CN110690912A - 一种单束体装置、自组织计算网络的近场通讯及构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单束体装置、自组织计算网络的近场通讯及构建方法，单束体装置，包括基本子图单束体和完备单束体；基本子图单束体包括两个节点和连接两个节点的同轴泄露电缆；完备单束体包括两个节点和一个放大器节点，两个节点分别通过同轴泄露电缆与放大器节点连接；基本子图单束体中，节点包括计算单元、编码解码器、发射器和接收器；完备单束体的节点装置结构与基本子图单束体的节点装置结构相同。本发明可以满足集束纤维通讯装置小型化，实现去中心化的自组织通讯。能耗大大减少，同步性增加，避免了对中心的依赖，确保了整个自组织***的可控性。减少了中间设备的投入成本。

Description

一种单束体装置、自组织计算网络的近场通讯及构建方法

技术领域

本发明涉及一种装置，具体是一种单束体装置，还涉及基于该装置的自组织计算网络的近场通讯及构建方法。

背景技术

大量计算单元，如FPGA等设备进行协同计算，一般的方法是使用中心设备维持通讯并负责它们之间的协同处理规则，就存在通讯传输容量有限，规则可变能力差，能耗高等问题。

一般的通讯网络，只负责传递信息，网络拓扑结构只对传输及维护方面产生影响。自组织计算通讯网络，还负责计算结果，网络拓扑结构还对计算反馈结果产生的影响。

通讯网络中利用无线网可变的调整网络拓扑结构，以改进网络传输容量，缓解网络拥塞。一般是在固定线的基础上再另外部署无线设备，增加成本。

传统计算网络构架的计算单元都是在二维平面上安排印刷电路，计算单元数量增加的需求又给设计带来诸多难点。向三维空间发展是趋势。

安排三维空间中分布的多个计算单元，考虑柔性分布，可以使用柔性电缆来连接各个计算单元。但电缆点对点的通讯又不能满足多个计算单元的联系，即使以通过中心节点设备分配地址IP的形式连接两个以上的计算单元，受制于中心节点设备的性能以及多次协调所带来的能源消耗、难以调整的同步性等问题是传统计算网络主要的困难所在。

狭小空间中无线通讯沟通联系常借助泄露电缆天线实现。泄露电缆天线由于在狭长空间中均匀稳定的传播信号，具有柔性不受空间的形状制约，便于安装，可载多频率，大带宽的信号电波的优点。

由于泄露电缆的物理尺寸决定着整个设备的大小以及使用范围，显然减小电缆的尺寸，能够使得设备可以在一个有限空间中集合更多的计算单元，处理日益增加的计算需求。

一般泄露电缆天线为一条或两条联合工作。泄露电缆天线两端接收处理信号的计算单元，在处理接收到的信息时，若泄露电缆天线数量为N，N＝1时，接收的信息反馈处理复杂度低；N＝2时信息上行和下行对等传播，反馈处理复杂度适中；N>2时趋向无穷时，反馈处理复杂度逐次进阶反馈计算对所接收的相同信息处理复杂度随N的不同逐次进阶，多个计算单元之间的反馈计算会因此而变得异常复杂，且难以预知，由此带来许多问题，需要使之可控。

控制复杂度实质上是在设备计算能力和数量恒定的情况下，考虑计算目标任务能够在有限时间内、设备能力范围内一定程度上被接受，是计算处理方法同完成时间、内存空间相关的指标，自适应的复杂网络在一定程度上调整着网络中各种因素以达到平衡。

满足自适应的网络就具有自组织的能力，是有序的体现，也是复杂度可控可估计的体现。计算网络具有自组织能力就要推动计算网络从规则网络向着随机网络转化，其间约束小世界网络与无标度网络有序动态转化是困难所在。

自组织网络拓扑结构的形成主要受一些关键因素约束：节点间关联概率P、节点间链路关联权重W、网络规模N等。所以控制这几个约束条件是关键。控制这些约束条件在计算机软件情况下设置参数可简单的模拟，但在真实物理环境下要实现节点关联概率P、链路关联权重W的控制常常有各种技术不足。

