编码和解码信息

申请号 CN201080042987.3 申请日 2010-07-27 公开(公告)号 CN102648582B 公开(公告)日 2015-05-27
申请人 洛桑联邦理工学院; 发明人 H·马克拉姆;
摘要 用于对时基码中的事件的幅度进行加权的方法和系统。所述时基码被分割成时间间隔。所述时基码的每个时间间隔对应于已接收 信号 中的一个数字。所述已接收信号的第一状态的每个数字被表达成在所述时基码的对应时间间隔内的第一时刻发生的事件。所述已接收信号的第二状态的每个数字被表达成在所述时基码的对应时间间隔内的第二时刻发生的事件,所述第一时刻与所述第二时刻是可区分的。所述已接收信号中的数字的所有状态都由所述时基码中的事件来表示。所述加权被执行为所述时基码信号中其他事件的时序的函数。
权利要求

1.一种编码方法,包括:
在输入处接收时基码信号,其中所述时基码信号被分割成时间间隔,且所述时基码信号的每个时间间隔包括一个事件,所述间隔内的事件的发生被配时以表示信息;
将所述时基码信号中的至少一些事件的幅度加权为所述时基码信号中的其他事件的时序的函数,以生成包括已加权事件的幅度序列;以及
输出幅度加权时基码。
2.根据权利要求1所述的方法,其中对事件的幅度进行加权不向所述时基码信号添加新的信息。
3.根据权利要求1所述的方法,其中对所述输入事件的幅度进行加权包括:将第一输入事件的幅度加权为紧邻先行输入事件的已加权幅度的函数。
4.根据权利要求1所述的方法,其中对所述输入事件的幅度进行加权包括:通过将自从紧邻先行输入事件起流逝的时间乘以时间敏感参数,来对第一输入事件的幅度进行加权。
5.根据权利要求1所述的方法,其中对所述输入事件的幅度进行加权进一步包括:将所述输入事件的幅度加权为随机变量的函数。
6.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:响应于所述时基码中的报脚事件,来将所述事件的幅度的加权复位到已知状态。
7.根据权利要求1-6中任一所述的方法,其中所述方法与一种包括下列各项的由机器实施的方法结合:
在输入处接收幅度加权事件序列的集合,其中幅度权重是每个事件序列中的其他事件的时序的函数;
整合所述幅度加权事件序列之间的交互,以生成表示这些交互的整体;
响应于所述幅度加权事件序列中的事件的数目来调整一个动态阈值;以及响应于所述整体达到所述动态阈值来在输出处输出输出事件,从而每个输出事件的时序指示所述整体达到所述动态阈值的时序。
8.根据权利要求7所述的方法,其中:
每个幅度加权事件序列中的输入事件的数目是相同的;以及
所述方法进一步包括,调整所述动态阈值以使得所述输出事件的数目等于所述输入事件的数目。
9.根据权利要求7所述的方法,其中,除了所述输出事件的时序以外,所述输出事件是彼此不可区分的。
10.根据权利要求7所述的方法,其中每个幅度加权事件序列在同一时刻开始。
11.根据权利要求7所述的方法,其中输出所述输出事件包括从低转变至高以及从高转变至低。
12.一种编码系统,包括:
时间编码器,其被配置为对时基码信号集合中的信息进行编码,每个时基码信号被分割成时间间隔,且每个时间间隔包括一个事件,所述间隔内的事件的发生被配时以表示信息;
压缩编码器,其包括转换器器件集合,每个转换器器件被连接和配置为将相应时基码信号中的事件的幅度接收和加权为该相应时基码信号中的其他事件的特性的函数。
13.根据权利要求12所述的系统,其中所述压缩编码器包括复位机构,所述复位机构被配置为将所述转换器器件中的事件的幅度的加权复位到已知状态。
14.根据权利要求12所述的系统,其中所述压缩编码器包括整合器,所述整合器被连接和配置为将所述幅度加权时基码整合成信号。
15.根据权利要求14所述的系统,其中所述整合器被配置为将所述幅度加权时基码整合成一维信号。
16.根据权利要求14所述的系统,其中所述整合器被配置为将所述幅度加权时基码整合成信号,在所述信号中单位时间内的事件之间的时间跨度的数目呈泊松分布。
17.根据权利要求12所述的系统,其中所述转换器器件的加权不向所述时基码信号添加新的信息。
18.根据权利要求12所述的系统,其中每个事件的加权是所述时基码信号中的先行事件的发生时刻的非线性函数。
19.根据权利要求12-18中任一所述的系统,其中所述系统与一种包括下列各项的系统结合:
被连接和配置为接收幅度加权事件序列的集合的整合器,其中幅度权重是每个事件序列中的其他事件的时序的函数,所述被连接和配置为接收幅度加权事件序列的集合的整合器包括比较器,所述比较器被连接以接收表征所述被连接和配置为接收幅度加权事件序列的集合的整合器的整合的信号,其中所述比较器被配置为:
将表征所述被连接和配置为接收幅度加权事件序列的集合的整合器的整合的信号与一个动态阈值进行比较;以及
响应于表征所述被连接和配置为接收幅度加权事件序列的集合的整合器的整合的信号达到所述动态阈值来输出输出事件,并且将表征所述被连接和配置为接收幅度加权事件序列的集合的整合器的整合的信号和所述动态阈值之间的比较复位。
20.根据权利要求19所述的系统,其中所述被连接和配置为接收幅度加权事件序列的集合的整合器进一步包括事件计数器,所述事件计数器被配置为对所述幅度加权事件序列中的输入事件的数目进行计数。
21.根据权利要求19所述的系统,其中所述被连接和配置为接收幅度加权事件序列的集合的整合器进一步包括阈值调整器,所述阈值调整器被连接以接收所述幅度加权事件序列中的输入事件的计数,所述阈值调整器被连接和配置为响应于所述幅度加权事件序列中的输入事件的数目的计数来调整所述动态阈值。
22.根据权利要求19所述的系统,其中,除了所述输出事件的时序以外,所述输出事件是彼此不可区分的。
23.根据权利要求19所述的系统,进一步包括发射机,所述发射机被配置为发射由所述比较器输出的输出事件。
24.根据权利要求19所述的系统,进一步包括数据写入器件,所述数据写入器件被配置为将所述输出事件写至数据存储器件。
25.一种解码方法,包括:
接收一输入时间系列的事件,所述事件以非均匀间隔发生在输入时间系列内,所述输入时间系列内的输入事件的时序对信息进行编码;以及
生成多个权重集合,每个集合中的每个权重对应于所述输入时间系列中的一个相应的输入事件,每个集合中的权重是所接收的输入时间系列中的多个事件的时序的函数;以及输出所述多个权重集合。
26.根据权利要求25所述的方法,其中:
所述方法进一步包括,将所述输入时间系列中的事件乘以幅度权重,将所述输入时间系列转换成已加权事件的幅度加权时间系列的集合;以及
输出所述多个权重集合包括,输出所述已加权事件的幅度加权时间系列的集合,其中对于每个非零的输入时间系列,每个集合中的至少一些权重是不同的。
27.根据权利要求25所述的方法,其中输出所述多个权重集合包括:输出不带时间信息的权重列表。
28.根据权利要求25所述的方法,其中生成所述多个权重集合包括:将对应于所述输入时间系列中的第一事件的第一权重生成为在所述输入时间系列中先行于所述第一事件的事件的时序的非线性函数。
29.根据权利要求25所述的方法,其中所述方法进一步包括:校准所述多个权重集合的生成。
30.根据权利要求25所述的方法,进一步包括:
将所述多个权重集合的生成复位到已知状态;以及
接收随后的第二输入时间系列。
31.根据权利要求25-30中任一所述的方法,其中所述方法与一种包括下列各项的方法结合:
接收一个输入幅度系列;
将所述输入幅度系列的幅度与第二幅度系列的幅度进行比较,以生成指示所述输入幅度系列的幅度与所述第二幅度系列的幅度之间差别的信号;
响应于所述指示所述输入幅度系列的幅度与所述第二幅度系列的幅度之间差别的信号,对输入到一个器件中的时间系列进行置换,所述器件响应于所述时间系列来生成所述第二幅度系列。
32.根据权利要求31所述的方法,进一步包括:响应于所述指示所述输入幅度系列的幅度与所述第二幅度系列的幅度之间差别的信号落在一个阈值以下,来输出一个时间系列。
33.根据权利要求31所述的方法,进一步包括:将所述输入幅度系列的幅度和所述第二幅度系列的幅度存储在一个或多个缓冲器中,用于所述比较。
34.一种解码器器件,包括:
输入,其可连接以接收一输入时间系列的事件,所述输入时间系列中的事件以非均匀间隔发生,所述输入时间系列中的输入事件的时序对信息进行编码;
转换器器件集合,每个转换器器件被配置为唯一地将所述输入时间系列转换成幅度集合,每个幅度是所述输入时间系列中的多个输入事件的时序的函数;以及输出集合,每个输出可连接以输出一个相应的幅度系列,其中所述幅度不同,但所述幅度的数目与所述输入时间系列中的事件的数目相同;
其中对于每个非零的输入时间系列,由不同权重生成器生成的幅度中的至少一些是不同的。
35.根据权利要求34所述的解码器器件,进一步包括复位机构,所述复位机构被配置为将所述转换器器件复位到已知状态。
36.根据权利要求34所述的解码器器件,进一步包括:
数据存储器件集合,其存储权重集合;以及
乘法器集合,每个乘法器被连接和配置为将所述幅度集合中的一个幅度乘以一个相应的权重;以及
加法器,其将所述幅度集合与相应的第二权重的乘积相加。
37.根据权利要求34所述的解码器器件,其中每个转换器器件包括信号处理器网络,所述信号处理器网络通过一个或多个处理结点互连,根据所述输入时间系列中的事件的时间式样来动态调整响应强度,以生成所述幅度集合。
38.根据权利要求34-37中任一所述的解码器器件,其中所述解码器器件与一种包括下列各项的器件结合:
输入,其可连接以接收输入幅度系列;
比较器,其被连接以将所述输入幅度系列与第二幅度系列进行比较,并且生成指示所述输入幅度系列和所述第二幅度系列之间的差别的信号;
转换器器件,其被配置为将一个时间系列转换成所述第二幅度系列,所述第二幅度系列中的每个幅度是输入到所述转换器器件中的所述时间系列中的多个事件的时序的函数;
置换器,其被配置为对输入到所述转换器器件中的时间系列进行置换;以及输出,其可连接以响应于所述指示所述输入幅度系列和所述第二幅度系列之间的差别的信号落在一个阈值以下,来输出输入到所述转换器器件中的时间系列。
39.根据权利要求38所述的解码器器件,其中所述转换器器件包括信号处理器网络,所述信号处理器网络由一个或多个处理结点互连,根据所述输入时间系列中的事件的时间式样来动态调整响应强度,以生成所述第二幅度系列。
40.根据权利要求38所述的解码器器件,进一步包括缓冲器,以存储所述输入幅度系列。
41.根据权利要求40所述的解码器器件,进一步包括第二缓冲器,以存储所述第二幅度系列。
42.根据权利要求38所述的解码器器件,其中所述比较器包括一个集合的多个比较器,所述多个比较器中的每个比较器被连接,以将所述输入幅度系列的单个幅度与所述第二幅度系列的单个幅度进行比较。

说明书全文

编码和解码信息

技术领域

[0001] 本说明书涉及编码和解码信息。

背景技术

[0002] 编码器是一种将信息从第一表示(representation)转换成第二表示的器件。编码器可被包括在许多不同的系统和器件中,所述系统和器件包括数据通信器件、数据存储器件、数据压缩器件、数据加密器件,以及这些器件和其他器件的组合。编码器可与能重建该信息的解码器配对。已编码信息和已解码信息能以信号形式进行通信和/或被存储在数据存储器件上。
[0003] 生物神经元和其他生物神经系统能对信息进行编码,并且使用电化学信令进行通信。例如,生物神经系统能以近似相等幅度的动作电位(action potentials)对信息进行编码。生物神经系统包括突触,其用作将电化学信号转换成电导变化的电化学换能器。甚至单个神经元也可接收几千个电化学信号作为其分支(称为“树突”)上的输入。这些输入造成细胞膜两侧的电压变化,其以时间依赖方式融合。此输入的融合遵循被动(线性)、主动(非线性)、电缆(随时间衰减)和电化学(扩散)法则。在某些情况下,这样的输入可被融合到一列相继的动作电位中。发明内容
[0004] 本说明书描述了与编码和解码信息有关的技术。
[0005] 总体上,本说明书中描述的主题的一个创新方面可被体现在对编码器中的信息进行编码的方法中,该方法包括如下动作:接收使用离散数字集合(collection)来表示信息的信号;通过编码器将已接收信号转换成时基码(time-based code);以及,输出所述时基码。所述时基码被分割成时间间隔(time intervals)。所述时基码的每个时间间隔对应于所述已接收信号中的一个数字。所述已接收信号的第一状态的每个数字被表达成在所述时基码的所述对应时间间隔内的第一时刻发生的事件。所述已接收信号的第二状态的每个数字被表达成在所述时基码的所述对应时间间隔内的第二时刻发生的事件,所述第一时刻与所述第二时刻是可区分的(distinguishable)。所述已接收信号中的数字的所有状态都是通过所述时基码中的事件表示的。
[0006] 该方面的其他实施方案包括:对应的系统、装置,以及被配置为执行(编码在计算机存储器件上的)所述方法的动作的计算机程序
[0007] 本说明书中描述的主题的另一创新方面可被体现在如下系统中,该系统包括:输入,其用于接收使用离散数字集合来表示信息的信号;编码器,其对已接收信号进行编码;以及,输出,其用于将所述时基码提供至另一个系统或器件。所述编码器包括:状态检测器,其被配置为检测所述已接收信号中的数字的状态;以及,翻译器,其被配置为将所述已接收信号中的数字的状态翻译成时基码,所述时基码包括时间间隔集合,每个时间间隔被分配了所述已接收信号中的一个相应数字,每个时间间隔包括一个事件,每个时间间隔内的事件的时序(timing)表征相应分配数字的状态。
[0008] 该方面的其他实施方案包括:对应的方法,以及被配置为执行(编码在计算机存储器件上的)所述方法的动作的计算机程序。
[0009] 本说明书中描述的主题的另一创新方面可被体现在用于对时基码信号进行解码的方法中,该方法包括如下动作:在解码器处接收时基码信号;检测所述时间间隔内的事件的时序;以及,输出如下信号,该信号使用离散数字集合来表示在所述时基码信号中表达的信息。所述时基码信号被分割成时间间隔,所述时基码的每个时间间隔包括一个事件,并且所述时间间隔内的事件的时序表达所述时基码信号的信息内容。
[0010] 该方面的其他实施方案包括:对应的系统、装置,以及被配置为执行(编码在计算机存储器件上的)所述方法的动作的计算机程序。
[0011] 本说明书中描述的主题的另一创新方面可被体现在用于对时基码信号进行解码的系统中,该系统包括:输入,其接收时基码信号;事件检测器,其被配置为检测所述时基码信号的时间间隔内的事件的时序;翻译器,其被配置为将所述时基码的时间间隔内的事件的时序翻译成数字集合的状态;以及,输出,其被配置为提供包括所述数字的信号。所述时基码信号被分割成时间间隔,所述时基码信号的每个时间间隔包括一个事件,并且所述时间间隔内的事件的时序表达所述时基码信号的信息内容。
[0012] 该方面的其他实施方案包括:对应的方法,以及被配置为执行(编码在计算机存储器件上的)所述方法的动作的计算机程序。
[0013] 本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节在附图和下面的描述中阐述。从所述描述、附图和权利要求中,该主题的其他特征、方面和优势将变得明了。

附图说明

[0014] 图1A是一个编码器/解码器系统的示意性表示。
[0015] 图1B是一个用于对信息进行编码和解码的过程的流程图
[0016] 图2A是一个可对信息进行编码的系统的示意性表示。
[0017] 图2B是时间编码器的一个实施方式的示意性表示。
[0018] 图3是一个时间编码过程的示意性表示。
[0019] 图4是时间编码器的另一个实施方式的示意性表示。
[0020] 图5是用检测信号中的数据传输的开端(beginning)和结尾(end)的时间编码器进行时间编码的示意性表示。
[0021] 图6是时间编码器的另一个实施方式的示意性表示。
[0022] 图7是对信号中的数据传输的开端处的报头(header)进行编码的示意性表示。
[0023] 图8是时间编码器的另一个实施方式的示意性表示。
[0024] 图9是一个包括多于两个状态的信号的时间编码的示意性表示。
[0025] 图10是可对信息进行编码的系统的一个实施方式的示意性表示。
[0026] 图11是多信道编码器的一个实施方式的示意性表示。
[0027] 图12是一个如下系统的示意性表示,在该系统中信息可被编码、压缩和存储/传输,然后被获取/接收、解码和解压缩。
[0028] 图13是解码器的一个实施方式的示意性表示。
[0029] 图14是一个对信号进行解码的过程的示意性表示,在该信号中信息是由时间间隔内的事件发生时序来编码的。
[0030] 图15是编码器的另一个实施方式的示意性表示。
[0031] 图16是用检测信号中的数据传输的开端和结尾的解码器对信号进行解码的示意性表示,在该信号中信息是由时间间隔内的事件发生时序来编码的。
[0032] 图17和图18是解码器的其他实施方式的示意性表示。
[0033] 图19是将其中信息是由时间间隔内的事件发生时序来编码的信号解码成包括多于两个状态的信号的示意性表示。
[0034] 图20是解码系统的一个实施方式的示意性表示。
[0035] 图21是一个多信道解码器系统的示意性表示。
[0036] 图22是可对信息进行编码的系统的一个实施方式的示意性表示。
[0037] 图23是压缩编码器的一个实施方式的示意性表示。
[0038] 图24、图25、图26、图27是与整合器(integrator)的不同实施方式有关的示意性表示。
[0039] 图28是一个二进制-模拟(binary-to-analog)转换器的示意性表示。
[0040] 图29是将一时间系列事件(a time series of events)中的个体事件的幅度加权为该时间系列中的其他事件的时序的函数的示意性表示。
[0041] 图30是可从压缩编码器输出的信号的一个实施方式的示意性表示。
[0042] 图31是一个数据存储器件的示意性表示。
[0043] 图32是可对信息进行解码的系统的一个实施方式的示意性表示。
[0044] 图33是扩展解码器(expanding decoder)的一个实施方式的示意性表示。
