tile/Cluster/Council), роялти с ASIC
Сообщество	Observer/Seed/Gardener — пользователи; Tile/Cluster/Council — авторы
Долгосрочность	Проект рассчитан на 10+ лет, не exit через 3 года

💭 Decima-8 — инфраструктурный проект. Не подписка на софт, а экосистема.

8. Эволюция архитектуры

Decima-8 v0.2 — это минимальная жизнеспособная архитектура. Не догма, а стартовая точка, которая доказывает работоспособность принципов.

Что зафиксировано навсегда (принципы):

Принцип	Почему это фундамент
Двухфазный цикл READ → WRITE	Детерминизм, отсутствие race conditions
Эстафетная активация (граф, а не пакеты)	0% площади на роутеры, нулевой джиттер
LevelN (многобитная активация)	Кодирование «силы намерения» в одном такте
Signed Decay (затухание к нулю)	Стабильность, естественное «забывание»
Fuse-by-Range (пороговая логика)	Гибкие паттерны, резонансные пути

Что может масштабироваться (параметры):

Параметр	v0.2 (сейчас)	v1.0+ (будущее)	Зачем
Level	16 (0..15)	32 / 64	Тонкая градация активации, меньше квантования
Вес	SignedWeight5 [-7..+7]	SignedWeight7 [-31..+31]	Большая выразительность связей
Lanes	8	16 / 32	Пропускная способность, параллелизм
Ткань	8×32 .. 32×128	256×1024 / кластеры	Сложные иерархические паттерны
Домены	16	32 / 64	Тонкое управление сбросом и приоритетами
Cycle time	22-311 мкс (эмулятор)	<1 мкс (ASIC)	Hard real-time для экстремальных задач

Обратная совместимость:

Все изменения совместимы на уровне принципов:

Двухфазный цикл остаётся
Эстафетная активация — основа
Fuse-by-range, decay-to-zero — фундамент

Открытая спецификация позволяет:

Экспериментировать: форкните эмулятор, поменяйте Level16 → Level32, посмотрите, что изменится в поведении роя.
Предлагать расширения: если ваше расширение доказывает преимущество — оно может войти в v1.0 через Spec RFC.
Строить специализированные варианты:
Decima-8-Lite: для IoT (меньше тайлов, меньше весов, низкое энергопотребление)
Decima-8-Pro: для HFT (больше lanes, меньше цикл, приоритет детерминизма)
Decima-8-Research: для науки (расширенные метрики, отладка, логирование)

💭 Философия: мы фиксируем принципы, а не параметры. Level16 и SignedWeight5 — это не догма, а стартовая точка.

9. Заключение

Decima-8 — это архитектура, которая кодирует уровень активации (Level16) в одном такте, использует эстафетную активацию вместо пакетной маршрутизации и гарантирует детерминированное время выполнения.

Ключевые свойства:

Level16: 4 бита на активацию, один такт на значение
SignedWeight5: знаковые веса [-7..+7], латеральное торможение на аппаратном уровне
Эстафетная активация: граф зависимостей вместо роутеров, 0% площади на маршрутизацию
Двухфазный цикл: READ → WRITE, фиксированная латентность, нулевой джиттер
Открытая спецификация: спецификация, эмулятор, формат .d8p — под MIT/Apache 2.0

Мы не обещаем "AGI", и вообще ко всей концепции стохастического "ИИ" имеем весьма прохладное отношение.

Мы предоставляем детерминированную вычислительную ткань для задач, где важны предсказуемость, эффективность и выразительность паттернов.

Decima-8 — это способ построить вычисления на уровнях энергии, резонансе и эстафетной активации, а также модель создания устойчивого открытого сообщества где вклад каждого служит целям подавления хаоса и торжества детерменизма.

💭 Если вам близок подход от физики, а не от маркетинга — присоединяйтесь!

FAQ

Q: Почему не float32/float16?
A: Level16 (0..15) — это не «неточный float», а семантическая единица: уровень энергии. Для нейроморфных паттернов 16 градаций достаточно, а фиксированный диапазон даёт детерминизм и аппаратную эффективность.

Q: Как обучать?
A: Вручную через IDE: настраиваете thr_lo/hi, decay, routing, наблюдая за реакцией сварма. Это не ML-обучение (градиентный спуск), а скульптура личности — вы задаёте поведение через параметры. [Скачать IDE]

Q: Можно ли использовать циклы в графе активации?
A: Да. Детерминизм сохраняется благодаря locked_before — снимку состояния в начале READ-фазы.

Q: Что если два тайла в одном домене фьюзятся одновременно?
A: Winner выбирается по priority8, при равенстве — по минимальному tile_id. Флаг COLLIDE сигнализирует о коллизии.

Q: Что такое «двойной пролив» и когда его использовать?
A: Режим, при котором ядро выполняет два внутренних такта на один EV_FLASH для повышения селективности. Используется при распознавании паттернов с малым расстоянием Хэмминга (например, ASCII-символы в VSB). В IDE включается галочкой «Double Strait», в .d8p выставляется BAKE_FLAG_DOUBLE_STRAIT. Цена: ~40 мкс вместо ~20 мкс.

Q: Почему открытая спецификация?
A: Чтобы любой мог верифицировать математику, написать свой генератор .d8p или форкнуть эмулятор. Decima-8 — это стандарт, а не закрытый продукт.

Q: А если я хочу использовать .d8p локально, без Store?
A: Пожалуйста. Подпись не требуется для локального использования. Эмулятор принимает любые .d8p после валидации CRC32. PKI — только для публикации в Store.

Q: Можно ли подписать .d8p своим PKI-ключом?
A: Да. Store принимает ключи от любых доверенных центров (Corporate CA, государственная УЦ). Для публичного Store проще использовать наш PKI (Tile/Cluster/Council) — он доверен пользователям по умолчанию.

Ссылки

Что	Зачем	Где
Спецификация машины	Исчерпывающий контракт для бинарной совместимости Emulator - FPGA - ASIC	https://decima.rulerom.com/ru/CONTRACT/
Исходный код референсного эмулятора, Verilog спецификации	Интеграции в конкретные ПАК, Верификация	https://github.com/rulerom/decima8
IDE для визуальной выпечки	Ручное и полуавтоматическое пропекание нервной ткани личности, визуальный контроль и оперативное корректирование личности изготовленной любым путём	https://decima.rulerom.com/ru/tools/ide/
Стор личностей	Площадка для публикации личностей пользователей	https://rulerom.store (релиз 1.04)
PKI	Верификация исполняемых файлов, инфраструктура управления подписями личностей	https://pki.rulerom.com/
Boosty	Сообщество. Реализовать такой проект без полноценного сообщества невозможно.	https://t.me/intentgarden https://boosty.to/intentgarden

Далее будет опубликована серия статей объясняющих ключевые концепции архитектуры «на пальцах».

Оставайтесь в сварме!