三维物理空间中部署的多个计算单元，当有多个信息需同时发送且在复杂网络中广播，如何以简单的方法实现多个计算单元反馈处理的复杂度O可控，摆脱中心设备的约束、保障网络传输容量、设备数量容量能满足任务需求，是本发明急需解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种单束体装置、自组织计算复杂网络的近场通讯及构建方法，以去中心化的交互通讯方式和适应这个交互通讯的有序排列的柔性装置，解决前述问题和需求。使用适宜的材料，构建小尺寸的泄露电缆，减小设备尺寸。

本发明的技术方案具体如下：

一种构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，包括基本子图单束体和完备单束体；

基本子图单束体包括两个节点和连接两个节点的同轴泄露电缆；完备单束体包括两个节点和一个放大器节点，两个节点分别通过同轴泄露电缆与放大器节点连接；

其中，基本子图单束体中，节点包括计算单元、编码解码器、发射器和接收器，计算单元与解码编码器之间进行信息交互，发射器接收解码编码器的信息，通过第一同轴泄露电缆向另一节点装置的接收器发送，接收器通过第二同轴泄露电缆接收另一节点装置的发射器的信息，并发送至编码解码器；完备单束体的节点装置结构与基本子图单束体的节点装置结构相同。

进一步地，发射器接收解码编码器的信息，通过同一同轴泄露电缆向另一节点的接收器发送，接收器通过同一同轴泄露电缆接收另一节点的发射器的信息，并发送至编码解码器。

进一步地，同轴泄露电缆包括轴心导线，设于轴心导线外的第一绝缘层，设于第一绝缘层外的屏蔽层，设于屏蔽层外的第二绝缘层，屏蔽层上周期或非周期的开槽；轴心导线为石墨烯管或其他导电材料，屏蔽层由单层石墨烯构成，单层石墨烯具有周期性的或者非周期性的随机破损形成的槽孔，非周期的随机槽孔通过多个已知单层石墨烯制造工艺的集合重整化实现有序的周期的开槽控制。

进一步地，集合重整化方法具体如下：

以单层石墨烯生产工艺的中可控或不可控原因而产生的一些不连续孔洞结构的材料为基础，优选生产工艺方法明确，控制条件严格，能形成孔洞分布规律恒定的，归为同一工艺；同一个工艺，严格控制条件情况下，生产批次相同的，归为同型原料；把多个不同工艺方法所生产的同型原料组成一个集合。以此集合中的元素，选取其中一种，制造同型的同轴泄露电缆；集合中不同的同型原料元素，其形成的同轴泄露电缆，即构成同型电缆开槽可控有序的状态。

进一步地，只有发射器、接收器、放大器任意两者之间连接使用同轴泄露电缆，其余装置之间连接为常规电缆。

本发明还涉及的包括上述的单束体装置的规则网络装置，其特征在于：规则网络装置呈球形，单束体装置的节点分布在球形表面，放大器节点分布在球体内部，单束体的同轴泄露电缆分布在球体内部；多个单束体的聚合，节点聚集在球形表面、边聚集在球体内部，形成广播网络链路层；不断加入的独立的计算单元节点聚集连接在一起构成计算网络链路层，计算网络链路层呈球壳状。

进一步地，计算网络链路层的两节点间的连接也可以由一个次级子网完成，该次级子网与上级网具有自相似结构，相应的次级子网包含有广播网络链路层和计算网络链路层结构。

进一步地，网络中节点、边的聚集是优先聚集，具体过程如下：

同源节点的装置优先聚集过程如下：

步骤(1)、优先取出节点类型排列中两端计算单元类型相同的单束体装置，将该类单束体装置的计算单元分列两侧，任意一侧的计算单元种类不重复，形成两侧完全对等的单束体装置联合结构；

步骤(2)、按照优先原则，余下的单束体，以概率0.5的方式随机分配到两侧，取单束体装置中一端，按计算单元类型连接到同侧已经存在的同源计算单元上；该单束体装置的另外一端计算单元连接到同侧已经存在的同源计算单元上；