[0045] 图34是一个加权器件的示意性表示。
[0046] 图35是将一时间系列事件中的个体事件的幅度加权为该时间系列中的其他事件的时序的函数的示意性表示。
[0047] 图36是一个时间系列扫描器的示意性表示。
[0048] 图37是一个扩展解码器的示意性表示。
[0049] 图38是可对信息进行编码和解码的系统的一个实施方式的示意性表示。
[0050] 图39是一个用于构建二进制-模拟转换器集合的过程的流程图。
[0051] 图40是一个用于校准加权器件的过程的流程图。
[0052] 图41是一个用于创建编码器/解码器对(encoder/decoder pair)的过程的流程图。
[0053] 各图中相似的参考数字和标记指示相似的元件。

具体实施方式

[0054] 图1A是编码器/解码器系统3的示意性表示。编码器/解码器3是用于对信息进行编码和解码的部件的集合。编码器/解码器系统3可以是,例如,数据通信系统、数据存储系统、数据压缩系统、数据加密系统,或这些系统或其他系统的组合。编码器可与能重建该信息的解码器配对。已编码信息和已解码信息能以信号方式进行通信和/或被存储在数据存储器件上。
[0055] 编码器/解码器3包括编码发射机系统6和解码接收机系统9。编码发射机系统6包括输入8、编码器-压缩器10、发射机12和输出14。编码发射机系统6的输入8可被连接以接收信号21中的信息。输入8和输出14是物理结构(physical structure),通过它们分别将信号接收进以及传递出编码发射机系统6。信号21包括信息。编码器-压缩器
10是对信号21中的至少一些信息进行编码和压缩的部件。
[0056] 编码器-压缩器10包括状态编码机23、时基编码器(time based encoder)25、幅度加权部件27和压缩器29。状态编码器23是将信号21中的至少一些信息编码成信号24(其以离散数字的集合表示信息)的部件。所述数字(digit)可使用不同状态来表示信息。例如,信号24可以二进制数字或位(bit)(即,使用一对状态)或以十进制(即,使用十个状态)表示信息。状态编码器23被连接以将信号24提供至时基编码器25。
[0057] 时基编码器25是将信号24编码成时基码26(其中间隔内的事件的时序表示信息)的部件。状态编码器23和时基编码器25之一或两者可包括分段器(segmenter),该分段器将单个信号分割成较小单元的集合。此分割的结果是,幅度加权部件27接收时基码26的集合。时基编码器25被连接以将时基码26的该集合提供至幅度加权部件27。
[0058] 幅度加权部件27是如下部件,其被配置为根据每个时基码26中的至少一些其他事件的时序来对这个时基码26内的事件的幅度进行加权。在一些实施方式中,幅度加权部件27可根据先行事件(precessor events)的时序来对事件的幅度进行加权。幅度加权部件27无需向时基码26添加新的信息,而是可用另一维度(例如事件的幅度)表示每个时基码中的至少一些现有信息。幅度加权部件27被连接以将幅度加权时基码28的集合提供至压缩器29。
[0059] 压缩器29是被配置为对幅度加权时基码28的集合进行压缩的部件。压缩器29可通过将幅度加权时基码28整合(integrate)以生成一维码31来压缩它们。一维码31可用一个维度来表示幅度加权时基码28中的至少一些信息。例如,一维码31可使用事件的时序来表示信息。在一些实施方式中,所述整合可以是非线性整合。压缩器29被连接以将一维码31提供至发射机12。
[0060] 发射机12被配置为用信号30发射一维码31,信号30可被存储或被处理。例如,信号30可被存储在存储器结构(未示出)中。替代地,信号30可被发射至对该信号进行解码的接收器件。在示出的实施例中,信号30从编码发射机系统6的输出14传送至解码接收机系统9的输入16。
[0061] 解码接收机系统9包括输入16、接收机32、扩展器-解码器34和输出20。解码接收机系统9的输入16可被连接以接收信号30。信号30包括一维码31。输入16和输出20是物理结构,通过它们分别将信号接收进以及传递出解码接收机系统9。接收机32被配置为接收信号30以及将一维码31传送至扩展器-解码器34。
[0062] 扩展器-解码器34是对信号29中的至少一些信息进行扩展和解码的部件。扩展器-解码器34包括加权扩展器37、幅度解码器39、时基码解码器41和状态解码器42。加权扩展器37是被配置为将一维码31扩展为权重43的一个或多个集合的部件。可根据用于表示信号29中信息的维度(例如,信号29中事件的时序)来生成权重集合。例如,可根据信号29内的先行事件的时序来针对信号29中的每个事件生成权重。该一维码中的每个事件可与每个权重集合中的单个权重关联。在一些实施方式中,加权扩展器37使用所述权重对每个事件的幅度进行加权,并且输出一维码31的幅度加权版本(amplitude-weighted version)作为权重集合43。在其他实施方式中,加权扩展器37输出权重的有序列表(ordered list),该列表抛弃了用于将信号29中的信息表示为权重集合43的维度(即,抛弃了信号29中事件的时序)。加权扩展器37被连接以将权重集合43传送至幅度解码器39。
[0063] 幅度解码器39是被配置为将权重集合43解码成一个或多个时基码45(其中间隔内的事件的时序表示信息)的集合的部件。幅度解码器39被连接以将一个或多个时基码45传送至时基码解码器41。时基码解码器41是将所述一个或多个时基码45中的至少一些信息解码成一个或多个信号47(其以状态集合表示信息)的部件。例如,信号47可以二进制(即,使用一对离散状态)或以十进制(即,使用十个离散状态)表示信息。时基码解码器41被连接以将信号47传送至状态解码器42。状态解码器42是被配置为将信号47(其以数字集合表示信息)解码成信号50的部件。信号50可包括信号21中包括的至少一些信息。
[0064] 幅度解码器39、时基码解码器41和状态解码器42中的一个或多个可包括聚合器(aggregator),该聚合器将较小数字的集合组装(assemble)成一个较大的数字集合。例如,在一些实施方式中,幅度解码器39可包括时基码聚合器,该时基码聚合器将多个时基码组装成单个时基码45。作为一个实施例,在一些实施方式中,时基码解码器41可包括如下聚合器,该聚合器将以离散数字集合表示信息的多个信号组装成以离散数字集合表示信息的单个信号47。作为又一个实施例,在一些实施方式中,状态解码器42可包括如下聚合器,该聚合器将信号组装成单个信号50。
[0065] 图1B是用于对信息进行编码和解码的过程70的流程图。过程70可独立执行或与其他活动联合执行。例如,过程70可在过程4100(图41)的阶段4130执行。过程3900可由编码器/解码器系统(例如编码器/解码器系统3(图1))执行。
[0066] 在过程70中,数据被编码成数字集合(阶段72),并且所述数字被编码成时基码(阶段74)。该时基码使用间隔内的事件的时序来表示信息。根据该时基码中的其他事件的时序来对该时基码内的事件的幅度进行加权(阶段76)。例如,可根据该时基码内的先行事件的时序来对所述事件进行加权。幅度加权无需向该时基码添加新的信息,而是可用另一维度(例如事件的幅度)来表示该时基码中的至少一些现有信息。
[0067] 所述幅度加权时基码可被压缩成一维码(阶段78)。该一维码可用一个维度(例如,使用事件的时序)来表示幅度加权时基码中的至少一些信息。
[0068] 在接收器件中,该一维码可被扩展成幅度集合(阶段80)。该一维码中的每个事件可与每个权重集合中的单个权重关联。在一些实施方式中,所述幅度集合可以是不带任何时序信息的幅度列表。在其他实施方式中,可通过多个幅度集合对该一维码本身进行加权,以产生该(先前的)一维码的多个幅度加权版本。
[0069] 所述幅度可被解码成时基码(阶段82),该时基码进而可被解码成以数字集合表示信息的一个或多个信号(阶段84)。所述以数字集合表示信息的一个或多个信号本身可被解码成另一表示(阶段86)。
[0070] 时间编码器
[0071] 图2A是可对信息进行编码的系统100的示意性表示。系统100包括时间编码器105,时间编码器105包括输入110和输出115。输入110和输出115是物理结构,通过它们分别将信号接收进以及传递出时间编码器105。时间编码器105是如下部件,其通过使事件发生在输出信号的时间间隔内的特定时刻来对信息进行编码。事实上,时间编码器105可以如下输出格式来表达输入信号的信息内容,在该输出格式中,间隔内的事件的时序表示该输入信号的信息内容。时间编码器105可与其他器件联合使用。例如,时间编码器105可被用作时基编码器25(图1A)。
[0072] 时间编码器105的输入110可被连接,以接收从数据通信路径接收到的信号125中的信息120。信号125以有序有限的一组离散数字(an ordered,finite set of discrete digits)来表示信息120。例如,在一些实施方式中,可以二进制数字将输入信息120表达为一系列高状态(即“1”)和低状态(即“0”),如示出的。输入110可以是串行或并行二进制数据端口。信号125可经由有线或无线数据通信路径传送。
[0073] 时间编码器105的输出115可被连接,以将编码在信号135中的信息传递至系统或媒介(medium)140。信号135中的信息是由事件在信号135的间隔内发生的时刻来表达的。这些间隔内的事件的时序表示了信号125内的所有信息。例如,如下面进一步描述的,在时间间隔内的第一时刻发生的事件可表达信号125内具有高状态的数字,而在时间间隔内的第二时刻发生的事件可表达信号125内具有低状态的数字。所述第一时刻与所述第二时刻是可区分的。
[0074] 信号135被传送至的系统或媒介140根据系统100的运行环境(operational context)而不同。例如,如果系统100是数据传输系统的一部分,则系统或媒介140可包括数据发射机。作为另一个实施例,如果系统100是数据存储系统的一部分,则系统或媒介140可包括能将信息写入数据存储器件的写入头(write head)。
[0075] 在运行中,时间编码器105在输入110上接收信息125。通过表达信号135(其具有被配时(timed)为在不同间隔内的可区分时刻发生的事件)中的输入信息120,时间编码器105对信号125中的信息120进行编码。时间编码器105向系统或媒介140输出信号135(其包括已配时的事件)。
[0076] 图2B是时间编码器105的一个实施方式的示意性表示。所示出的时间编码器105的实施方式包括状态检测器205、事件时序电路(event timing circuit)210和事件生成器215。状态检测器205是检测表示输入信息120的信号125中的数字的状态的部件。例如,在输入信息120是以一系列二进制数字表达的那些实施方式中,状态检测器205可以是在二进制“1”状态和“0”状态之间进行区分的位检测器(bit detector)。状态检测器205被连接在输入110和事件时序电路210之间。已检测状态的标志(indications)220被传送至事件时序电路210。
[0077] 事件时序电路210是被配置为指定输出信号135的间隔内的事件的时序的部件。事件时序电路210包括时钟225、计数器230、间隔复位器(interval reset)235和时序选择器240。时钟225向计数器230提供时钟输出信号242。计数器230被连接以接收时钟输出信号242,并且输出时钟信号的动态计数(dynamic count)245。动态计数245被耦合至间隔复位器235和时序选择器240。间隔复位器235可包括比较器(未示出),该比较器将该时钟信号的动态计数与表示间隔持续时间的阈值计数进行比较。这样的比较可确定一个间隔何时已经逝去(pass)。间隔复位器235响应于间隔的逝去来提供复位信号250。计数器230接收复位信号250,并且可响应于该复位信号来对该时钟信号的计数进行复位。因而,计数器230的复位可标定(demarcate)该阈值计数的持续时间的间隔。
[0078] 时序选择器240既接收时钟信号的动态计数245,又接收由状态检测器205检测到的状态的标志220。时序选择器240可包括开关255和比较器260。比较器260包括一对输入265、270。输入265接收由计数器230输出的时钟信号的动态计数245。输入270接收来自开关255的开关输出信号275。开关255以及本文描述的其他开关可被实施为,例如,电-机械(electro-mechanical)开关、一个或多个晶体管、或机器可读指令。
[0079] 开关255包括高参考280和低参考285。高参考280体现了如下事件在间隔中发生的时刻,该事件表示信号125中的具有高状态的数字。低参考285体现了如下事件在间隔中发生的时刻,该事件表示信号125中的具有低状态的数字。开关255接收由状态检测器205检测到的状态220的标志。响应于由状态检测器205检测到的状态的标志,开关255在将高参考280施加至比较器260的输入270和将低参考285施加至比较器260的输入270之间切换。尤其,响应于状态检测器205已检测到低状态的标志,开关255切换以将低参考
285连接至输入270。响应于状态检测器205已检测到高状态的标志,开关255切换以将高参考280连接至输入270。
[0080] 比较器260将由计数器230输出的时钟信号的计数与所提供的低参考285或高参考280进行比较,并且输出比较结果290。
[0081] 事件生成器215是被配置为生成输出信号135中的事件的部件。事件生成器215被连接以接收来自比较器260的比较结果290,并且基于该比较结果为事件的生成配时。例如,事件生成器215可以是脉冲生成器,其响应于结果290中的由如下情况引起的转变(transition)来生成脉冲,所述情况是:计数器230输出的时钟信号转变经过给定的低参考285或高参考280。因而,这样的事件在由间隔复位器235标定的间隔内的发生被配时,以对信号125内的数字的状态进行编码,因而可被称作“数据事件”。事件生成器215将所生成的事件295提供至输出115。
[0082] 时序选择器240也被连接以接收间隔复位信号250。时序选择器240可进位至下一个数字,并且响应于复位信号250来对比较器260的比较进行复位。在一些实施方式中,状态检测器205也被连接以接收间隔复位信号250(见去往状态检测器205的虚线(dashed line)输入)。状态检测器205可以,例如,响应于复位信号250来为检测到的状态的标志向时序选择器240的提供配时,从而进位至下一个数字。
[0083] 在运行中,时间编码器105在输入110上接收信号125。状态检测器205检测表示输入信息120的信号125的数字中的状态,并且输出表征这些数字的信号(即,状态的标志220)。时序选择器240接收描述这些数字的信号,并且生成被配时为在与所述状态对应的间隔内发生的输出(即,产生输出290)。尤其,信号125中的第一状态产生了结果290中的发生在对应时间间隔内的第一时刻的转变,并且信号125中的第二状态产生了结果290中的发生在对应时间间隔内的第二时刻的转变。这些转变的时序是由低参考285和高参考280设置的。
[0084] 响应于结果290中的转变,事件生成器215生成了被提供至输出115的事件295。所述事件的时序遵循结果290中的转变的时序。间隔复位器235标定了所述间隔,以使时序选择器240从信号125中的一个数字的状态前进至下一个数字的状态,并且对生成结果
290中的转变的比较进行复位。因而,信号125中的每个数字(包括低“0”状态)是由间隔中的已对应配时的事件表示的。
[0085] 图3是一个时间编码过程的示意性表示。所示出的时间编码可由时间编码器(例如时间编码器105(图1和图2))来执行。在示出的实施方式中,信息120以二进制数字表达为一系列高数字305和低数字310。
[0086] 时间编码将信息120编码成时基码信号135。时基码信号135包括时间间隔320的集合,每个时间间隔320对应于信号125内的一个数字305、310。每个时间间隔320包括一个相应的数据事件325。个体时间间隔320内的数据事件325的时序指示了对应于所述时间间隔320的数字305、310的状态。例如,在示出的实施方式中,对应于高状态数字305的间隔320中的数据事件325发生在这些间隔320开端附近的时刻330。对应于低状态数字305的间隔320中的数据事件325发生在这些间隔320中间附近的时刻335。时刻330与时刻335是可区分的。
[0087] 在不同实施方式中,事件(包括数据事件325)的不同特征可被识别和处理为该事件发生的时刻。例如,在示出的实施方式中,数据事件325是从基线(即“休息(resting)”)状态340转变至高(即“激发(excited)”)状态345然后返回至基线休息状态340的脉冲。在一些实施方式中,从基线状态340至高状态345的初始转变可被识别和处理为数据事件
325发生的时刻。在其他实施方式中,从高状态345至基线状态340的返回转变可被识别和处理为数据事件325发生的时刻。在一些实施方式中,数据事件325是瞬时脉冲,在于初始转变和返回转变在时间上如此接近以至于它们对例如时间编码器105而言是不可区分的。
瞬时数据事件325发生的时刻是基于初始转变和返回转变的表观同时发生而被识别的。
[0088] 在示出的实施方式中,不同数据事件325的形状是彼此不可区分的,并且不同数据事件325可仅借助于它们的时序而被区分。此外,在一些实施方式中,数据事件325可以是“二进制事件”,在于它们发生在该间隔中的仅两个可行(possible)时刻之一处。当发生在这些时刻时,它们处于相同的信号电平(例如,高),但它们在该间隔内的时序归因于它们表示的数字的状态。
[0089] 在示出的实施方式中,所有时间间隔320都具有相同的持续时间并且按顺序(sequentially)发生。时间间隔320的顺序对应于信号125中的对应数字305、310的顺序。换言之,时基码信号135的第一时间间隔320(及其事件325)对应于信号125中的第一数字305,时基码信号135的第二时间间隔320(及其数据事件325)对应于信号125中的第二数字310,依此类推。此对应由虚箭头(dashed arrow)350表示。
