一种基于离散信息基元与π紧致归一化拓扑的拓扑编码方法及存储装置与流程

本发明属于信息底层编码、高可靠性数据存储、大规模分布式存储系统、非易失性存储容错，具体涉及一种基于离散信息基元、申请人独创π紧致归一化拓扑体系的紧致约束与2π相位归一化的拓扑编码、数据存储及原生容错实现方法与装置。本方案基于申请人独创的π紧致归一化拓扑体系实现，区别于传统公知拓扑编码与线性编码技术。

背景技术：

1、当前主流数据存储与传输系统均基于二进制线性比特编码，数据的表示、存储、校验与纠错均依赖比特序列的顺序排列，缺乏底层拓扑结构约束与全局归一化收敛机制。在大容量、高密度、长期保存场景中，传统编码方式存在明显缺陷：一是数据抗干扰能力弱，易受电磁干扰、热噪声、介质老化影响而发生比特翻转、相位偏移与序列畸变；二是数据容错必须依靠外置校验算法（如crc、ecc、ldpc），冗余开销大、硬件成本高、读写功耗显著上升；三是大规模分布式存储与冷数据场景下，数据一致性难以保证，易出现比特漂移、局部损坏扩散、读取不可控问题；四是现有编码优化均属于算法或结构改良，未从信息本体层面重构编码规则，无法实现原生抗干扰与自纠错能力。因此，行业亟需一种从底层信息结构出发、具备天然拓扑约束、无需外置校验即可实现高可靠、低冗余、低功耗的数据编码与存储方案。

技术实现思路

1、

2、发明目的

3、针对现有线性比特编码冗余度高、容错依赖外置校验、长期存储稳定性差、功耗开销大的技术问题，本发明提供一种基于离散信息基元与π紧致归一化拓扑的拓扑编码方法及存储装置，实现数据的原生拓扑约束、全局收敛、相位规整与自纠错能力，从信息底层提升存储可靠性并降低功耗与冗余开销。本发明为申请人独创数理体系布局的系列发明专利之一。

4、技术方案

5、首先进行理论界定：本发明所涉及的π紧致归一化拓扑，为申请人独创的新型底层拓扑信息理论体系，区别于传统数学领域公知的普通拓扑、π相位拓扑、非紧致拓扑结构。本独创理论以s¹圆周紧致流形为基底，强制执行2π模全局相位归一化、拓扑荷|w|≤1有界收敛约束，具备全局无发散、无奇异点、拓扑自收敛的专属特性，不属于任何现有公知技术。

6、第一方面，本发明提供一种基于离散信息基元与π紧致归一化拓扑的拓扑编码方法，包括以下步骤：

7、s1、将待编码数据划分为标准化离散信息基元，以离散信息基元作为编码与存储的最小独立单元，每个离散信息基元具有独立的拓扑属性与相位属性；

8、s2、构建以s¹圆周紧致流形为基础的π紧致归一化拓扑约束体系，对所有离散信息基元执行2π模相位全局归一化，强制所有相位落入[0,2π)区间，并限定局部拓扑荷满足|w|≤1，使编码全局无发散、无奇异点、无拓扑溢出；

9、s3、根据离散信息基元之间的拓扑邻近关系、相位关联关系与耦合强度，构建拓扑有序编码序列，替代传统线性比特排列，使数据单元之间形成天然拓扑约束与逻辑关联；

10、s4、将拓扑编码后的离散信息基元写入存储介质，依托π紧致归一化拓扑与拓扑荷有界约束实现原生容错，无需附加校验比特与外置纠错算法；

11、s5、读取数据时，通过π紧致归一化拓扑的收敛校验规则自动检测并修正因干扰、偏移、噪声导致的数据畸变，实现无损恢复与全局一致性保证。

12、第二方面，本发明提供一种拓扑编码存储装置，用于实现上述拓扑编码方法，包括：

13、信息基元分解模块，用于将输入数据拆分为标准化离散信息基元；

14、π紧致归一化拓扑模块，用于对离散信息基元执行2π模相位规整与拓扑荷约束；

15、拓扑编码生成模块，用于基于拓扑关联生成拓扑有序编码序列；

16、拓扑存储写入模块，用于将拓扑编码数据写入存储介质；

17、拓扑收敛读取模块，用于读取数据并通过拓扑规则自动修正数据畸变；

18、低功耗控制模块，用于在编码、读写过程中动态降低运算与校验开销。

19、有益效果

20、1、本发明从信息本体层面构建基于独创π紧致归一化拓扑的编码结构，实现数据原生抗干扰、原生容错，不再依赖外置校验与纠错算法，显著降低冗余与功耗；

21、2、通过本发明独创的π紧致归一化拓扑与2π模相位归一化约束，确保编码全局收敛、无发散、无奇异点，大幅提升长期存储、高密度存储、极端环境存储的可靠性；

22、3、拓扑有序编码具备天然结构关联，数据检索、定位、纠错速度更快、开销更低，适用于超大规模数据中心与分布式存储系统；

23、4、架构简洁，可通过硬件固化实现，兼容flash、磁盘、光学存储等现有介质，落地成本低、通用性强；

24、5、拓扑荷有界约束从根源避免错误扩散，局部损坏不会影响全局数据，显著提升系统稳定性与使用寿命。

1.一种基于离散信息基元与π紧致归一化拓扑的拓扑编码方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的拓扑编码方法，其特征在于，所述2π模相位归一化将所有相位约束在[0,2π)区间内，实现编码全局无发散、无奇异点。

3.根据权利要求1所述的拓扑编码方法，其特征在于，所述拓扑有序编码序列替代传统线性比特序列，数据单元之间具有天然拓扑关联，无需额外冗余校验比特。

4.根据权利要求1所述的拓扑编码方法，其特征在于，所述原生容错存储无需外置纠错算法即可实现干扰抵抗与错误修正。

5.一种拓扑编码存储装置，其特征在于，包括：信息基元分解模块、π紧致归一化拓扑模块、拓扑编码生成模块、拓扑存储写入模块、拓扑收敛读取模块、低功耗控制模块，所述装置用于执行权利要求1-4任一项所述的拓扑编码方法。