步骤(3)、加入独立的计算单元，按照优先原则连接到已经存在的同源计算单元上。

同型边的装置优先聚集过程如下：

步骤(1)、多种同轴泄露电缆，不重复的取多种同轴泄露电缆中的一种；

步骤(2)、重复节点优先聚集按照节点优先聚集的步骤(1)、(2)进行；

经过重复优先聚集计算单元节点，形成对等的两大子网的形态；

经过重复优先聚集计算单元节点，形成计算网络链路层与广播网络链路层；

经过重复优先聚集计算单元节点和同轴泄露电缆，形成次级计算网络链路层。

进一步地，同源装置编成一组，装置数量控制的方法如下：

编号为n的组，对应的数量F(n)，如下：

公式：F(1)＝1，F(2)＝1，F(n)＝F(n-1)+F(n-2)，n>＝3，n∈N*自然数；

同型小集束：由孔槽排列规律相近的同型泄露电缆编一组形成同型泄露电缆编一组方法；

编号为n的组，对应的数量F(n)，公式：F(1)＝1，F(2)＝1，F(n)＝F(n-1)+F(n-2)，n>＝3，n∈N*自然数。

进一步地，优先聚集后，同轴泄露电缆以平行、垂直，且不限制以其他角度交互聚集成集束；经过重复优先聚集，在单束体装置中，将满足既是同源计算单元又是同型泄露电缆条件的多个单束体，优先编成一个小集束；

其中，平行聚集是：同源平行小集束之间等距平行排列；异源小集束平行交互时，穿过彼此，保持等距次第交织且相互平行；

垂直聚集是：同源平行小集束之间等距平行排列；异源小集束垂直交互时，穿过彼此，保持等距次第交织且相互垂直；

呈其他角度聚集是：同源平行小集束之间等距平行排列；异源小集束倾斜交互时，穿过彼此，保持等距次第交织且维持原方向不变；

进一步地，同轴泄露电缆集束排列，不限制相交，排列方法平行、垂直优于缠绕，缠绕优于纽结。

进一步地，优先聚集后，为适应在空间中改变走向的电缆集束保持平行和间距相等，以具有一定抗拉物理特性的螺旋、缠绕的方式聚集成集束，缠绕时，螺旋方式趋同，一个绞节距应当足够长，电缆集束全长内优选少于3个绞节数。

进一步地，重复优先聚集后，进一步约束同轴泄露电缆集束彼此靠近，相互交互，约束以吸引参照点对同轴泄露电缆的引力与同轴泄露电缆的自身张力平衡为条件，两个力的方向相反，大小相等。

进一步地，进一步约束的同轴泄露电缆集束间彼此靠近，相互交互从而集束汇聚围成三维的拓扑环体，拓扑环体以孔洞数为来区分，包括一个孔环、双孔环、三孔环、四孔环和五孔环。

本发明还涉及的基于上述的规则网络装置的复杂网络，平行情况与垂直情况下，连接概率、电缆条数和信道熵随着球体体积的增加而增加，且随着球体形状由扁到圆连接概率、电缆条数和信道熵逐渐增大；分配率和信息熵随着覆盖电缆数的变化而变化；

泄露电缆之间链路关联权重随发射点与接收点的间隔距离的减小而增大，其中，接收点越靠近发射点位置的，信号强度越大，能量就越高，能量大小即为两条电缆的链路关联权重。

进一步地，平行、垂直情况下，随着辐射的球体形状由小到大再到小，或者随着球体形状由扁到圆再到扁，覆盖的电缆条数由大变小，分配率由小变大，信息熵由小变大再变小；其中，分配率表示辐射能量方向图的三维形状所覆盖的某条电缆，可以分配到的交互概率；公式K＝P/n，辐射能量方向图的三维形状所覆盖的电缆条数n；