[0090] 图4是时间编码器105的另一个实施方式的示意性表示。除了状态检测器205、事件时序电路210和事件生成器215,所示出的时间编码器105的实施方式还包括开始/停止检测器405。开始/停止检测器405是被配置为检测信号125中的数据传输的开端和结尾的部件。例如,开始/停止检测器405可以辨别信号125中的一个或多个报头(header)或报脚(footer)。
[0091] 开始/停止检测器405可被连接至输入110。开始/停止检测器405将信号125中的数据传输的开端和结尾的标志410输出至事件生成器215以及输出至时间编码器105的其他部分(例如,输出至事件生成器215)。事件生成器215可响应于由开始/停止检测器405输出的标志来生成开端事件(beginning event)和结尾事件(end event)(例如,作为事件295的一部分)。开端事件是在标定结果290中的数据输出开始的时刻发生的事件,并且允许确定第一间隔和第一数据事件的时序。结尾事件是在标定结果290中的数据输出结束的时刻发生的事件。在一些实施方式中,开端事件和结尾事件之一或两者可被用于对时间依赖过程(time-dependent process)进行复位,如下面进一步描述的。由事件生成器215生成的开端事件和结尾事件被输出为事件295,并被提供至输出115。
[0092] 由开始/停止检测器405输出的信号125中的数据传输的开端和结尾的标志可被传送至时间编码器105的其他部分并为其所用,以为事件生成器215对开端事件、结尾事件和数据事件的输出配时。例如,对于与开端事件关联的间隔,可禁用(disable)时钟225、计数器230和间隔复位器235中的一个或多个(例如,以允许处理/忽视信息120中的报头)。作为另一个实施例,对于与开端事件关联的间隔,可禁止时序选择器240从数字到数字的行进,或者禁止状态检测器205对状态的检测。
[0093] 图5是用检测信号中的数据传输的开端和结尾的时间编码器进行时间编码的示意性表示。例如,所示出的时间编码可由时间编码器(例如包括开始/结束检测器405的时间编码器105(图4))来执行。在示出的实施方式中,信号125包括报头505(示为“X”)和报脚510(示为“Y”)。因而,报头505和报脚510构架了信号125内的信息120。
[0094] 时间编码将信息120编码成时基码信号135,如上面参考图3描述的。时基码信号135包括报头间隔515和报脚间隔520。报头间隔515包括在报头间隔515内的时刻535发生的报头事件525。报脚间隔520包括在报脚间隔520内的时刻540发生的报脚事件530。
报头间隔515和报头事件525标定了时基码信号135的开始。报脚间隔520和报脚事件530标定了时基码信号135的结束。时基码信号135的开始的标定可被用于确定第一间隔320内的第一事件325的时序。例如,第一事件325发生在报头事件525之后时间545后。使用间隔515的持续时间和时间545,可确定第一间隔320内的第一事件325的时序。例如,在间隔515的持续时间与间隔320相同的那些实施方式中,事件525的检测到可被用作对间隔进行复位的复位信号。
[0095] 在示出的实施方式中,事件525、530是从基线状态340转变至高状态345然后返回至基线状态340的脉冲。在一些实施方式中,事件525、530的形状可以是彼此不可区分的且与数据事件325的形状不可区分的。在这些实施方式中,事件325、525、530可仅借助于它们的时序和位置而被区分。例如,事件525可被辨别为第一事件。在一些实施方式中,间隔515、520具有彼此相同的且与时间间隔320相同的持续时间。
[0096] 图6是时间编码器105的另一个实施方式的示意性表示。除了状态检测器205、事件时序电路210和事件生成器215,所示出的时间编码器105的实施方式还包括报头/报脚编码器605。报头/报脚编码器605是被配置为将位于信号125中数据传输开端处的报头和位于信号125中数据传输结尾处的报脚或这两者编码有信息的部件。在一些实施方式中,报头或报脚编码有的信息可被接收,例如在信号125的报头或报脚中。例如,报头/报脚编码器605可将报头或报脚编码有如下信息,该信息识别在输入110处接收到的信号,或表征在输入110处接收到的信号的方面。例如,根据例如已接收信号的来源和目的地、已接收信号的信息类型以及已接收信号和其他信号之间的关系,可识别在输入110处接收到的信号。已接收信号的可被表征的方面包括:已接收信号内的浮点的位置、已接收信号内的数值符号以及纠错信息。通过触发将一个或多个事件引入与输入信号125关联的报头区域或报脚区域,报头/报脚编码器605可将报头/报脚编码有这样的信息。
[0097] 报头/报脚编码器605可被连接至输入110。报头/报脚编码器605输出识别或表征报头或报脚中的信息的一个或多个信号610,并且将信号610提供至事件生成器215。事件生成器215可响应于由报头/报脚编码器605输出的指示来生成被配时为发生在信号
125的报头或报脚内的事件。由事件生成器215生成的事件295被提供至输出115。
[0098] 在一些实施方式中,信号610中的识别或表征信息也可被输出至时间编码器105的其他部分。此信息能以各种方式被使用,包括,例如:纠错,以及对间隔的标定进行触发和/或复位,以及数据事件的生成。
[0099] 图7是对信号中的数据传输的开端处的报头进行编码的示意性表示。例如,所示出的编码可由时间编码器(例如包括报头/报脚编码器605的时间编码器105(图6))来执行。可通过在信号135的报头间隔515或报脚间隔520内发生的一个或多个事件对信息进行编码。
[0100] 在示出的实施方式中,报头间隔515包括报头事件705。报头事件705发生在报头间隔515内的时刻710。例如,通过测量时刻535和时刻710之间的时间跨度(time span),可确定报头间隔515内的报头事件705的时序。
[0101] 在一些实施方式中,报头间隔515本身可被分割成多个子间隔(subinterval),每个子间隔可包括一个或多个信息事件。不同的子间隔可被分配为对不同的识别和表征信息进行编码。例如,第一子间隔可包括如下事件,该事件的时序指示了被编码在信号135中的数值的符号是正还是负。作为另一个实施例,一个子间隔集合可包括如下信息事件,该信息事件的时序指示了被编码在信号135中的信息在一个较大的信息集合内的位置(例如,在分段之后,如下面进一步描述的)。
[0102] 在示出的实施方式中,报头事件705是从基线状态340转变至高状态345然后返回至基线状态340的脉冲。在一些实施方式中,报头事件705的形状可以是彼此不可区分的、与事件525、530的形状不可区分的且与数据事件325的形状不可区分的。在这些实施方式中,事件705、325、525、530可仅借助于它们的时序和位置而被区分。
[0103] 在一些实施方式中,信号中的数据传输的结尾处的报脚可被编码有一个或多个信息事件。在一些实施方式中,报头和报脚都可被编码有一个或多个信息事件。
[0104] 图8是时间编码器105的另一个实施方式的示意性表示。所示出的时间编码器105的实施方式包括状态检测器205和事件时序电路210,它们适于用信号125运行,信号
125用具有多于两个可行状态的数字对信息进行编码。例如,信号125可用四进制或十进制数字对信息进行编码。
[0105] 状态检测器205被配置为检测信号125中的数字的状态,并且将已检测状态的标志传送至事件时序电路210。事件时序电路210包括时序选择器240,时序选择器240被连接以接收这些标志并且响应来配置开关255。尤其,开关255包括多于两个参考805的集合,每个参考805与相应的状态(即,表示信号125中的数字的对应状态的事件在间隔内发生的时刻)关联。例如,第一参考805可与间隔内的第一时刻关联,第二参考805可与间隔内的第二时刻关联,且第N参考805可与间隔内的第N时间关联。
[0106] 开关255被配置为,响应于由状态检测器205检测到的状态的标志,来将合适的参考805应用至比较器260的输入270。比较器260将计数器230输出的时钟信号的计数与合适的参考805进行比较,并且输出比较结果290。因而,信号125中的数字的各种状态导致了发生在对应时间间隔内的可区分时刻的转变,这些转变的时序是由参考805设置的。
[0107] 图9是对包括具有多于两个可行状态的数字的信号进行时间编码的示意性表示。所示出的时间编码可由时间编码器(例如时间编码器105(图8))来执行。在示出的实施方式中,信息120在信号125中是使用具有四个不同可行状态的数字来表达的,所述四个不同可行状态即:具有第一状态(即“A”)的数字905,具有第二状态(即“B”)的数字910,具有第三状态(即“C”)的数字915,以及具有第四状态(即“D”)的数字920。在其他实施方式中,信息120可以是用具有不同数目的可行状态的数字来表达的(例如,以十进制表达信息120的具有十个不同可行状态的数字),或者是用具有非常大数目的可行状态或可行的一个连续连续统(continuous continuum)(例如,可行状态的一个接近模拟或模拟的连续统)的数字来表达的。在一些实施方式中,具有四个可行状态的数字可被用于表达遗传信息,且表示四种核酸。
[0108] 时间编码将信息120编码成时基码信号135。时基码信号135包括时间间隔320的集合,每个时间间隔320对应于信号125内的一个数字905、910、915、920。每个时间间隔320包括一个相应的数据事件325。个体时间间隔320内的数据事件325的时序指示了对应于这个时间间隔320的数字905、910、915、920的状态。例如,在示出的实施方式中,对应于第一状态的数字905的间隔320内的数据事件325发生在间隔320结尾附近的时刻930。
对应于第二状态的数字910的间隔320内的数据事件325发生在间隔320中间附近的时刻
935。对应于第三状态的数字915的间隔320内的数据事件325发生在间隔320中间之前的时刻940。对应于第四状态的数字920的间隔320内的数据事件325发生在间隔320开端附近的时刻945。时刻930、935、940、945是彼此可区分的。
[0109] 在其他实施方式中,时间编码器可被实施为数字电路,其接收来自预定的一组符号的符号序列(a sequence of symbols)作为输入,并且产生时间编码输出信号(time encoded output signal)作为输出,其中该时间编码输出信号中的每个时间间隔在该间隔内由对应输入符号确定的时刻包括单个脉冲。该数字电路可被已编程的计算机控制,或者包括嵌入式计算机。在一些实施方式中,每个输入符号被映射至一个唯一字符,该唯一字符具有二进制数字(即,位)长度N,它与不同可行输入符号的数目相同,且这里除了一位以外的所有位都是相同的,使得这个独特位(distinct bit)在该字符中的位置识别了该字符对应的符号。因而,输入符号序列(input sequence of symbols)被映射至输入字符序列(input sequence of characters),该输入字符序列可被输入进移位寄存器。该移位寄存器的输出被定时(clocked),使得在每个时间间隔320中出现N位。此输出被耦合至脉冲生成器,使得该独特位的出现导致了在该时间编码器的输出处生成的输出脉冲。在一些这样的实施方式中,该时间编码器包括将模拟输入信号转换成符号序列的电路。如果输出信号中期望有报头、报脚和同步(synching),则根据常规或由编码器和下游解码器采用的协议,对应的输入符号可作为前缀或后缀(视具体情况)被添加至待传输的实际信号。
[0110] 图10是系统100的一个实施方式(即,可对信息进行编码的系统1000)的示意性表示。系统1000包括神经处理部件1005,信号135从时间编码器105传输至神经处理部件1005。神经处理部件1005是由神经组织构成的部件,或者是具有由神经组织的设计和功能启发的设计的部件。因而,可使用“湿(wet)”神经及其他神经部件(例如,生物神经网络或者活有机体的脑或其他神经组织)来实施神经处理部件1005,或者可使用半导体器件(例如,作为使用硬件软件实施的人工神经网络)来实施神经处理部件1005。在一些实施方式中,半导体器件和湿神经部件的组合可实施神经处理部件1005。
[0111] 如所示出的,时间编码器105向神经处理部件1005输出信号135,信号135包括已配时的事件。在神经处理部件1005是使用“湿”神经部件实施的那些实施方式中,信号135的属性可被定制以与湿神经部件兼容。例如,信号135内的事件可被定制以模仿动作电位的幅度和时间特性。
[0112] 在一些实施方式中,神经处理部件1005可包括接收信号135的多个元件。例如,在使用“湿”神经部件实施的神经处理部件1005中,多个神经可接收信号135。作为另一个实施例,在使用半导体部件实施的神经处理部件1005中,多个神经网络输入可接收信号135。
[0113] 在运行中,时间编码器105可将信号125中的信息120编码成被神经处理部件1005理解的形式,即,带有已配时为发生在间隔序列(a sequence of intervals)中的间隔内的可区分时刻的事件的信号135。因而,时间编码器105可用作在二进制(及其他)数字数据处理与神经处理部件1005中提供的统计处理及模式识别之间的接口。例如,时间编码器105可被包括在神经假体(neural prosthesis)中,所述神经假体用例如被编码在信号
135中的可听、可视或其他感觉信息来刺激神经。
[0114] 图11是系统100的一个实施方式(即,包括可对信息进行编码的多信道编码器的系统1100)的示意性表示。系统1100包括:时间编码器105的集合、数据分段器1105、输入1110以及一个或多个输出1115的集合。
[0115] 输入1110在数据通信路径上接收信号125中的信息120。输入1110提供了信号1117,信号1117将信号125中的信息传送至数据分段器1105的输入1120。数据分段器
1105是将一个信号分割(或“分片(fragment)”)成较小单元的部件。数据分段器1105包括输入1120以及一个或多个输出1125。
[0116] 数据分段器1105将信号125中的相对大的数字集合分割成较小的数字集合的集合,每个较小的数字集合表示信息120的一个合适子集。在一些实施方式中,所述片段(segment)可以是信号125中的数字的一个毗邻部分(contiguous portion)。在其他实施方式中,所述片段可包括非毗邻数字。在示出的实施方式中,由数据分段器1105接收的信号125用有序有限的一组离散数字(例如,位的集合)来表示信息120。数据分段器1105将信号125分割成较小片段的集合,每个较小片段以有序有限的一组离散数字表示信息120的一个合适子集。数据分段器1105将片段1120从一个或多个输出1125提供至对应的时间编码器105的输入110。每个时间编码器105通过相应输出信号135的时间间隔内的事件发生时序来对已接收片段中的信息进行编码。每个输出信号135中的间隔内的事件的时序表示每个片段内的所有离散数字。
[0117] 时间编码器105从多信道编码器1100的输出1115输出相应的输出信号135。在一些实施方式中,输出信号135在同一时刻被提供至单个系统或媒介140。例如,在输出信号135的每个时基码都包括报头间隔515和报头事件525的一个实施方式中,相应输出信号中的报头事件525发生在时间的同一刻。系统或媒介140可包括输入的集合,每个输入都被连接至对应的输出1115,以接收对应的输出信号135,如下面进一步描述的。
[0118] 在运行中,数据分段器1105在输入1120上接收信号125。数据分段器1105对信号125执行数据分段处理,并且生成片段的集合。每个片段被输入进一个时间编码器105的一个相应输入110。每个时间编码器105通过用已配时为发生在不同间隔内的可区分时刻的事件表达相应片段中的信息,来对相应片段中的信息进行编码。每个时间编码器105输出一个相应的信号135,它将信号135传送至多信道编码器1100的输出1115,并传送至系统或媒介140。
[0119] 图12示出了系统1200的示意性表示,在系统1200中,信息可被编码、压缩和存储/传输,然后被获取/接收、解码和解压缩。系统1200可包括上面描述的系统100的实施方式中的一个或多个,以及包括具有输入1210和输出1215的解码器1205。输入1210和输出1215是物理结构,通过它们分别将信号接收进以及传递出解码器1205。解码器1205是对如下信号进行解码的部件,在该信号中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的。事实上,解码器1205将时基信号(其中间隔内的事件的时序表示信息内容)翻译成输出格式(其以有序有限的一组离散数字来表示信息)。
[0120] 解码器1205的输入1210可被连接以接收信号1220,在信号1220中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的。信号1220可从系统或媒介140输出至数据通信路径上。经由信号1220从系统或媒介140至解码器1205的信息传输的确切性质(exact nature)取决于系统1200的运行环境。例如,如果系统1200是数据传输系统的一部分,则系统或媒介140可包括数据发射机,该数据发射机将信号1220输出至解码器1205中的数据接收机。作为另一个实施例,如果系统1200是数据存储系统的一部分,则解码器1205可包括,例如,可从数据存储媒介140读取信息的读取头(read head)。信号1220可例如在有线或无线数据通信路径上传送。
[0121] 在翻译成输出格式之后,解码器1205输出包括已解码信息1225的信号1230。已解码信息1225可以是以有序有限的一组离散数字来表达的,例如以二进制数字表达为一系列高状态和低状态,如示出的。输出1215的形式可以是一个或多个串行或并行二进制数据端口。