信息熵近似估计：

进一步地，从一端计算单元开始，将信息传递给解码编码器，经编码后传递给发射器，发射器将信号馈入同轴泄露电缆；若信号被放大器接收，放大器将信号放大后馈入下行的同轴泄露电缆中并到达接收器，接收器将信号传递给解码编码器，经解码传递给同端的计算单元；若信号直接被接收器接收，接收器将信号传递给解码编码器，经解码传递给同端的计算单元。

进一步地，计算单元将单束体装置间传播过来的信息视为噪音，与单束体装置内主信息进行整合计算。

进一步地，不间断的反复单束体内信息的传播过程，信号经同轴泄露电缆泄露，被其他单束体装置接收，经前向传播、反向传播和侧向传播，最后完成定向传播，实现复杂网络的通讯；其中：

前向传播是广播网络链路层中的两节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，信息在单束体内部前向传播；

反向传播是广播网络链路层中的两节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，信息在单束体内部反向传播；

在前向传播后，反向传播前，接收到信息的节点，经过对信息的反馈处理，将反馈的结果以信息的方式反向传递给单束体内的另外一个节点；

侧向传播是广播网络链路层中的两节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，信息在单束体外部侧向传播，是单束体与单束体之间的信息传播；

侧向传播将两个单束体之间以概率P随机连接，形成随机连接链路；单束体之间的随机连接链路包含链路关联权重W；反馈处理的结果包含梯度信息ΔT。

进一步地，发射器通过固定频率的载波将信号馈入同轴泄露电缆，包括4到8种频率不同的载波，按需以随机抽取的方式，馈入信息时，将抽取到的频率作为载波频率。

进一步地，部分放大器维持周期性发射固定脉冲信号，调整复杂网络的同步；具有周期自发的发射固定脉冲信号的放大器居于链路高度交叉区域、复杂网络社团之间负载联络的节点处。

进一步地，周期脉冲时间为最小单位时间的整数倍。

进一步地，还包括信息输入输出装置，信息输入、输出装置分别与计算网络链路层中的一固定计算单元集群直接连接。

本发明还涉及的自组织计算网络近场通讯的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤(1)、确定上述的基本子图单束体和完备单束体；

步骤(2)、构建上述的规则网络装置

规则网络装置呈球形，单束体装置的节点分布在球形表面，放大器节点分布在球体内部，单束体的同轴泄露电缆分布在球体内部；多个单束体的聚合，聚集在球形表面、边聚集在球体内部，形成广播网络链路层。不断加入的独立的计算单元节点聚集连接在一起构成计算网络链路层，计算网络链路层呈球壳状；计算网络链路层的两节点间的连接可以由一个次级子网完成，该次级子网与上级网具有自相似结构，相应的次级子网包含有广播网络链路层和计算网络链路层结构；

步骤(3)、构建复杂网络

A、广播网络链路层中，引入随机连接；

广播网络链路层中，同轴泄露电缆之间，以一定概率P形成链路，连接具有方向性；初始化概率P大于阙值lnN/N，N为全部节点的总数；初始化概率P后，复杂网络形成，定向传播开始；

B、广播网络链路层中，同源节点和同型同轴泄露电缆聚集；

C、复杂网络有向图信息流向路径如下：

前向传播，广播网络链路层中的两耦合节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，信息在单束体内部前向传播；

反向传播，广播网络链路层中的两耦合节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，信息在单束体内部反向传播；

在前向传播后，反向传播前，接收到信息的节点，经过对信息的反馈处理，将反馈的结果以信息的方式反向传递给单束体内的另外一个节点；

侧向传播，广播网络链路层中的两耦合节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，信息在单束体外部侧向传播，是单束体与单束体之间的信息传播；

侧向传播将两个单束体之间以概率P随机连接，形成随机连接链路；单束体之间的随机连接链路包含链路关联权重W；反馈处理的结果包含梯度信息ΔT；

定向传播，经过多个单束体间反复多次的前向传播、反向传播、侧向传播步骤，信息流过的节点，在随机连接概率P、链路关联权重W、梯度信息ΔT的约束下，形成一个有向有权带梯度信息的复杂网络子网；子网中的所有节点的交互关系相对固定；