[0122] 在运行中,解码器1205在输入1210上接收来自系统或媒介140的信号1220。信号1220用已配时为发生在不同间隔内的可区分时刻的事件来表达信息。解码器1205对信息1225进行解码,并且输出包括已解码信息1225的信号1230。
[0123] 解码器1205可与系统1200以外的其他器件联合使用。例如,解码器1205可被用作时基解码器41(图1A)。
[0124] 图13是解码器1205的一个实施方式的示意性表示。所示出的解码器1205的实施方式包括事件检测器1305、时间-状态翻译器电路1310和状态选择器电路1315。尽管参考的是电路,但该解码器的一个或多个部件可用固件或软件实施。事件检测器1305是可检测信号1220中的事件(及其时序)的部件。事件检测器1305的结构可反映信号1220中的事件的性质。例如,当信号1220中的事件是脉冲时,事件检测器1305可以是脉冲检测器。事件检测器1305被连接以接收来自输入1210的信号1220,以及来自间隔时序电路1320的标志着间隔1325内的时间的信号。事件检测器1305被连接以输出间隔内的检测到事件的时刻1325。
[0125] 间隔时序电路1320包括时钟1330、计数器1335和间隔复位器1340。时钟1330向计数器1335提供输出时钟信号1345,计数器1335进而产生该时钟信号的动态计数1332。动态计数1332被提供至事件检测器1305和间隔复位器1340。间隔复位器1340可包括比较器(未示出),该比较器将该时钟信号的动态计数与表示间隔持续时间的阈值计数进行比较。这样的比较可确定一个间隔何时逝去。间隔复位器1340将复位信号1350作为输出提供至计数器1335。计数器1335响应于复位信号1350而复位。计数器1335的复位标定了该阈值计数的持续时间的间隔。
[0126] 由间隔复位器235输出的复位信号1350可被传送至解码器1205的其他部分并为其所用,以为例如时间-状态翻译器1310对事件的翻译以及状态选择器1315对数字的选择和输出配时。例如,时间-状态翻译器1310可包括一个或多个开关,其响应于复位信号1350来对翻译和翻译结果的输出进行复位。作为另一个实施例,状态选择器1315可触发复位信号1350,以确保针对每个间隔选择和输出单个数字。
[0127] 响应于检测到事件,事件检测器1305输出间隔1325内的检测到事件的时刻的标志。这些标志被时间-状态翻译器1310接收。在示出的实施方案中,时间-状态翻译器1310包括高位检测器1355和低位检测器1360,高位检测器1355和低位检测器1360都被连接以接收间隔内的检测到事件的时刻的标志。
[0128] 在一些实施方式中,高位检测器1355包括一对比较器1356、1358以及与1359。比较器1356被连接,以将间隔内的检测到事件的时刻与第一参考ref_1进行比较。比较器
1358被连接,以将间隔内的检测到事件的时刻与第二参考ref_2进行比较。参考ref_1、ref_2是阈值,它们指示了间隔内的所检测到的事件被认为处于第一状态(例如,高位)的最早时刻和最晚时刻。如果在由ref_1指示的时刻之后且在由ref_2指示的时刻之前的时刻检测到一个位,则比较器1356、1358的输出被置位。与门1359也产生输出1365(例如,高信号),其指示:由事件检测器1305检测到的事件的时序在一个间隔内。
[0129] 在示出的实施方式中,低位检测器1360包括一对比较器1361、1363以及与门1364。比较器1361被连接,以将间隔内的检测到事件的时刻与第一参考ref_3进行比较。
比较器1363被连接,以将间隔内的检测到事件的时刻与第二参考ref_4进行比较。参考ref_3、ref_4是阈值,它们指示了间隔内的所检测到的事件被认为处于第二状态(例如,低位)的最早时刻和最晚时刻。如果在由ref_3指示的时刻之后且在由ref_4指示的时刻之前的时刻检测到一个事件,则比较器1361、1363的输出被置位。与门1364也提供输出1370,其指示:由事件检测器1305检测到的事件的时序在一个间隔内。
[0130] 状态选择器1315是被配置为选择用于在输出1215上在信号1230中输出的数字的状态的部件。在一些实施方式中,所述数字可以是二进制位。状态选择器1315被连接以接收所述翻译(即,输出1365、1370)。基于所接收到的翻译,状态选择器1315输出状态信息1215。所述数字可以并行或串行方式输出。
[0131] 在运行中,事件检测器1305接收信号1220,在信号1220中信息1225是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的。事件检测器1305检测它们的相应间隔内的事件的时序,并且输出对该时序1325的描述。通过将事件被事件检测器1305检测到的时刻与被分配给状态的时刻进行比较,时间-状态翻译器电路1310将间隔内的时刻翻译成信号1230中待从解码器1205输出的离散数字。尤其,在由参考ref_1、ref_2限定的第一时间范围内检测到的事件导致了输出1365上的置位信号。在由参考ref_3、ref_4限定的第二时间范围内检测到的事件导致了输出1370上的置位信号。状态选择器电路1315接收这些比较的结果,并且根据这些结果来选择用于在输出1215上的输出的数字的状态。
[0132] 图14是对信号进行解码的示意性表示,在该信号中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的。所述解码可例如由解码器(例如解码器1205(图12))来执行。
[0133] 解码将被编码在时基码信号1220中的信息翻译成信号1230,信号1230以有序有限的一组离散数字来表示信息1225。在示出的实施方式中,信息1225在信号1230中以二进制表达为一系列高二进制位1405(即“1”)和低二进制位1410(即“0”)。
[0134] 时基码信号1220包括时间间隔1420的集合,每个时间间隔1420对应于信号1230内的一个数字1405、1410。每个时间间隔1420包括一个相应的数据事件1425。个体时间间隔1420内的数据事件1425的时序指示了对应于该时间间隔1420的数字1405、1410的状态。例如,在示出的实施方案中,对应于高状态数字1405的间隔1420中的数据事件1425发生在这些间隔1420开端附近的时刻1430。对应于低状态数字1405的间隔1420中的数据事件1425发生在这些间隔1420中间附近的时刻1435。时刻1430与时刻1435是可区分的。
[0135] 在示出的实施方式中,数据事件1425是从基线(即“休息”)状态2140转变至高(即“激发”)状态1445然后返回至基线休息状态1440的脉冲。在一些实施方式中,从基线状态2140至高状态1445的初始转变可被识别和处理为数据事件1425发生的时刻。在其他实施方式中,从高状态1445至基线状态2140的返回转变可被识别和处理为数据事件325发生的时刻。在一些实施方式中,数据事件1425是瞬时脉冲,在于初始转变和返回转变在时间上如此接近以至于它们对例如时间编码器1205而言是不可区分的。转变数据事件
1425发生的时刻是基于初始转变和返回转变的表观同时发生而被识别的。
[0136] 在一些实施方式中,不同数据事件1425的形状可以是彼此不可区分的,并且不同数据事件1425可仅借助于它们的时序而被区分。此外,在一些实施方案中,数据事件1425可以是二进制事件,在于它们在仅两个可行时刻(即,一个间隔内的第一时刻或第二时刻)出现。
[0137] 在示出的实施方式中,所有时间间隔1420都具有相同的持续时间并且按顺序发生。时间间隔1420的顺序对应于信号1430中的对应数字1405、1410的顺序。换言之,时基码信号1220的第一时间间隔1420(及其事件1425)对应于信号1230中的第一数字1405,时基码信号1220的第二时间间隔1420(及其数据事件1425)对应于信号1230中的第二数字1410,依此类推。所述对应由虚箭头1450表示。
[0138] 图15是解码器1005的另一个实施方式的示意性表示。除了事件检测器1305、时间-状态翻译器电路1310、状态选择器电路1315和间隔时序电路1320,所示出的解码器1005的实施方式还包括开始/停止检测器1505。开始/停止检测器1505是被配置为检测信号1220中的数据传输的开端和结尾之一或两者的部件。例如,开始/停止检测器1505可辨别信号1220中的报头事件、报头间隔、报脚事件和报脚间隔中的一个或多个。
[0139] 开始/停止检测器1505可被连接至输入1210以接收信号1220(如示出的)。在一些实施方式中,开始/停止检测器1505可通过检测信号1220中的开端事件和结尾事件来检测信号1220中的数据传输的开端和结尾之一或两者。开始/停止检测器1505将信号1220中的数据传输的开端和结尾之一或两者的标志1510输出至间隔复位器1340,或者输出至解码器1205的其他部分。间隔复位器1340可响应于由开始/停止检测器1505输出的标志来复位它本身(以及间隔的标定)。从而开始/停止检测器1505可使间隔复位器
1340与信号1220内的间隔和事件的时序同步。
[0140] 在一些实施方式中,由开始/停止检测器1505输出的信号1220中的数据传输的开端和结尾的标志可被传送至解码器1205的其他部分并为其所用。例如,在一些实施方式中,状态选择器1315可响应于由开始/停止检测器1505输出的标志,使用报头事件和报脚事件来标定信号1220的开端和结尾之一或两者。
[0141] 图16是用检测信号中的数据传输的开端和结尾的解码器对信号进行解码的示意性表示,在该信号中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的。例如,所示出的解码可通过解码器(例如包括开始/停止解码器1505的解码器1205(图15))来执行。在示出的实施方式中,信号1230包括报头1605(示为“X”)和报脚(示为“Y”)。因而,报头1605和报脚1610构架了信号1230。
[0142] 解码将时基码信号1220解码成信号1230,如上面参考图14描述的。时基码信号1220包括报头间隔1615和报脚间隔1620。报头间隔1615包括在报头间隔1615内的时刻
1635发生的报头事件1625。报脚间隔1620包括在报脚间隔1620内的时刻1640发生的报脚事件1630。报头间隔1615和报头事件1625标定了时基码信号1220的开始。报脚间隔
1620和报脚事件1630标定了时基码信号1220的结束。时基码信号1220的开始的标定可被用于确定第一间隔1620内的第一事件1625的时序。例如,第一事件1625发生在报头事件1625之后时间段1645后。可使用间隔1615的持续时间和时间1645来确定第一间隔
1620内的第一事件1625的时序。
[0143] 在示出的实施方式中,事件1625、1630和1425是从基线状态1640转变至高状态1445然后返回至基线状态1640的脉冲。在一些实施方式中,事件1625、1630的形状可以是彼此不可区分的且与数据事件1425的形状不可区分的,并且事件1425、1625、1630可仅借助于它们的时序而被区分。此外,在一些实施方式中,间隔1615、1620具有彼此相同的且与时间间隔1420相同的持续时间。
[0144] 图17是解码器1205的另一个实施方式的示意性表示。除了事件检测器1305、时间-状态翻译器电路1310、状态选择器电路1315、间隔时序电路1320和开始/停止检测器1305,所示出的解码器1005的实施方式还包括报头/报脚解码器1705。报头/报脚解码器
1705是被配置为对被编码在信号1220的报头中的信息、被编码在信号1220的报脚中的信息、或被编码在这两者中的信息进行解码的部件。
[0145] 报头/报脚解码器1705被连接至输入1210,以接收信号1220以及信号1220中包括的任何报头事件或报脚事件。在一些实施方式中,例如在报头间隔和报脚间隔的持续时间与间隔1420的持续时间相同的那些实施方案中,报头/报脚解码器1705可被连接以接收对信号1220中的数据传输的开端和结尾之一或两者的标志1510,以及被连接至事件检测器1305以接收对间隔复位器指定大小的间隔内的时间的动态计数1325。在一些实施方式中,例如在报头间隔和报脚间隔的持续时间与间隔1420的持续时间不同的那些实施方案中,报头/报脚解码器1705可被连接至另一个间隔时序电路的输出,包括内部的开始/停止检测部件,或者确定信息事件在报头、报脚或这两者内发生的时刻。
[0146] 报头/报脚解码器1705将发生在报头或报脚内的信息事件的信息内容的标志作为输出1710输出。状态选择器1315可接收所述标志,并且根据所述标志来输出离散数字1015。例如,在一些实施方式中,状态选择器1315可选择如下数字序列(a sequence of digits),该数字序列识别信号1230的来源和目的地、信号1230中的信息的类型以及信号
1230和其他信号之间的关系。
[0147] 在一些实施方式中,由报头/报脚解码器1705输出的标志可被传送至解码器1205的其他部分并为其所用。例如,纠错信息可被传送至解码器1005内的纠错部件并被该纠错部件使用。作为另一个实施例,由报头/报脚解码器1705输出的标志可被传送至翻译器电路1310,并被用于,例如,设置待检测的数字的数目,或者改变间隔内的所检测到的事件被认为对应于某一状态的时刻。
[0148] 图18是解码器1205的另一个实施方式的示意性表示。所示出的解码器1205的实施方式包括翻译器电路1310和状态选择器电路1315,它们适于将其中信息是通过时间间隔内的事件发生时序来编码的信号解码成用多于两个可行状态的数字对信息进行编码的信号。例如,解码器1205可将时基码信号1220解码成信号1230。
[0149] 响应于检测到事件,事件检测器1305输出间隔内的检测到事件的时刻的标志。这些标志1325被时间-状态翻译器1310接收。时间-状态翻译器1310包括状态检测器1805、1810、1815、1820的集合,这些状态检测器都被连接,以接收间隔内的检测到事件的时刻的标志。
[0150] 每个状态检测器1805、1810、1815、1820被连接,以将间隔内的检测到事件的时刻与间隔内的体现所检测到的事件被认为属于对应状态的最早时刻和最晚时刻的参考进行比较。响应于检测到间隔内的事件的时序在对应范围内,每个状态检测器1805、1810、1815、1820输出一个标志1825、1830、1835、1840。因而,状态检测器1805、1810、1815、1820将间隔内的时刻翻译成待从解码器1005输出的信号1230中的数字的状态之一。
[0151] 状态选择器1315被连接以接收所述翻译(例如,标志1825、1830、1835、1840),并且基于所接收到的翻译,状态选择器1315向输出1215输出具有所述状态的数字。
[0152] 在运行中,事件检测器1305接收信号1220,在信号1220中信息120是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的。事件检测器1305检测所述事件在它们的相应间隔内的时序,并且输出对该时序的描述(例如,标志1325)。时间-状态翻译器电路1310通过将事件检测器1305检测到事件的时刻与分派给该状态的时刻进行比较,来将间隔内的时间翻译成信号1330中待从解码器1305输出的状态。状态选择器电路1315接收这些比较的结果(例如,标志1825、1830、1835、1840),并且根据这些结果来选择待提供至输出1215的用于输出的数字的状态。
[0153] 图19是将其中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的信号解码成包括具有多于两个可行状态的数字的信号的示意性表示。例如,所示出的解码可由解码器(例如图18中示出的解码器1205)来执行。在示出的实施方式中,时基码信号1220包括时间间隔1420的集合,每个时间间隔1420对应于信号1230内的一个数字1905、1910、1915、1920。每个时间间隔1420包括一个相应的数据事件1425。个体时间间隔1420内的数据事件1425的时序指示了对应于该时间间隔1420的数字1905、1910、1915、1920的状态。例如,在示出的实施方式中,对应于第一状态的数字1905的间隔1420中的数据事件1425发生在间隔
1420结尾附近的时刻1930。对应于第二状态的数字1910的间隔1420中的数据事件1425发生在间隔1420中间附近的时刻1935。对应于第三状态的数字1925的间隔1420中的数据事件1425发生在间隔1420中间之前的时刻1940。对应于第四状态的数字1905的间隔
1420中的数据事件1425发生在间隔1420开端附近的时刻1945。时刻1930、1935、1940、
1945是彼此可区分的。
[0154] 解码将时基码信号1220解码成信号1230。信息在信号1230中是使用具有四个不同的离散潜在(potential)状态的数字来表达的,即,具有第一状态(即“A”)的数字1905、具有第二状态(即“B”)的数字1910、具有第三状态(即“C”)的数字1915和具有第四状态(即“D”)的数字1920。在其他实施方式中,信号1230可用具有不同数目的可行状态的数字来表达信息(例如,以十进制表达信息的具有十个不同状态的数字),或者是用具有非常大数目的可行状态或可行的一个连续连续统(例如,可行状态的一个接近模拟或模拟的连续统)的数字来表达的。在一些实施方式中,信号1230可使用四个不同的可行状态(即,四种核酸)来表达遗传信息。
[0155] 在其他实施方式中,解码器可被实施为数字电路,该数字电路接收有序的位集合作为输入(所述位被分组成预定长度为N个二进制数字(即,位)的二进制字符,其中仅有一个位与其他不同),并且产生输出符号序列作为输出。该数字电路可被已编程的计算机控制,或者可包括嵌入式计算机。在一些这样的实施方式中,该解码器包括将该符号序列转换成模拟输出信号的电路。
[0156] 图20是解码系统2000的一个实施方式的示意性表示。系统2000可以是一个独立系统,或者是一个较大系统(例如系统1200(图12))的一部分。系统2000包括神经处理部件140、1005,解码器1205从神经处理部件140、1005接收信号1220。信号1220通过时间间隔内的事件发生时序来对信息进行编码。在一些实施方式中,神经处理部件140、1005可包括对信号1220中的事件做出贡献的多个元件。例如,在使用“湿”神经部件实施的神经处理部件140、1005中,多个神经可对信号1220中的事件做出贡献。作为另一个实施例,在使用半导体器件实施的神经处理部件140、1005中,多个神经网络输出可对信号1220中的事件做出贡献。
[0157] 在运行中,解码器1205可将信号1220解码成信号1230,信号1230以有序有限的一组离散数字来表达信息1225。因而,解码器1205可用作在由神经处理部件1205提供的统计处理及模式识别功能与二进制(及其他)数字数据处理器件之间的接口。例如,解码器1205可被包括在电机或其他假体中,所述电机或其他假体用例如被编码在信号1220中的控制信息或其他信息来接收神经的放电列(spike train)。
[0158] 图21是用于对信号进行解码的系统的一个实施方式(即,多信道解码器系统2100)的示意性表示,在所述信号中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的。多信道解码器系统2100可独立使用或与其他器件联合使用。例如,多信道解码器系统2100可被用作时基解码器41(图1A)。
[0159] 系统2100包括:解码器1205的集合、数据聚合器2105、输入2110的集合,以及输出2115。输入2110接收相应的时基码信号1220。每个时基码信号1220包括一个自身包括事件的间隔集合。这些间隔内的事件的时序对信息进行编码。在一些实施方式中,不同的时基码信号1220可以都是从同一单个系统或媒介140接收的,如示出的。
[0160] 时基码信号1220被从输入2110提供至解码器1205的对应输入1210。因而,每个解码器1205被连接以接收一个相应的时基码信号1220。解码器1205对信号1220中的信息进行解码,并且输出已解码信号2125。在该已解码信号中,信号1220的至少一些信息内容被表达成有序有限的一组离散数字(例如,高位和低位的集合)。
[0161] 已解码信号2125被提供至数据聚合器2105的一个或多个输入2130。数据聚合器2105还包括输出2135。数据聚合器2105是将相对小的数字集合聚合成较大的数字集合的部件。在示出的实施方式中,数据聚合器2105被连接,以将所接收到的已解码信号聚合成输出信号1230,输出信号1230以有序有限的一组离散数字来表达信息1225。输出信号1230被从数据聚合器2105的输出2135提供至系统2100的输出2115。
[0162] 在运行中,每个解码器1205接收来自系统或媒介140的一个相应的时基码信号1220。解码器1205将它们相应的时基码信号1220解码成以有序有限的一组离散数字来表达信息内容的信号。数据聚合器2105被连接,以接收信号1220、聚合它们并且在输出信号
2145中输出它们。
[0163] 图22是可对信息进行编码的系统2200的一个实施方式的示意性表示法。系统2200包括多信道编码器1105和压缩编码器2205。
[0164] 压缩编码器2205是将多个输入信号压缩成单个输出信号2220的部件。压缩编码器2205包括一个或多个输入2210的集合以及输出2215。一个或多个输入2210可连接以接收来自多信道时间编码器1105的输出1115的时基码信号。压缩编码器2205压缩所接收到的时基码信号,并且在输出2215上将已压缩信号2220输出至系统或媒介140。
[0165] 系统2200可独立使用或与其他器件联合使用。例如,系统2200可被用作时基码编码器25、幅度加权部件27和压缩器29(图1A)。
[0166] 图23是压缩编码器2205的一个实施方式的示意性表示。压缩编码器2205是将来自其中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的信号集合的信息编码成包括已配时的一系列事件(a timed series of events)的信号(例如信号2220(图22))的部件。
[0167] 在示出的实施方式中,编码器2205包括:不同二进制-模拟转换器2305的集合、整合器2310、输入2315的集合以及输出2320。每个二进制-模拟转换器2305包括一个相应的输入2325和一个输出2330。每个二进制-模拟转换器2305的输入2325被连接,以从对应的输入2315接收一个相应的信号135(其中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的)。
[0168] 每个输入2315和对应的二进制-模拟转换器2305成对形成一个编码信道2340。因而,压缩编码器2205是多个编码信道2340的并行组合。这些信号135可具有相同的信息,可具有不同的信息内容,或者可具有相同和不同信息内容的组合。
[0169] 每个二进制-模拟转换器2305是一个被配置为将一输入时间系列事件(an input time series of events)中的个体事件的幅度加权为该输入时间系列中的其他事件的时序的函数。在一些实施方式中,可使用非线性函数来加权所述事件。在一些实施方式中,压缩编码器2205包括至少两个不同的二进制-模拟转换器2305。不同的二进制-模拟转换器2305可使用不同的时间敏感参数、不同的时间敏感性或者这些或其他因素的组合,来对事件进行加权。在一些实施方式中,编码器2205中的每个二进制-模拟转换器2305将不同于编码器2205中的每个其他二进制-模拟转换器2305。在一些实施方式中,编码器2205中的二进制-模拟转换器2305集合是使用例如过程3900(图39)的过程构建的二进制-模拟转换器的全集(complete set)。由于这样的不同,当相同的信号(其中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的)被输入不同的二进制-模拟转换器2305)时,不同的二进制-模拟转换器2305将输出不同的信号(其在对应于该输入信号内的未加权事件的时序的相关时刻包括已加权事件)。
[0170] 每个二进制-模拟转换器2305在输出2330上输出一个信号2345(其在对应于该输入信号内的未加权事件的时序的相关时刻包括已加权事件)。信号2345被提供至整合器2310的相应输入2350。在使用“湿”神经部件来实施整合器2310的那些实施方式中,信号
2345的属性可被定制为与湿神经部件兼容。例如,信号2345内的事件可被定制以模仿动作电位的幅度和时间特性。
[0171] 整合器2310包括输入2350的集合以及输出2355。整合器2310是对在输入2350处接收到的信号进行整合以生成被提供至输出2355的信号的部件。对这些信号进行整合将它们组合并压缩成单个信号。在一些实施方式中,整合器2310可以是非线性整合器,在于在不同输入2350处接收到的不同的信号以不同程度对提供至输出2355的信号做出贡献。在一些实施方式中,整合器2310可以是线性整合器,在于在不同输入2350处接收到的不同信号以相同程度对提供至输出2355的信号做出贡献。在一些实施方式中,如下面进一步描述的,整合器2310是根据脑或其他神经处理器件中的一个或多个神经元或节点来建模的。例如,在整合器2310的输出2355上提供的单个信号输出2360可表示在输入2350处接收到的不同信号的全面交互(all-to-all interactions)。
[0172] 输出2355将信号2360耦合至压缩编码器2205的输出2320。输出2320将信号2365提供至系统或媒介140。
[0173] 图24、图25、图26、图27是与整合器2310的不同实施方式(即,整合器2400、整合器2500、整合器2600和整合器2700)有关的示意性表示。整合器2400是神经处理系统的一个无分支节点(non-branched node)。整合器2500是神经处理系统的一个具有多个分支的节点。整合器2600、2700是神经处理系统的节点网络。整合器2400、2500、2600、2700可以是用硬件、用软件、用湿神经部件或用这些部件的组合来构建的。
[0174] 如示出的,整合器2500包括分支2505的集合。在一些实施方式中,这些分支2505具有相同的属性。在其他实施方式中,不同的分支2505具有不同的属性。例如,不同的分支2505可具有不同的电缆(cable)属性。
[0175] 如示出的,整合器2600、2700各包括由链路2610集合联结的节点2605集合。链路2610可包括,例如,前馈链路、反馈链路、回归链路(recurrent link)或其组合。整合器2700包括一对输出2355。这两个输出2355提供了在输入2350处接收到的信号的组合和压缩的结果。然而,总体上,输出2355将输出由在输入2350处接收到的信号的不同组合和压缩产生的不同信号。结果是,可从压缩编码器输出两个不同的信号,并且传送至系统或媒介140。也可使用所描述的系统和技术对这两个不同信号进行并行存储或解码。尽管所述并行存储和解码可能会减小数据存储密度或要求附加处理,但是通过比较并行解码的结果可检查以及提高(如果需要)存储和解码的保真度。
[0176] 在运行中,整合器2400、2500、2600、2700可根据一个或多个模型来对输入信号进行整合。例如,在一些实施方式中,整合器2400可根据一个整合-点火(integrate-and-fire)模型进行整合。这样的模型包括与由电流I(t)驱动的电阻器R并联的电容器C,并且提供了:
[0177] 等式1
[0178] 在该模型中,输入2350上的信号是通过在时间中任何一刻每个信号的幅度的线性求和(linear summation)(即,每个输入信号(RxI(t))的电压被相加)来进行整合的。所述电压信号以时间常数τm指数衰减。可选择一个阈值电压,在该阈值电压以上(above)可在输出2355中发出一个二进制状态。
[0179] 在其他实施方式中,整合器2400-2700可根据由下式提供的一个基于电导的(conductance based)整合-点火神经元模型来进行整合:
[0180] 等式2
[0181] 其中gj是特定离子种类(ionic species)的电导,V-Vj是该电导的能斯特电位(Nernst Potentia1),且Iext是外部施加的电流。
[0182] 在该模型中,输入2350上的信号是通过时间中任何一刻每个信号的幅度的非线性求和(non-linear summation)来进行整合的,这是通过一个或多个电导g(其根据在时间中任何时刻达到的总电压来缩放(scale)所述信号(Iext)的幅度)来实现的。每个信号的幅度也以时间常数τm指数衰减,时间常数τm可随着电导的改变而改变。可选择一个阈值电压,在该阈值电压以上可在输出2355中发出一个二进制状态信号。
[0183] 在一些实施方式中,整合器2500可根据如下模型运行,在该模型中电压的基于电导的进化(evolution)可被扩展以包括电缆内的电压衰减,这由下式给出的电报方程(Telegraphers Equation)描述:
[0184] 等式3
[0185] 其中λ是由所述分支的属性确定的长度常数,x是沿着所述分支的长度的数字化单元,且VL是平衡时的电压。
[0186] 在该模型中,输入2350上的信号是使用上面的等式1或等式2并且通过进一步的线性求和来进行整合的,其中输入2350上的每个信号可沿着该系统的物理分支传播至所有其他输入2350。尽管随着信号传播,信号幅度根据长度常数λ而衰减,但是输入2350上的每个信号都在某一程度上对每个输入2350处的幅度做出贡献。因此,输入2350处的任何一个信号的幅度是该信号的幅度加上输入2350上的其他信号在传播至示例性输入2350的位置时各自已经唯一衰减后的所有幅度的和。可选择一个阈值电压,在该阈值电压以上可在输出2355中发出一个二进制状态信号。
[0187] 在一些实施方式中,整合器2600、2700可根据如下神经网络模型来运行,在该神经网络中所有节点都直接或通过其他节点间接互连。在这样的整合器中,任何节点可用作输出。在一些实施方式中,整合器2600、2700可根据由下式给出的模型来运行:
[0188] 等式4
[0189] 其中Ii(t)是由输入i在时刻t注入的电流,并且其中一个神经元有n个输入。
[0190] 在该模型中,输入2350上的信号是通过网络处理元件2605来进行整合的,每个网络处理元件2605由上面的等式1、2或3来建模,这为每个元件2605建立了附加的内部输入2610,从而允许所有输入2350的任意非线性以及并行求和产生输出2355。可选择任何一个处理元件2605来发出该网络的二进制状态信号作为输出2355。
[0191] 整合器2400、2500、2600、2700可被用作压缩器29(图1A)。
[0192] 图28是二进制-模拟转换器2305的示意性表示。二进制-模拟转换器2305可用在例如编码器、时间系列扫描器(timer series scanner)或加权器件中。因而,在一些实施方式中,二进制-模拟转换器2305可以是参考(reference)二进制-模拟转换器,如下面进一步描述的。
[0193] 二进制-模拟转换器2305可以是如下部件,其被配置为将一输入时间系列事件中的个体事件的幅度加权成该输入时间系列中的其他事件的时序的函数。在一些实施方式中,可使用非线性函数来对所述事件进行加权。例如,二进制-模拟转换器2305可使用多个时间敏感参数,以基于输入信号内的先行事件的时序来生成针对每个个体事件的个体权重。二进制-模拟转换器2305可将所生成的权重应用至个体事件,例如,通过将所述事件乘以所述权重并且在对应于该输入信号内的未加权事件的时序的相关时刻输出已加权事件。
[0194] 二进制-模拟转换器2305包括输入2325和输出2330。输入2325接收信号2805,信号2805包括一时间系列事件。例如,输入2325可接收时基码信号135或者从压缩编码器2205输出的信号。输出2330提供了信号2810,信号2810在对应于该输入信号内的未加权事件的时序的相关时刻包括已加权事件。
[0195] 在一些实施方式中,二进制-模拟转换器2305可包括复位机构,该复位机构将个体事件的幅度的加权复位至已知状态。该复位机构可被触发,例如通过信号135的报脚间隔520内的报脚事件530(图5)的存在。复位所述加权可中止(halt)时间敏感参数的进化,并且将这些参数返回至已知值。在其他实施方式中,二进制-模拟转换器2305可在无触发的情况下(例如随着时间)沉寂(quiesce)。
[0196] 在一些实施方式中,由二进制-模拟转换器2305使用的参数可出现在时间依赖差分方程(differential equation)中。例如,二进制-模拟转换器2305可使用三个时间敏感参数(下面的等式中的U、τd、τf)和一个时间不敏感参数(下面的等式中的A)以生成个体权重。在一些实施方式中,事件(1,...,k)由时间(Δk,...Δk-1)隔开的那些信号中的第k个事件的幅度Ak可由下式给出:
[0197] Ak=A·uk·ψk 等式5
[0198] 等式6
[0199] 等式7
[0200] 其中ψ和μk是隐含动态变量(hidden dynamic variable)(μ∈[0,1];ψ∈[0,1]),对于第一事件有初始值ψ1=1且μ1=U。变量ψ可表示,例如,在每个事件的时刻可得到的资源部分。变量μ可表示,例如,由每个事件使用的资源部分。在一些实施方式中,这两个变量可随着每个事件而进化,并且假设对信号中的每个事件的响应的幅度是不同的且反映该信号中的事件的时间历史(temporal history)。
[0201] 这些动态变量的进化方式,以及每个响应累积关于该信号的时间历史的信息的时间段,依赖于所述时间敏感参数(U、τd、τf)的值。参数U可设定对于第一事件可得到的最大资源,该最大资源对可行的最大响应(由A给出)进行划分(fractionate)。因而A1=AU。参数τd是用于在使用之后恢复所述资源的时间常数。参数τf是用于从μk的一个划分(facilitation)恢复某一量(通常为μ)的时间常数。
[0202] 通过为参数U、τd、τf分配不同的值,不同的二进制-模拟转换器2305将响应于同样的事件输入序列来生成不同的幅度序列。在一些实施方式中,可针对参数τd、τf之一或两者使用二阶或更高阶指数来实现更复杂的时间敏感性。在一些实施方式中,可使用时间敏感函数来给出τd、τf之一或两者,以及通过使U成为与所述参数自身链接的随机变量或函数来实现更复杂的时间敏感性。
[0203] 在一些实施方式中,二进制-模拟转换器2305可如下列文献中的一个或多个描述的那样被实施:美国专利公开文本2003/0208451;美国专利5,155,802;美国专利5,537,512;美国专利6,363,369;以及美国专利4,962,342;所有这些文献的内容以参引方式纳入本文。例如,二进制-模拟转换器2305可被实施为如下器件,该器件包括信号处理器网络(由一个或多个处理结点(junction)互连,所述处理结点根据信号2805中的事件的时间式样(temporal pattern)来动态调整响应强度),从而如美国专利6,363,369中描述的那样对“动态突触”进行仿真。所述处理结点可接收和处理来自该网络中的一个信号处理器的结点前信号(prejunction signal),以产生如下节点信号,该结点信号造成到该网络中的第二信号处理器的结点后信号(postjunction signal)。每个处理结点可被配置,使得该结点信号对该结点前信号具有动态依赖。