D、广播网络链路层中，引入随机连接概率P变换，推动子网间关联；

概率P变换：设定4到8种连接概率P值，按需随机的选取其中一种替代之前的概率P值；

概率P变换后，定向传播进一步形成新的复杂网络子网；

E、广播网络链路层中，引入周期脉冲信号，约束复杂网络的同步。

与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：

(1)本发明以简单的方式部署一个符合复杂网络工作要求的物理装置，达到密集计算单元部署小型化去中心化的效果，选用合适的材料，如石墨烯加复合材料的纳米管，可以让同轴泄露电缆缩小至几十纳米的尺度，硬件的物理尺寸大大缩小。石墨烯复合纤维由于其延展柔性，工程实施具有灵活性，可以满足集束纤维通讯装置小型化，通过改进复杂网络计算单元之间联系沟通的方式以适应计算网络反馈处理模式高速、多任务、多维度的交互需求，实现去中心化的自组织通讯。

(2)本发明在两个电缆间建立一个随机无线连接通路，以去中心化的方式，不再涉及固定IP地址，减少握手，满足两个及两个以上计算单元协同计算，达到自组织分布式的运算通讯模式。能耗大大减少，同步性增加，避免了对中心的依赖，确保了整个自组织***的可控性。

(3)本发明简化计算网络的结构，只存在广播层和计算层，大大减少了中间设备的投入成本。

(4)本发明反向的利用单层石墨烯因制造工艺不可控随机破损形成的槽孔制作同轴泄露电缆，降低泄露电缆石墨烯工艺精确开槽的难度要求，有利于实现设备微型化。同时，让原本泄露信号在通讯中的有害噪音效应，经过同轴泄露电缆的侧向传播给计算单元后完成噪音的自适应处理，变为有利因素。

附图说明

图1为本发明的基本子图单束体和完备单束体的结构示意图；

图2为本发明的节点装置的第一种形式的结构示意图；

图3为本发明的节点装置的第二种形式的结构示意图；

图4为本发明的同轴泄露电缆的结构示意图；

图5为本发明的规则网络装置的结构示意图；

图6为本发明的同轴泄露电缆受力平衡后的受力点相对位置变化的结构示意图；

图7为本发明的同轴泄露电缆受力平衡后的多条连续曲线的结构示意图；

图8为同轴泄露电缆原初位置的有序调整优选的取值范围分布图；

图9为同轴泄露电缆在不同排布方式的情况下的规则网络装置的形状变化的结构示意图；

图10为大集束有序汇聚围成的三维的拓扑环体形态的示意图；

图11为集束聚合角度接***行、垂直时的节点和集束间交互示意图；

图12为节点装置之间的同轴电缆泄露的信息传递的示意图；

图13为本发明的两种形态的独立的小集束模块结构的示意图；

图14为本发明的方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是对本发明一部分实例，而不是全部的实例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，自组织计算网络近场通讯的单束体装置，包括基本子图单束体和完备单束体。

基本子图单束体包括两个节点1和链接两个节点1的同轴泄露电缆；完备单束体包括两个节点1和放大器节点1.4，两个节点1分别通过同轴泄露电缆与放大器节点1.4链接。

如图2所示，基本子图单束体中，节点1包括计算单元、编码解码器、发射器和接收器，计算单元与解码编码器之间进行数据交互，发射器接收解码编码器的信息，通过第一同轴泄露电缆1.1向另一节点的接收器发送，接收器通过第二同轴泄露电缆1.2接收另一节点的发射器的信息，并发送至编码解码器；完备单束体的节点结构与基本子图单束体的节点结构相同。

如图3所示，发射器接收解码编码器的信息，通过同一同轴泄露电缆1.3向另一节点的接收器发送，接收器通过同一同轴泄露电缆1.3接收另一节点的发射器的信息，并发送至编码解码器。

如图4所示，同轴泄露电缆1.1包括轴心导线1.11，设于轴心导线1.11外的第一绝缘层1.12，设于第一绝缘层1.12外的屏蔽层1.13，设于屏蔽层1.13外的第二绝缘层1.14，屏蔽层1.13上周期或非周期开槽；轴心导线1.11由石墨烯管构成，屏蔽层1.13由单层石墨烯构成，它们之间由第一绝缘层1.12隔开，最外部由第二绝缘层1.14，轴心导线1.11不限定石墨烯管条数。