[0204] 图29是将一时间系列事件中的个体事件的幅度加权成该时间系列中的其他事件的时序的函数的示意性表示。所示出的加权可由二进制-模拟转换器(例如,二进制-模拟转换器2305(图28))来执行。在示出的实施方式中,信号135是通过时间间隔内的事件发生时序来对信息进行编码的时基码信号。例如,信号135可以是从解码器105输出的时基码信号(图1、2、4、6、8)。信号135被加权,以形成已加权的时间信号2900。
[0205] 已加权的时间信号2900包括时间间隔序列2905,每个时间间隔包括一个相应的事件2910。事件2910发生在相应间隔2905内的时刻2915。
[0206] 在示出的实施方式中,事件2910是从基线(即“休息”)状态2920转变至高(即“激发”)状态2925然后返回至基线休息状态2920的脉冲。对于不同的事件2910,高状态2925的电平不同。高状态2925的电平是事件2910的幅度,并且是该加权的结果。高状态
2925的电平(即,每个事件2910的幅度)体现了信号135内的事件2910的时序和信号135内的其他事件2910的时序。换言之,通过信号135内的两个或更多个事件2910的时序而编码的信息被体现在每个事件2910的幅度内。如上面描述的,在一些实施方式中,每个事件2910的幅度可仅体现先行事件2910的时序。
[0207] 在示出的实施方式中,时基码信号135中的事件的加权改变了这些事件的幅度,同时保留了间隔内和信号内的时序信息。尤其,所示出的已加权的时间信号2900包括时间间隔2905的集合,每个时间间隔2905对应于信号135中的一个相应的间隔320。所述对应由箭头2930表示。在示出的实施方式中,一些事件2910相对于相应的对应事件205在幅度上增大,并且一些事件2910相对于相应的对应事件205在幅度上减小。
[0208] 对应的时间间隔2905、320各包括一个对信息进行编码的相应事件2910、325。事件2910、320在相应的对应时间间隔2905、325内的位置是相同的。例如,当一个事件320发生在时间间隔325的开端时,对应时间间隔2905中的事件2910也发生在该间隔的开端。作为另一个实施例,当一个事件320发生在时间间隔325的中间时,对应时间间隔2905内的事件2910也发生在该间隔的中间。在示出的实施方式中,对应间隔2905、325的持续时间是相同的。此外,对应间隔2905、325相对于相应信号2900、135内的其他间隔2905、325的次序(order)是相同的。
[0209] 图30是信号2365的一个实施方式的示意性表示。信号2365可以是从一个器件(例如蜂窝电话的发射机或盘驱动器的头)的压缩编码器2205输出的。信号2365可以是一维信号,并且可以是一维信号29(图1A)。
[0210] 信号2365包括已配时的一系列事件3005。事件3005由时间跨度3010彼此隔开。时间跨度3010的持续时间体现了包括已加权事件的幅度序列的整合,例如已加权的时间信号2900。
[0211] 在示出的实施方式中,事件3005是从基线(即“休息”)状态3015转变至高(即“激发”)状态3020然后返回至基线休息状态3015的脉冲。在一些实施方式中,不同事件3005的形状可以是彼此不可区分的,并且不同事件3005可仅借助于它们的时序而被区分。
[0212] 针对单位时间内的给定信号2365的时间跨度3010的数目可被选择,以符合预定的概率分布。在一些实施方式中,该概率分布可以是非对称且偏斜(skewed)的(例如向它的中央的左侧偏斜)。在一些实施方式中,该概率分布的标准差(standard deviation)可以近似等于该概率分布的均方根(square root of the mean)。例如,在一些实施方式中,单位时间内的时间跨度3010的数目可以呈泊松分布。
[0213] 在一些实施方式中,信号2365可被添加,以与附加信息叠加(superposition)或以其他方式随附加信息一起被发射。例如,事件3005可被添加至一个已调制或已移位的模拟或数字信号,从而模仿该信号中的噪声。这样的实施方式尤其与隐蔽(covert)或加密数据通信有关。例如,事件3005可随一个自身传送不显著(unremarkable)信息的已调频模拟信号(例如无线电广播)一起被发射。对于未被通知的观察者,事件3005将貌似此第二信号上的噪声。因而,由事件3005编码的信息内容可得到伪装。
[0214] 图31是数据存储器件3100的示意性表示。数据存储器件3100是如下部件,在其中可存储信息并且从其中可访问已存储的信息。例如,数据存储器件3100可以是光盘、磁盘、磁带、灌录唱片(record a1bum)、穿孔卡片、条形码标签或其他数据存储器件。
[0215] 数据存储器件3100包括可检测的物理表现(physical manifestation)3105的集合。物理表现3105是可被数据存储器件读取器检测到或感测到的结构性元件。例如,物理表现3105可以是可被光盘读取器检测到的光盘的凹点(pit)或凸点(pump)。作为另一个实施例,物理表现3105可以是可被磁化传感器检测到的磁盘或磁带的磁化元件。作为另一个实施例,物理表现3105可以是可被唱片机的唱针(stylus)检测到的灌录唱片的特征。
[0216] 物理表现3105是沿着路径3110按顺序布置和定位的。路径3110导引数据存储和访问,并且可以是,例如,轨道、沟槽、磁带、或条形码的一段。沿着每个路径3110的物理表现3105彼此隔开距离3115。距离3115可以是对应于信号中的事件之间的时间来缩放的。例如,距离3115可以是对应于信号2365(图30)中的时间跨度3010的持续时间来缩放的。
[0217] 在向数据存储器件3100写入数据期间,数据存储器件3100的路径3110和数据存储器件写入器之间的相对运动速度可将这样的信号中的事件之间的时间转换成物理表现3105沿着路径3100的位置。在从数据存储器件3100读取数据期间,数据存储器件3100的路径3110和数据存储器件读取器之间的相对运动速度可将物理表现3105沿着路径3110的位置转换回这样的信号中的事件之间的时间。在一些实施方式中,读取和写入期间的相对运动速度无需恒定,而是可改变,例如基于路径3110在数据存储器件3100上的位置而改变。
[0218] 单位长度内的距离315的数目可被选择,以符合预定的概率分布。在一些实施方式中,该概率分布可以是非对称且偏斜的(例如向它的中央的左侧偏斜)。在一些实施方式中,该概率分布的标准差可近似等于该概率分布的均方根。例如,在一些实施方式中,单位长度内的距离315的数目可以呈泊松分布。
[0219] 在运行中,数据存储器件写入器可接收表征已配时的一系列事件的信号,例如信号2365。数据存储器件写入器可沿着数据存储器件3100上的一个或多个路径3110写入物理表现3105,使得距离3115是对应于信号中的事件之间的时间来缩放的。数据存储器件3100可维持或“存储”物理表现3105以及隔开物理表现3105的距离3115。
[0220] 在访问已存储的信息时,数据存储器件读取器可测量距离3115,距离3115沿着数据存储器件3100上的一个或多个路径3110隔开物理表现3105。所述测量可被转换成表征已配时的一系列事件的信号,例如信号2365(图30)。例如,该数据存储器件读取器可输出信号2365,使得时间跨度3010的持续时间是对应于距离3115来缩放的。在一些实施方式中,该数据存储器件读取器和该数据存储器件写入器可以是同一器件。
[0221] 图32是可对信息进行解码的系统的一个实施方式(即,系统3200)的示意性表示。系统3200包括多信道解码器2100和扩展解码器3205。
[0222] 扩展解码器3205是将一个或多个输入信号扩展成输出信号集合的部件。扩展解码器3205包括输入3210以及一个或多个输出3215的集合。输入3210接收来自系统或媒介140的信号2365。扩展解码器3205扩展信号2365,并且向多信道解码器2100输出一个或多个信号的集合(其中信息是通过一个或多个输出3215上的时间间隔内的事件发生时序而编码的)。
[0223] 系统3200可独立使用或与其他器件联合使用。例如,系统3200可被用作加权扩展器37、幅度解码器39和时基解码器41(图1A)。
[0224] 图33是扩展解码器3205的一个实施方式的示意性表示。解码器3205是将包括已配时的一系列事件的信号中的信息解码成时基码信号(其中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的)的部件。因而,解码器3205可将一个例如信号2365(图30)的信号解码成一个例如信号1220(图12)的信号。
[0225] 除了输入3210以及一个或多个输出3215,解码器3205还包括加权器件3310和时间系列扫描器3315。加权器件3310是用于对包括已配时的一系列事件的信号中的事件进行加权的部件。时间系列扫描器3315是扫描时间系列的部件,该时间系列当被输入到适当参考的二进制-模拟转换器中时产生时基码信号(其中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的)。
[0226] 扩展解码器3205的输入3210接收信号2365。信号2365包括已配时的一系列事件。加权器件3310被耦合至输入3210,并且还包括输出3335。输出3335提供了幅度事件净系列(net series)3340。
[0227] 时间系列扫描器3315包括输入3345,并且被耦合至解码器3305的输出3215。输入3345接收事件3340,并且输出时基码信号(其中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的)。例如,输出3215可向系统或媒介提供信号135。
[0228] 扩展解码器可独立使用或与其他器件联合使用。例如,扩展解码器可被用作加权扩展器37和幅度解码器39(图1A)。
[0229] 图34是加权器件3310的示意性表示。加权器件3310是用于对包括已配时的一系列事件的信号中的事件进行加权的部件。例如,加权器件3310可对信号2365的事件3005(图30)进行加权。如下面进一步描述的,加权器件3310对所述事件进行加权的权重可以是基于对压缩解码器2205的输入信道2340(图23)上的特定信号的数学或其他操作的成功表示来选择的。例如,在一些实施方式中,加权器件3310对所述事件进行加权的权重可被选择以执行下列中的一个或多个:对输入信道2340上的信号的数据压缩和加密操作;对输入信道2340上的信号的文本处理操作;对输入信道2340上的信号的数值处理操作;对输入信道2340上的信号的图像处理操作;以及,对输入信道2340上的信号的信号处理操作。加权器件3310可以是扩展解码器3205(图33)的一部分。
[0230] 加权器件3310包括输入3210、输出3335、二进制-模拟转换器2305的集合、乘法器3440的集合、权重3445的集合以及加法器(summer)3465。输入3210接收信号2365,信号2365包括已配时的一系列事件。输入3210将信号2365分配至二进制-模拟转换器2305的输入2325。每个模拟-二进制转换器2305将一输入时间系列事件中的个体事件的幅度加权为该输入时间系列中的其他事件的时序的函数。例如,每个二进制-模拟转换器
2305可使用多个时间敏感参数,以基于信号2365内的先行事件的时序来生成针对每个个体事件的个体权重。总体上,每个二进制-模拟转换器2305将所生成的权重应用至个体事件,例如,通过将所述事件乘以所述权重以及在对应于信号2365内的未加权事件的时序的相关时刻输出已加权事件。
[0231] 在一些实施方式中,二进制-模拟转换器2305的该集合可以是使用例如过程3900(图39)的过程来构建的。在一些实施方式中,加权器件3310中的这组二进制-模拟转换器2305可以是使用过程3900构建的二进制-模拟转换器的全集。
[0232] 每个二进制-模拟转换器2305包括输出2330,已加权已配时的一系列事件3430被输出至输出2330。已加权已配时的一系列事件3430被提供作为相应乘法器3440的输入。乘法器3440是如下部件,其被配置为将已加权已配时的一系列事件乘以另一权重3445。如下面进一步描述的,可在训练过程期间确定权重3445。例如,可根据对应二进制-模拟转换器2305对输入到压缩编码器2205的信道2340中的特定信号135的成功表示来确定每个权重3445。作为另一个实施例,可根据相应二进制-模拟转换器2305对输入到压缩编码器
2205的信道2340中的特定信号135的数学或其他操作的成功表示来确定权重3445。
[0233] 每个权重3445可由乘法器3440在相应的输入3450上接收。权重3445可被存储在例如一个或多个数据存储器件中。乘法器3440是如下部件,其根据权重3445来缩放在输入3435上接收的已加权已配时的一系列事件3430。乘法器3440可线性或非线性地缩放已配时已加权的一系列事件。例如,在一些实施方式中,乘法器3440可将权重3445用作缩放权重(scalar weight),并且将每个已配时系列中的已加权事件乘以对应的权重3445。在一些实施方式中,乘法器3440可使用权重3445来非线性地或以其他方式缩放每个已配时系列中的各个已加权事件。
[0234] 每个乘法器3440在输出3450上输出已缩放且已加权的已配时的一系列事件3445,输出3450被耦合至加法器3465的输入3460。加法器3465是如下部件,其在所输入的已缩放且已加权的的已配时系列中的每个时刻对这些已缩放且已加权的事件3455求和,以生成幅度事件净系列3470。
[0235] 在一些实施方式中,加法器3465可包括一个动态阈值,用于生成净系列3470中的幅度事件。动态阈值是变化的阈值。该动态阈值可以是净系列3470中包括幅度事件的下限(lower cutoff)。换言之,如果在第一时刻已缩放且已加权的事件的总和在该下限以下(below),则该总和没有被包括在净系列3470中,即使该总和不为零。该动态阈值可被改变,以控制净系列3470中的幅度事件的数目。例如,该动态阈值可被改变,以确保净系列3470中的幅度事件的数目等于输入信号2365中的事件的数目。在一些实施方式中,加法器
3465首先在所输入的已缩放且已加权的已配时系列中的每个时刻对已缩放且已加权的事件求和,然后该动态幅度被逐渐降低,直到净系列3470中的幅度事件的数目等于信号2365中的事件的数目。这允许相同的动态阈值适用于整个净系列3470。
[0236] 在示出的实施方式中,净系列3470中的幅度事件被非均匀(non-uniform)时期隔开。但并不必然如此。取而代之,加法器3465可输出净系列3470内的幅度事件而不带时序信息。鉴于上面描述的动态阈值,加法器3465可事实上将最大幅度事件的幅度的列表输出作为净系列3470,而不描述这些事件之间的时序。这样的列表中的幅度的次序可对应于这样的事件发生的次序。
[0237] 图35是将一时间系列事件中的个体事件的幅度加权为该时间系列中的其他事件的时序的函数的示意性表示。所示出的加权可由二进制-模拟转换器(例如二进制-模拟转换器2305(图28))来执行。在示出的实施方式中,信号2365包括已配时的一系列事件3005,已配时的一系列事件3005由时间跨度3010彼此隔开。时间跨度3010的持续时间体现了包括已加权事件的幅度序列的整合。因而,信号2365可以是例如来自整合器(例如整合器2310、2400、2500、2600、2700之一)的输出。
[0238] 信号2365被加权,以形成已加权的时间信号3500。已加权的时间信号3500包括事件3505的集合,事件3505由时间跨度3510彼此隔开。
[0239] 在示出的实施方式中,事件3505是从基线(即“休息”)状态3520转变至高(即“激发”)状态3525然后返回至基线休息状态3520的脉冲。对于不同的事件3505,高状态3525的电平不同。高状态3525的电平是事件3505的幅度,并且是加权的结果。高状态
3525的电平(即,每个事件3505的幅度)体现了信号2365内的该事件3505的时序,以及信号2365内的至少一些其他事件3505的时序。换言之,通过信号2365内的两个或更多个事件3505的时序而编码的信息被体现在每个事件3505的幅度内。如上面描述的,在一些实施方式中,每个事件3505的幅度可仅体现先行事件3505的时序。
[0240] 在示出的实施方式中,一些事件3505相对于相应的对应事件2365在幅度上增大,并且一些事件3505相对于相应的对应事件2365在幅度上减小。
[0241] 已加权时间信号3500内的事件3505的发生之间的时间跨度3510被缩放至2365内的事件3005的发生之间的时间跨度3010。在示出的实施方式中,时间跨度3510被一比一缩放至时间跨度3010。换言之,将第一对事件3005隔开的时间跨度3010等于将对应于该第一对事件的一对事件3505隔开的时间跨度3510。
[0242] 图36是时间系列扫描器3315的示意性表示。时间系列扫描器3315是扫描时间系列的部件,该时间系列当被输入到适当参考的二进制-模拟转换器中时生成时基码信号(其中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的)。例如,时间系列扫描器3315可扫描时基码信号135,该时基码信号135与输入到压缩编码器2205(图23)的信道2340中时基码信号135近似或相同。
[0243] 时间系列扫描器3315包括输入3345和输出3215。输入3345接收幅度或幅度事件净系列3470。输入3345将净系列3470传送至幅度缓冲器3625的输入3620。幅度缓冲器3625是对净系列3470中的幅度进行缓冲以供比较器3635进行比较的部件。在一些实施方式中,幅度缓冲器3625可包括缓存或其他存储器,用于存储幅度或幅度事件净系列3470量值(magnitude)。在净系列3470包括时序信息的那些实施方式中,幅度缓冲器3625可包括用于从净系列3470中移除时序信息而不失去幅度信息的部件。幅度缓冲器3615包括输出3630,输出3630将已缓冲的幅度提供至比较器3635的输入3640。