本实施例中，只有发射器、接收器、放大器任意二者之间的连接是使用同轴泄露电缆，其他的任何装置之间的连接均不使用泄露性质的电缆，使用常规的电缆。

屏蔽层的单层石墨烯上开槽可以是随机、非周期开槽，一般的单层石墨烯生产工艺中，常造成单层石墨烯上有随机的不连续结构，即孔洞，以该种单层石墨烯材料作为外部导电屏蔽层的，即可实现随机不可控开槽。

通过多个已知单层石墨烯制作工艺重整化，使得开槽有序可控。

重整化具体方法：以单层石墨烯生产工艺的中可控或不可控原因而产生的一些不连续孔洞结构的材料为基础，优选生产工艺方法明确，控制条件严格，能形成孔洞分布规律恒定的，归为同一工艺。同一个工艺，严格控制条件情况下，生产批次相同的，归为同型原料。把多个不同工艺方法所生产的同型原料组成一个集合。以此集合中的元素，选取其中一种，制造同型的同轴泄露电缆。集合中不同的同型原料元素，其形成的同轴泄露电缆，即构成同型电缆可控有序的状态。

相较而言本实施例方法优于一般技术人员了解的，例如光刻法实现石墨烯屏蔽层可控开槽。其以结构完整无破损的单层原子结构石墨烯为材料，按需求在单层石墨烯上光刻开槽孔，因而材料生产控制难度大，光刻开槽设备要求高。

集合中的原料，即构成开槽的石墨烯原材料，降低了一般方法对材料的前置要求，即完整单层石墨烯的生产工艺，以及对光刻法设备的要求。本实施例反向利用这个不可控开槽效应，大大降低了对纳米尺度上石墨烯屏蔽层开槽工艺的要求。

本实施例是槽孔有序控制的方法，其他的性能已经为熟知，从而使石墨烯同轴泄露电缆，满足可控的传播交换信息功能。

本实施例中可以对石墨烯的随机孔洞产生电磁、光信号的泄露进行利用。

本实例导体优选的是导电介质，不限制于导电、导光。绝缘材料不受限于透明、半透明、不透明材料(例如：光纤玻璃，聚乙烯塑料，橡胶)。所传播的信号也不受限于电磁波，光波。导电体材料不受限于金属，无机物，有机高分子，生物大分子，石墨烯，碳纤维等。

本实施例对绝缘材料、导电材料的选择不做限制，只要能满足泄露电缆功能即可。仅受具体实施中的需求而变化，只要有利于说明书实例中描述的能保障在空间中各向异性化的交换信息和随机泄露信息有多样化传播的整体效应均可以，本发明是具有启发性的。

适合的材料如石墨烯加复合材料的纳米管，可以让同轴泄露电缆缩小至几十纳米的尺度，硬件的物理尺寸大大缩小。石墨烯纳米管纤维由于其延展柔性，工程实施具有灵活性，可以满足集束纤维通讯装置小型化。

特别的，本实施例反向的利用单层石墨烯因制造工艺不可控随机破损形成的槽孔制作同轴泄露电缆，降低泄露电缆石墨烯工艺精确开槽的难度要求，有利于实现设备微型化。

如图5所示，本实施例涉及的基于上述单束体装置的规则网络装置，规则网络装置呈球形，单束体装置1的计算单元分布在球形表面，其余分布在球体内部，单束体的同轴泄露电缆分布在球体内部。

多个单束体的聚合，聚集在球形表面、边聚集在球体内部，形成广播网络链路层。不断加入的独立的计算单元节点2聚集连接在一起构成计算网络链路层，计算网络链路层呈球壳状。

计算网络链路层的两节点间的连接也可以由一个次级子网完成，如节点2.1和节点2.2，该次级子网与上级网具有自相似结构，相应的次级子网包含有广播网络链路层和计算网络链路层结构。