[0244] 比较器3635还包括输入3645和输出3650。比较器3635是如下部件,其将输入3640上的幅度与输入3645上的幅度进行比较,并且在输出3650上生成该比较结果的标志。
该比较结果体现了输入3640、3645上的幅度之间的差。例如,当输入3640、3645上的幅度之间的差非常小时,输出3650可输出小信号。
[0245] 比较器3635将在幅度缓冲器3615中缓冲的幅度与从参考二进制-模拟转换器2305输出的幅度进行比较。尽管示为单个部件,但是比较器3635可包括比较器的集合,这些比较器被连接以比较个体幅度(例如并行比较)。换言之,第一比较器可将在幅度缓冲器3625中缓冲的第一幅度与从参考二进制-模拟转换器2305输出的第一幅度进行比较,第二比较器可将在幅度缓冲器3625中缓冲的第二幅度与从参考二进制-模拟转换器2305输出的第二幅度进行比较,依此类推。这样的比较器集合的个体比较的结果可被输出至一个或多个输出的集合。
[0246] 比较器3635的一个或多个输出3660被提供至时基码置换器(permuter)3670的输入3665。时基码置换器3670是响应于输出3660的反馈来置换时基码的部件。尤其,时基码置换器3670置换时基码以使得比较器3635的输入3640、3645上的幅度之间的差最小化。时基码置换器3670在输出3680上输出候选(candidate)时基码3675。如下面进一步描述的,该候选时基码被提出作为对输入到压缩编码器2205的信道2340中的时基码信号135(图23)做出近似(approximate)的解决方案。例如,时基码置换器3670可使用渐次逼近(successive approximation)来生成候选时基码3675。
[0247] 码3675被提供至参考二进制-模拟转换器2305的输入2325。参考二进制-模拟转换器2305是如下部件,其可将该候选时基码的个体事件的幅度加权为该候选时基码中的其他事件的时序的函数,例如使用多个时间敏感函数,以基于该时基码内的先行事件的时序来针对每个个体事件生成个体权重。参考二进制-模拟转换器2305可在对应于该候选时基码内的未加权事件的时序的相关时刻输出已加权事件,或者不带时序信息。换言之,参考二进制-模拟转换器2305可输出幅度权重的一个有序列表(ordered list),而不描述所输入的候选时基码中的这些事件之间的时序。在一些实施方式中,参考二进制-模拟转换器2305可包括存储所述权重或已加权幅度的量值的缓冲器、缓存或其他存储器。
[0248] 在一些实施方式中,参考二进制-模拟转换器2305可与压缩编码器2205的二进制-模拟转换器2305(图23)相同。例如,时间系列扫描器3315中的参考二进制-模拟转换器2305使用的时间敏感参数可与信道2340内的二进制-模拟转换器2305使用的时间敏感参数相同。
[0249] 在一些实施方式中,时基码置换器3670还可包括比较器,该比较器将由输出3660提供的反馈与如下阈值电平进行比较,该阈值电平体现了比较器3635的输入3640、3645上的幅度之间的可接受量的差(acceptable amount of difference)。时基码置换器3670可置换该候选时基码,直到达到该可接受量的差。换言之,在保真度非常重要的那些实施方式中,该阈值电平可以更严格,并且被设置为要求比较器3635的输入3640、3645上的幅度之间的差相对小或为零。在这样的情况下,时基码置换器3670通常将执行相对多的置换。在保真度不那么重要而例如速度等因素更重要的那些实施方式中,该阈值电平可以不那么严格,并且被设置为允许比较器3635的输入3640、3645上的幅度之间的差相对大。在这样的情况下,时基码置换器3670通常将执行相对少的置换。在一些情况下,在比通常要求的更多或更少的置换之后,可达到比较器3635的输入3640、3645上的幅度之间的可接受量的差。例如,时基码置换器3670可以,偶然地,在甚至满足非常严格的阈值电平的非常少的置换之后输出候选时基码。在一些实施方式中,针对不同环境中的运行,该阈值的严格度可被调节,例如被用户调节。
[0250] 响应于来自输出3660的反馈达到阈值电平或与阈值电平相交,时基码置换器3670可在输出3690上输出选择信号3685。选择信号3685指示:比较器3635的输入3640、
3645上的幅度之间的差已达到一个可接受的小电平。选择信号3685可被设置,以实现开关
3690的闭合,从而将输出3215与码3675连接。这将候选时基码3675传送至输出3215,用于在信号135中输出至系统或媒介140。
[0251] 图37是多信道扩展解码器3205(即,多信道扩展解码器3700)的示意性表示。解码器3700是将包括已配时的一系列事件的信号中的信息解码成时基码信号(其中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的)的部件。因而,解码器3700可将一个例如信号2365(图30)的信号解码成信号135的集合。解码器3700可独立使用或与其他器件联合使用。例如,解码器3700可被用作加权扩展器37和幅度解码器39(图1A)。
[0252] 解码器3700包括:加权器件3310的集合、时间系列扫描器3315的集合、输入3710以及一个或多个输出3715的集合。每个加权器件3310与一个对应的时间系列扫描器3315配对。这些配对可在解码器3700中形成一批解码信道3717。因而,解码器3700是多个解码信道3717的并行组合,每个解码信道3717形成一个分立的扩展解码器3205。
[0253] 在解码器3700中,每个加权器件3310可使用关联的一组二进制-模拟转换器2305和关联的一组权重3445来对事件进行加权。在一些实施方式中,至少一些二进制-模拟转换器2305、至少一些不同加权器件3310的权重3345、或这两者将是不同的。例如,在这组二进制-模拟转换器2305是使用例如过程3900(图39)的过程构建的二进制-模拟转换器2305的全集的那些实施方式中,多信道扩展解码器3700的所有加权器件3310中可包括相同的二进制-模拟转换器2305。然而,不同加权器件3310的至少一些权重3445将是不同的。例如,在一些实施方式中,不同加权器件3310的许多权重3445会为零或接近零,而一些权重3445不会。由于这些差异,当相同的已配时的一系列事件被输入到不同的加权器件3310中时,每个加权器件3310通常将输出不同的幅度事件净系列。然而并不必然如此,因为偶然地,可导致不同加权器件3310输出相同的幅度事件净系列,即使有不同的二进制-模拟转换器2305和权重3445。
[0254] 在解码器3700中,每个时间系列扫描器3315可使用不同部件来扫描时基码信号。例如,每个时间系列扫描器3315可包括一个不同的参考二进制-模拟转换器2305。例如,每个时间系列扫描器3315中的参考二进制-模拟转换器2305可与压缩编码器2205的信道2340的二进制-模拟转换器2305(图23)相同。
[0255] 由于不同时间系列扫描器3315中的不同部件,不同时间系列扫描器3315通常输出不同的时间系列,即使响应于在输入3345上接收的相同的幅度事件净系列。此外,不同时间系列扫描器3315之间的差将产生不同的时间系列,即使在不同时间系列扫描器3315通过循环来输出相同时间系列的情况下。而且,响应于在输入3345上接收的不同的幅度事件净系列,不同的时间系列扫描器3315可偶尔产生相同的时间系列。
[0256] 解码器3700的输入3710接收信号2365。信号2365包括已配时的一系列事件。输入3700将信号2365分布至加权器件3310的输入3210。因而,相同的单个信号2365被输入该集合中不同的加权器件3310。
[0257] 每个时间系列扫描器3315的一个或多个输出3215产生时基码信号3725,在时基码信号3725中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的。每个信号3725将一个时基码传送至解码器3700的一个相应输出3715。一个或多个输出3715向例如系统或媒介140提供时基码信号135,在时基码信号135中信息是通过时间间隔内的事件发生时序而编码的。
[0258] 图38是可对信息进行编码和解码的系统的一个实施方式(即,系统3800)的示意性表示。系统3800包括系统2200(图22)和系统3200(图32)。系统3800可以是,例如,数据存储系统、通信系统和/或数据压缩系统。系统3800可独立使用或与其他器件联合使用。例如,系统3800可被用作时基编码器25、幅度加权部件27、压缩器29、加权扩展器37、幅度解码器39和时基解码器41(图1A)。
[0259] 在系统3800中,多信道时间编码器1105接收信号125,并且在输出1115上输出时基码信号的集合。所述时基码信号被压缩编码器的一个或多个输入2210接收,该压缩编码器压缩已接收的时基码信号,并且在输出2215上将已压缩信号2220输出至系统或媒介140。扩展解码器3205在输入3210处接收来自系统或媒介140的信号2365。扩展编码器
3205扩展信号2365,并且向多信道解码器2100输出一个或多个如下信号的集合,在所述信号中信息是通过一个或多个输出3215上的时间间隔内的事件发生时序而编码的。多信道解码器2100接收所述信号,并且将它们解码和聚合成输出信号1230,输出信号1230以有序有限的一组离散数字来表达信息。
[0260] 图39是用于构建二进制-模拟转换器集合的过程3900的流程图。例如,过程3900可被用于构建加权器件3310中的二进制-模拟转换器2305(图34)。作为另一个实施例,过程3900可被用于构建压缩编码器2205中的二进制-模拟转换器(图23)。作为另一个实施例,过程3900可被用于构建时间系列扫描器3315中的参考二进制-模拟转换器(图26)。过程3900可独立执行或与其他活动联合执行。例如,过程3900可以是用于建立编码器/解码器对的过程4100(图41)的一部分。过程3900可由一个或多个数据处理器件来执行。
[0261] 如前面描述的,一组二进制-模拟转换器可使用多个时间敏感参数,以基于输入信号中的事件之间的时序,来生成针对一时间系列事件中的个体事件的个体权重。在一些实施方式中,可基于该输入信号内的先行事件的时序来生成所述权重。在阶段3905中,针对每个时间敏感参数分配一个可行值范围。例如,所述时间敏感参数可被约束在相同的规格化范围内,例如在0和1之间。
[0262] 每个范围内的若干离散值可被识别(阶段3910)。在一些实施方式中,所述离散值可分布在每个范围内,使得它们都与他们的最近邻居隔开单个距离。例如,对于已被分配了0和1之间的范围的一个时间敏感参数,可识别五个分立的值:0、0.25、0.5、0.75和1。在一些实施方式中,所述离散值并非均匀分布在每个范围内,而是根据它们在该二进制-模拟转换器中的使用而分布。例如,以非线性函数形式出现的时间敏感参数的值可根据该时间敏感参数在该非线性函数中的位置而分布。在一些实施方式中,每个范围内的离散值的数目可被选择为约等于或大于多信道扩展解码器3700内的加权器件3310和时间系列扫描器3315对的数目(图37)。
[0263] 针对二进制-模拟转换器使用的每个参数来选择已识别的离散值之一(阶段3915)。可使用随机过程或非随机过程来选择所述值。在一些实施方式中,可排除给定参数的已选择值被再一次选择用于该参数。事实上,这将要求所构建的二进制-模拟转换器对于每个参数都具有不同值。在这些实施方式中,如果在Y个不同参数的每个范围内存在N个离散值,则可选择N*Y个可行的值组合。
[0264] 在一些实施方式中,同一值可被多次选择用于多个二进制-模拟转换器。例如,二进制-模拟转换器可以是使用已识别的值的穷举组合性组合(exhausitive combinatorial combination)来构建的。例如,如果在Y个不同参数的每个范围内存在N个离散值,则可选Y择N个可行的值组合。
[0265] 在一些实施方式中,同一值可被多次选择用于多个二进制-模拟转换器,但是已识别的值的组合性组合无需是穷举的。例如,如果在Y个不同参数的每个范围内存在N个Y离散值,则可选择大于NY但小于N个可行的值组合。
[0266] 使用所选择的值可构建二进制-模拟转换器(阶段3920)。可进行检查以确定是否已构建了期望数目的二进制-模拟转换器(BAC)(阶段3930)。在一些实施方式中,期望的二进制-模拟转换器数目将足够大,使得对于事件的单个输入时间系列(a single input time series of time),通过对该集合中的二进制-模拟转换器的一个或多个输出的某一线性叠加,可生成针对给定的一组参数及其范围的几乎任何可行的加权时间系列。如果尚未构建期望数目的二进制-模拟转换器,则该过程返回以选择附加的参数值并且构建附加的二进制-模拟转换器(步骤3915、3920)。如果已构建了期望数目的二进制-模拟转换器,则可使用已构建的二进制-模拟转换器来组装器件(阶段3935)。
[0267] 图40是用于校准(calibrate)加权器件的过程4000的流程图。例如,过程4000可被用于校准加权器件,例如加权器件3310(图34)。过程4000可独立使用或与其他活动联合使用。例如,过程4000可以是用于建立编码器/解码器对的过程4100(图41)的一部分。过程4000可,例如,通过一个或多个数字数据处理器件来执行。
[0268] 一个或多个已知的时基编码信号可被输入到多信道编码器的信道中(阶段4005)。例如,该系统可将一个或多个已知的时基码信号135(图3)输入到压缩编码器
2205(图23)的输入2315中。在一些实施方式中,同一时基码信号135可被输入到所有信道中。
[0269] 该多信道编码器的输出信号以及用于该多信道编码器中的每个信道的幅度加权时间系列可被识别(阶段4010)。在一些实施方式中,系统可存储对该幅度加权时间系列和该多信道编码器的输出的描述。例如,在一些实施方式中,该系统可将来自该多信道编码器的输出信号存储在数据存储器件3100(图31)中。
[0270] 来自该多信道编码器的输出信号可作为输入被提供至未校准(uncalibrated)的多信道扩展解码器(步骤4015)。该多信道解码器是未校准的,在于它尚未被校准以与产生该特定输出信号的多信道编码器(即,在步骤4010中该输出信号接收自的那个多信道编码器)联合运行。
[0271] 针对该多信道扩展解码器的每个信道的幅度事件净系列被识别,并且被与对应信道的幅度加权时间系列进行比较(阶段4020)。在一些实施方式中,这样的比较可包括测量事件的幅度,但是对于给定信道抛弃(discarde)了针对该幅度事件净系列和该幅度加权时间系列的事件的时序。例如,在一些实施方式中,该系统可形成该幅度加权时间系列中的事件的幅度的有序列表以及该幅度事件净系列中的事件的幅度的有序列表。这些列表不描述该幅度加权时间系列或该幅度事件净系列中的事件的时序。然而,所述列表中的幅度可被比较以确定差别。总体上,所述比较的结果可以在逐信道基础上(on a channel-by-channel basis)被表达。然而,在一些实施方式中,所述比较的结果可以用体现多个信道的比较的值来表达。
[0272] 在一些实施方式中,该幅度事件净系列被与在对应信道的幅度加权时间系列上执行的数学或其他操作的结果进行比较。例如,如果一个加权器件要被校准为将一个特定信道乘以二,则该信道的幅度加权时间系列可首先被乘以二,并且该乘法的结果被与该幅度事件净系列进行比较。然后,所述权重可被用来执行所述数学或其他运算。例如,权重可被选择以执行下列中的一个或多个:数据压缩和加密操作、文本处理操作、数值处理操作、图像处理操作和信号处理操作。在一些实施方式中,单个器件中的不同信道可使用执行不同操作的权重。
[0273] 该幅度事件净系列和对应信道的幅度加权时间系列之间的差别是否足够小被进行判定(阶段4025)。例如,在一些实施方式中,该系统执行过程4000可在逐信道基础上将该差别与一个体现可接受平的差别的阈值进行比较。在一些实施方式中,针对不同环境中的运行,该阈值的严格度可被调节,例如被用户调节。
[0274] 响应于该幅度事件净系列和对应信道的幅度加权时间系列之间的差别不足够小的判定,加权器件的权重被调整(阶段4030)。在一些实施方式中,所述权重被在逐信道基础上调整。例如,该系统可识别由个体二进制-模拟转换器320输出的与该幅度加权时间系列最相近的已加权已配时的一系列事件(weighted timed series of events)的权重。与这些已加权已配时的一系列事件关联的权重345可被增大。作为另一个实施例,该系统可识别由个体二进制-模拟转换器320输出的与该幅度加权时间系列最不同的已加权已配时的一系列事件的权重。与这些已加权已配时的一系列事件关联的权重345可被减小。
[0275] 在一些实施方式中,在所述权重的增量调整之后,可重复将来自该多信道编码器的输出信号输入到该多信道解码器中。相继的幅度事件净系列与对应信道的幅度加权时间系列之间的比较结果可被用作一个标志,以指示该增量调整是否合适。换言之,如果该幅度事件净系列对于指定信道更近似于该幅度加权时间系列,则对该信道的调整可被认为是好的,并且可做出进一步的调整。例如,视情况可进一步增大或减小权重。
[0276] 另一方面,如果该幅度事件净系列和该幅度加权时间系列之间的差别增大,则对信道的调整可被认为是不好的,并且所述权重返回至它们的先前值,或以不同方向改变。例如,初始增大的权重可减小,而初始减小的权重可增大。
[0277] 响应于该幅度事件净系列和对应信道的幅度加权时间系列之间的差别不足够小的判定,一个或多个新的时基码信号被选择(阶段4035)。在一些实施方式中,该新的时基码信号可以是根据该新的时基码信号和先前的时基码信号之间的差别而被选择的。例如,优选地可选择与先前的时基码大不相同的新的时基码信号。在其他实施方式中,该新的时基码信号可以被随机选择。该过程可继续,并且将一个或多个新的时基码输入到该多信道编码器的信道中(阶段4005)。