实例中的计算单元装置，不限制包括计算机、计算器、微型计算单元、云计算、量子计算、生物神经网络、以及能对输入信号进行变换反馈的各类设备等。

本实施例的规则网络装置部署按下列方式设置：

球体空间中不断添加多个单束体后，单束体的节点分布在球体表面，放大器分布在球体内部。单束体的同轴泄露电缆分布在球体内部。在相邻的空间位置，同源、同型的装置优先聚集。

经过重复优先聚集，在单束体装置中，将满足既是同源计算单元又是同型泄露电缆条件的多个单束体，优先编成一个小集束。

同源节点小集群：由空间位置相近、计算单元反馈处理的方法相似的单束体装置，编一组所形成。

小集束优选由同源同型单束体聚合而成，由同源同型编一组形成单一类型小集束编组。

特别指出，如需要也不限制多种类型小集束编一组，即同源不同型、异源同型单束体也可以聚合成小集束。

其中，节点优先聚集：

假设有n种同源计算单元节点，单束体中一端的计算单元节点任意取其中一种同源节点，另外一端计算单元节点也任意取其中一种同源节点，将它们两进行排列。有n*n种单束体

即n个元素中任取2个元素进行排列，且元素可以重复的所有可能的排列数为n*n。具体按下列步骤进行：

步骤(1)、优先取出排列中两端计算单元类型相同的单束体(元素重复的排列)。将该类单束体计算单元分列两列，任意一列的计算单元种类不重复，形成两边完全对等的单束体装置联合结构。

步骤(2)、按照优先原则，余下的单束体，以概率0.5的方式随机分配到两边，取单束体中一端按计算单元类型，连接到同侧已经存在的同源计算单元上。该单束体的另外一端计算单元连接到同侧已经存在的同源计算单元上。