[0278] 响应于该幅度事件净系列和对应信道的幅度加权时间系列之间的差别足够小的判定,该加权器件的权重可被固定(fix)(阶段4040)。在固定所述权重之后,该多信道解码器被校准,以与产生该特定输出信号的多信道编码器(即,在步骤4010中该输出信号接收自的那个多信道编码器)联合运行。
[0279] 图41是用于创建编码器/解码器对的过程4100的流程图。过程4100可独立使用或与其他活动联合使用。例如,过程4100可包括过程3900(图39)和过程4000(图40)中的一个或多个。过程4100可由一个或多个数字数据处理器件来执行。
[0280] 过程4100始自构建二进制-模拟转换器集合(阶段4105)。所述二进制-模拟转换器可以是用硬件、用软件或用硬件和软件的结合来构建的。所述二进制-模拟转换器的构建可包括例如过程3900(图39)的过程。
[0281] 使用所述二进制-模拟转换器的编码器被组装(阶段4110)。在一些实施方式中,所组装的编码器的每个信道可包括所述二进制-模拟转换器中不同的一个。
[0282] 使用相同的二进制-模拟转换器来组装时间系列扫描器集合(阶段4115)。在一些实施方式中,每个时间系列扫描器可包括所述二进制-模拟转换器中在该编码器的信道中出现的一个二进制-模拟转换器。所述时间系列扫描器中的二进制-模拟转换器可被用作参考二进制-模拟转换器。例如,该编码器的信道中的二进制-模拟转换器和每个时间系列扫描器中的二进制-模拟转换器之间的对应可被注意到并被使用,例如,在校准加权器件的权重时。
[0283] 使用该二进制-模拟转换器集合来组装加权器件集合(阶段4120)。在一些实施方式中,与用于组装该编码器以及该时间系列扫描器集合的相同的二进制-模拟转换器被用于组装该加权器件集合。在其他实施方式中,完全不同的二进制-模拟转换器被用于组装该加权器件集合。在其他实施方式中,相同和不同的二进制-模拟转换器的组合可被用于组装该加权器件集合。
[0284] 在一些实施方式中,二进制-模拟转换器可(至少初始)出现在每个加权器件中。例如,在一些实施方式中,所构建的二进制-模拟转换器的全集出现在每个加权器件中。如下面进一步描述的,用于对二进制-模拟转换器的输出进行加权的权重被校准到零,这事实上将该二进制-模拟转换器从该加权器件中移除。在硬件实施方式中,那些输出被加权到零的二进制-模拟转换器可以被物理地从加权器件中移除。
[0285] 所述加权器件中的权重可被校准(阶段4125)。所述加权器件中的权重的校准可包括例如过程4000(图40)的过程。
[0286] 过程4100使用该编码器、该时间系列扫描器集合以及该加权器件集合来对信息进行编码、压缩或存储(阶段4130)。
[0287] 本说明书中描述的主题和操作的实施方案可以用包括本说明书中公开的结构及其等效结构的数字电子线路或者计算机软件、固件或硬件或者它们中一个或多个的组合来实施。
[0288] 本说明书中描述的主题的各方面可以被实施为编码在计算机存储媒介上用于由数据处理装置执行或者用于控制数据处理装置的运行的一个或多个计算机程序(即,计算机程序指令的一个或多个模)。例如,传送信息的线路或信号可以被实施为在计算机程序部件(例如,计算机程序、软件模块、子例程、进程以及函数)之间传递的变量或对象。检测器、比较器、计时器(timer)、开关和选择器可以被实施为协作执行操作的计算机程序部件。
[0289] 例如,由编码器-压缩器10(图1A)执行的编码/压缩操作可根据下列指令来实施。
[0290] 编码-压缩
[0291]
[0292]
[0293]
[0294]
[0295]
[0296]
[0297] 作为另一个实施例,由扩展器-解码器34(图1A)执行的扩展/解码操作可以是根据下列指令来实施的。
[0298] 扩展和解码
[0299]
[0300]
[0301]
[0302]
[0303]
[0304]
[0305]
[0306] 计算机存储媒介可以是或被包括于:计算机可读存储器件、计算机可读存储衬底、随机或串行访问存储器阵列或器件,或者它们中一个或多个的组合。所述计算机存储媒介还可以是或被包括于一个或多个分立的物理部件或媒介(例如,多个CD、盘或其他存储器件)。
[0307] 本说明书中描述的操作可被实施为由数据处理装置对存储在一个或多个计算机可读存储器件上或从其他源接收的数据执行的操作。
[0308] 术语“数据处理装置”涵盖了所有种类的用于处理数据的装置、器件和机器,包括例如:可编程处理器、计算机、片上系统,或者前述中的多个或组合。所述装置可包括专用逻辑电路,例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。除了硬件,所述装置还可包括为所研究的计算机程序创建执行环境的代码,例如:构成处理器固件、协议栈、数据库管理系统、操作系统、跨平台运行时环境、虚拟机器或者它们中的一个或多个的组合的代码。所述装置和执行环境可实现各种不同的计算模型架构,例如网路服务、分布式计算施和网格计算架构。
[0309] 计算机程序(也称作程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以用任何形式的编程语言(包括已编译或已解释的语言、声明型或过程型语言)来编写,并且可以用任何形式(包括作为独立式程序,或者作为模块、部件、子例程、对象,或适合在计算环境中使用的其他单元)来部署。计算机程序可以但无需对应于文件系统中的文件。程序可被存储在保存其他程序或数据的文件的一部分(例如,标记语言文档中存储的一个或多个脚本)中,被存储在专用于所研究的程序的单个文件中,或者被存储在多个协同文件(例如,那些存储一个或多个模块、子程序或代码部分的文件)中。计算机程序可被部署为在一个计算机上执行,或者在位于一个地点或分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算机上执行。
[0310] 本说明书中描述的过程和逻辑流程可由一个或多个可编程处理器来执行,所述一个或多个可编程处理器运行一个或多个计算机程序以通过操作输入数据和生成输出来执行动作。所述过程和逻辑流程也可由专用逻辑电路来执行,而且所述装置也可被实施为专用逻辑电路,所述专用逻辑电路例如是FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
[0311] 适于运行执行本文描述的过程中的动作的计算机程序的处理器包括,例如:通用和专用微处理器,以及任何类型的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常,处理器将从只读存储器或随机访问存储器或这两者接收指令和数据。计算机的基本元件是:处理器,用于根据指令来执行动作;以及,一个或多个存储器件,用于存储指令和数据。通常,计算机还将包括一个或多个用于存储数据的大容量存储器件,或操作性耦合至一个或多个用于存储数据的大容量存储器件以从中接收数据或向其传输数据,或兼而有之,所述大容量存储器件例如是磁盘、磁光盘或光盘。然而,计算机无需具有这样的器件。此外,计算机可被嵌入另一个器件,例如:移动电话个人数字助理(PDA)、移动音频或视频播放器、游戏控制台、全球定位系统(GPS)接收器,或便携式存储器件(例如通用串行总线(USB)闪存驱动器),仅举几个例子。适于存储计算机程序指令和数据的器件包括所有形式的非易失性存储器、媒介和存储器件,包括例如:半导体存储器件(例如EPROM、EEPROM和闪存器件);磁盘(例如内部硬盘或可移动磁盘);磁光盘;以及CD-ROM和DVD-ROM盘。所述处理器和存储器可由专用逻辑电路来补充,或者被合并在专用逻辑电路中。
[0312] 尽管本说明书包含许多具体实施细节,但是这些不应被解释为对本发明的范围或者可主张范围的限制,而是应被解释为对本发明特定实施方案的具体特征的描述。本说明书中以分立实施方案描述的某些特征也可结合实施在单个实施方案中。反之,以单个实施方案描述的各种特征也可被分立地或以任何合适的子组合实施在多个实施方案中。此外,尽管上面可以将特征描述为以某些组合来起作用,甚至初始就是这样主张的,但是来自所主张的组合的一个或多个特征在一些情况下可被从该组合中除去,并且所主张的组合可以指向子组合或子组合的变体。
[0313] 类似地,尽管附图中将操作描绘为以特定次序执行,但是这不应被理解为,要求这样的操作以所示出的特定次序或以相继次序执行或者所示出的所有操作都被执行来实现期望的结果。在某些情况下,多任务和并行处理可以是有利的。此外,上面描述的实施方案中的各种系统部件的分立不应被理解为在所有实施方案中都要求这样的分立,而是应理解,所描述的程序部件和系统通常可被一起集成在单个软件产品中或者被封装成多个软件产品。
[0314] 实施方案
[0315] 本文描述的用于对信息进行编码和解码的方法、系统和装置(包括被编码在计算机存储媒介上的计算机程序)可以被体现在下列实施方案中的一个或多个中。
[0316] 实施方案1。一种在数字数据处理与神经处理部件中提供的统计处理及模式识别之间进行接口以及在编码器中对信息进行编码的方法,包括:接收使用离散数字集合来表示信息的信号;通过编码器将已接收信号转换成时基码,其中所述时基码被分割成时间间隔,所述时基码的每个时间间隔对应于所述已接收信号中的一个数字,所述已接收信号的第一状态的每个数字被表达为发生在所述时基码的对应时间间隔内的第一时刻的事件,所述已接收信号的第二状态的每个数字被表达为发生在所述时基码的对应时间间隔内的第二时刻的事件,所述第一时刻与所述第二时刻是不可区分的,并且所述已接收信号中的数字的所有状态都是通过所述时基码中的事件来表示的;以及,将所述时基码输出至所述神经处理部件。实施方案2。实施方案1所述的方法,其中:所述已接收信号是所述信息的二进制表示;以及,所述已接收信号的数字包括所述二进制表示中的位。实施方案3。实施方案1至2中任一所述的方法,其中:所述二进制表示的第一状态的每个数字被表达为发生在所述时基码的对应时间间隔的中间的一个事件;以及,所述二进制表示的第二状态的每个数字被表达为发生在所述时基码的对应时间间隔的开端或结尾之一的一个事件。实施方案4。实施方案1至3中任一所述的方法,其中除了发生的时刻以外,表达所述第一状态的数字的事件与表达所述第二状态的数字的事件是不可区分的。实施方案5。实施方案1至4中任一所述的方法,其中每个所述事件包括从低至高以及从高至低的一对转变。实施方案
6。实施方案1至5中任一所述的方法,其中所述事件是二进制的。实施方案7。实施方案
1至6中任一所述的方法,其中输出所述时基码包括:将所述时基码输出至使用湿神经部件实施的神经处理部件,其中所述时基码的属性被定制以与所述湿神经部件兼容。实施方案
8。实施方案1至7中任一所述的方法,其中将所述已接收信号转换成所述时基码包括:向所述时基码添加开始报头(start header),所述开始报头标定了所述时基码的开始,并且对应于所述已接收信号中的报头。实施方案9。实施方案1至8中任一所述的方法,其中将所述已接收信号转换成所述时基码包括:向所述时基码添加停止报脚(stop footer),所述停止报脚标定了所述时基码的结束,并且对应于所述已接收信号中的报脚。实施方案10。
实施方案1至9中任一所述的方法,其中所述时间间隔全都属于单个持续时间。实施方案
11。实施方案1至10中任一所述的方法,其中所述时间间隔以与所述已接收信号中的对应数字相同的顺序被串行排序。实施方案12。实施方案1至11中任一所述的方法,其中将所述已接收信号转换成所述时基码包括:将所述已接收信号的第一状态的每个数字转换成在所述第一时刻发生的事件;以及,将所述二进制表示的第二状态的每个数字转换成在所述第二时刻发生的事件。
[0317] 实施方案13。一种用于在数字数据处理与神经处理部件中提供的统计处理及模式识别之间进行接口的系统,该系统包括:输入,其用于接收使用离散数字集合来表示信息的信号;编码器,其对已接收信号进行编码,所述编码器包括状态检测器(其被配置为检测所述已接收信号中的数字的状态)以及翻译器(其被配置为将所述已接收信号中的数字的状态翻译成时基码),所述时基码包括时间间隔集合,每个时间间隔被分配了所述已接收信号中的一个相应数字,每个时间间隔包括一个事件,每个时间间隔内的事件的时序表征相应分配数字的状态;输出,其用于将所述时基码提供至另一个系统或器件;以及,神经处理部件,其被连接以接收所述时基码。实施方案14。实施方案13所述的系统,其中所述神经处理部件是使用湿神经部件来实施的,并且所述时基码的属性被定制以与所述湿神经部件兼容。实施方案15。实施方案13至14中任一所述的系统,其中:所述已接收信号包括二进制信号;以及,所述状态检测器包括位检测器,该位检测器被配置为检测所述二进制信号中的位的状态。实施方案16。实施方案13至15中任一所述的系统,其中所述翻译器包括事件发生器,该事件发生器被配置和连接以生成所述时基码的事件。实施方案17。实施方案16所述的系统,其中所述事件发生器包括脉冲发生器,其中表达第一状态的脉冲的形状与表达第二状态的脉冲的形状是不可区分的。实施方案18。实施方案16所述的系统,其中所述事件发生器进一步被配置为生成报头事件,该报头事件标定了所述时基码的开始,并且对应于所述已接收信号中的报头。实施方案19。实施方案13至18中任一所述的系统,进一步包括开始/停止检测器,该开始/停止检测器被配置和连接以检测所述已接收信号的开端和结尾。实施方案20。实施方案13至19中任一所述的系统,进一步包括间隔时序部件,所述间隔时序部件标定了所述时基码的时间间隔的逝去(passing)。实施方案21。实施方案20所述的系统,其中所述间隔时序部件被配置为标定单个持续时间的时间间隔的逝去。
[0318] 实施方案22。一种用于在由神经处理部件提供的统计处理及模式识别功能与数字数据处理器件之间进行接口并且对时基码信号进行解码的方法,该方法包括:在解码器处接收来自神经处理器件的时基码信号,其中所述时基码信号被分割成时间间隔,所述时基码信号的每个时间间隔包括一个事件,并且所述时间间隔内的事件的时序表达所述时基码信号的信息内容;检测所述时间间隔内的事件的时序;以及,输出如下信号,该信号使用离散数字集合来表示在所述时基码信号中表达的信息。实施方案23。实施方案22所述的方法,进一步包括:将在所述时基码信号的间隔的第一时间范围内发生的事件转换成所述输出信号中的第一状态的离散数字;以及,将在所述时基码信号的间隔的第二时间范围内发生的事件转换成所述输出信号中的第二状态的离散数字。实施方案24。实施方案23所述的方法,其中所述输出信号包括二进制信号。实施方案25。实施方案22至24中任一所述的方法,进一步包括:检测所述时基码信号的数据内容的开始。实施方案26。实施方案25所述的方法,其中检测所述数据内容的开始包括:检测所述时基码信号的报头事件。实施方案27。实施方案26所述的方法,进一步包括:确定所述报头事件和所述报头事件之后的第一事件之间的时间。实施方案28。实施方案25所述的方法,进一步包括:使所述时间间隔内的事件发生时刻的检测与所述时基码信号的数据内容的开始同步。实施方案29。实施方案22至28中任一所述的方法,其中接收所述时基码信号包括:从使用湿神经部件实施的神经处理器件接收所述时基码信号。实施方案30。实施方案22至29中任一所述的方法,进一步包括:在第二解码器处接收第二时基码信号,其中所述第二时基码信号被分割成时间间隔,所述第二时基码信号的每个时间间隔包括一个事件,并且所述时间间隔内的事件的时序表达所述第二时基码信号的信息内容;在所述第二解码器处检测所述时间间隔内的事件的时序;以及,从所述第二解码器输出如下信号,该信号使用第二离散数字集合来表示在该第二时基码信号中表达的信息;以及,将所述离散数字集合和所述第二离散数字集合聚合成第二信号。实施方案31。实施方案22至30中任一所述的方法,其中所述时基码信号的事件具有不可区分的形状。
[0319] 实施方案32。一种用于在由神经处理部件提供的统计处理及模式识别功能与数字数据处理器件之间进行接口并且对时基码信号进行解码的系统,该系统包括:神经处理部件;输入,其连接至所述神经处理部件并且接收时基码信号,其中所述时基码信号被分割成时间间隔,所述时基码信号的每个时间间隔包括一个事件,并且所述时间间隔内的事件的时序表达所述时基码信号的信息内容;事件检测器,其被配置为检测所述时基码信号的时间间隔内的事件的时序;翻译器,其被配置为将所述时基码的时间间隔内的事件的时序翻译成数字集合的状态;以及,输出,其被配置为提供包括所述数字的信号。实施方案33。实施方案32所述的系统,其中所述翻译器包括比较器集合,其接收所述事件的已检测的时序,并且将所述事件的已检测的时序与所述间隔内的时间范围进行比较。实施方案34。实施方案32至33中任一所述的系统,其中所述神经处理部件是使用湿神经部件来实施的。实施方案35。实施方案32至34中任一所述的系统,其中所述翻译器被配置为将所述时基码的时间间隔内的事件翻译成二进制信号。实施方案36。实施方案32至35中任一所述的系统,其中所述事件检测器包括脉冲检测器。实施方案37。实施方案32至36中任一所述的系统,进一步包括间隔时序部件,该间隔时序部件标定了所述时基码的时间间隔的逝去。实施方案38。实施方案37所述的系统,其中所述间隔时序部件包括比较器,该比较器被配置为将时间计数与参考进行比较。实施方案39。实施方案38所述的系统,其中所述参考是常数,并且所述时间间隔全都是同一单个长度的。实施方案40。实施方案37所述的系统,进一步包括开始检测器,该开始检测器被配置为检测所述时基码信号的开始。实施方案41。实施方案32至40中任一所述的系统,其中所述开始检测器被耦合至所述间隔时序部件,并且向所述间隔时序部件提供复位信号,该复位信号对所述时间间隔的逝去的标定进行复位。
[0320] 这样,已描述了本发明的特定实施方案。其他实施方案落在下列权利要求的范围内。在一些情况下,权利要求中记载的动作可以用不同的次序执行且仍实现期望的结果。另外,附图中描绘的过程不必然要求所示出的特定次序或者相继次序来实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务和并行处理可以是有利的。
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