步骤(3)、独立的计算单元加入，按照优先原则，连接到已经存在的同源计算单元上，且每一个计算单元所连接的计算单元不超过6个为宜。

边(同轴泄露电缆)优先聚集：

步骤(1)、多种边，不重复的取多种边中的一种。

步骤(2)、重复节点优先聚集按照节点优先聚集的步骤(1)、(2)进行。

经过重复优先聚集节点，形成对等的两大子网的形态。

经过重复优先聚集节点，形成计算网络链路层与广播网络链路层。

经过重复优先聚集节点和边，形成次级计算网络链路层。

节点装置安排在球体表面，同轴泄露电缆安排在球体内部的方式，经过重复优先聚集构成计算网络链路层与广播网络链路层。经过重复优先聚集构成次级计算网络链路层。

只有在发射器、接收器、放大器任意两者之间的连接是使用同轴泄露电缆，其他的任何装置之间的连接均不使用泄露性质的电缆，使用普通电缆。至此规则网络装置部署完成。

次级计算网络链路层的装置部署与上一级的装置部署方法一致。

两条彼此靠近的同轴泄露电缆在空间中等距平行、有夹角、垂直等的情况，影响着同轴泄露电缆间信号的传递与接收。

要约束发射的信息被接收到的概率和发射的信息被接收到的强弱，球体内单束体装置的同轴泄露电缆的空间分布如下：

A、同轴泄露电缆以优选的平行和垂直方式，聚集成集束。

经过重复优先聚集，在单束体装置中，将满足既是同源计算单元又是同型泄露电缆条件的多个单束体，优先编成一个小集束。

同源节点小集群：由空间位置相近、计算单元反馈处理的方法相似的单束体装置，编一组所形成。

小集束优选由同源同型单束体聚合而成，由同源同型编一组形成单一类型小集束编组。

特别指出，如需要也不限制多种类型小集束编一组，即同源不同型、异源同型单束体也可以聚合成小集束。

平行聚集具体为：同源平行小集束之间等距平行排列。异源小集束平行交互时，穿过彼此，且保持等距次第交织，相互平行。

垂直聚集具体为：同源平行小集束之间等距平行排列。异源小集束垂直交互时，穿过彼此，且保持等距次第交织，相互垂直。

其他方向聚集可以是：同源平行小集束之间等距平行排列。异源小集束倾斜交互时，穿过彼此，且保持等距次第交织，维持原方向不变。

其他方式如纽结、交缠，非优选但也不限制

各类电缆集束可以有螺旋，以适应在空间中改变走向时电缆集束保持平行。排列方法平行优于缠绕、缠绕优于纽结。

优选的电缆集束排列，不限制相交，且彼此靠近的电缆保持径向方向一致，电缆间距离相等。

当电缆集束按一定的螺旋方式缠绕时，螺旋方式要趋同，一个绞节距应当足够长，电缆集束全长范围内优选少于3个绞节数。

纽结增加处理信息复杂度，不利于信息的有序传播。纽结状态是该纽结电缆被剔除的条件之一。

B、同轴泄露电缆原初位置的有序调整

通过对电缆原初位置进行有序的调整，进一步使同轴泄露电缆相互靠近，更利于通讯交互。本实施例使用虚拟的吸引参照点对受力点的引力和电缆自身张力的平衡计算方法，归一化调整的结果。引力与张力平衡时，力的方向相反，大小相等。特别指出，为便于归一化，下述公式中参数，可以不予以明确，可当作一个常数，如等于1即可。

引力计算中，只简化考虑受力点与参照点的初始距离，不考虑牵引后受力点位置改变而产生的距离变化。

过椭圆球体两焦点截取平面，如图6所示。设定：椭圆的两焦点F1、F2；椭圆上任意两点A、B；线段AB上任意一点H到焦点F1的距离为d1，到焦点F2的距离为d2，点H为初始受力点，引力与张力平衡时的受力点的位置为点Hp。

首先，计算引力合力F(d1，d2)，引力作用力公式F＝c/(d*d)，简化c＝1。F是引起直线发生弯曲的作用力，作用在H上，焦点是吸引参照点，按作用力公式F＝c/(d*d)，分别是F(d1)、F(d2)。合力计算公式：

F^2＝F(d1)^2+F(d2)^2+2*F(d1)*F(d2)*cos(α)，α是点H与两焦点的夹角。计算张力合力F(d3，d4)，d3是平衡点Hp与原点H到A点的距离差；d4是平衡点Hp与原点H到B点的距离差。张力作用力公式：

F＝-kd，k是常系数且不等于零，简化k＝1。

F是电缆形变后恢复原状的作用力，作用在H上，点A、B是吸引参照点，合力计算公式：

F^2＝F(d3)^2+F(d4)^2+2*F(d3)*F(d4)*cos(β)；

β是点Hp与A、B两点的夹角。

接下来，求解电缆变形后张力合力F(d3，d4)与引力合力。F(d1，d2)平衡点Hp的位置。

F(d3，d4)＝F(d1，d2)；

求出d3、d4，即知平衡点Hp相对位置。

接下来，计算张力引力合力平衡得到一个平衡点相对原点位置的连续曲线，可以获得一个曲线的位置。当反复取椭圆上任意点A、B，计算后就会有许多条这样的曲线202，即可有约束条件的有序排列这些曲线，如图7所示。

进一步说明：实际上真正计算的是椭圆球体表面上任意两点连线的调整参数，上述方法是便于描述而简化为平面上的情况，但计算的方法是一致的。圆球体内的电缆集束的排列，与在椭圆球空间中调整的方法是一致的，不同之处在于吸引参照点从两个焦点变为一个圆心。

优选的当张力、引力值小于或大于某个数值时，特别大的F值表现为引力使许多点高密度的积聚在一起超过实际中设备本身的物理尺寸所容许的密度，或张力超过电缆的物理极限，在物理实际上的存在意义不大。可切断此两点的连线，忽略其的存在。

本领域内的技术人员也可按实际情况选取一定的F值。这个F值不限制，亦可不启用这个优选方法，超过某值时剔除连接的电缆。

优选保留有意义电缆的方法：

现实中，节点和边的装置都有物理空间尺寸。受它的制约，装置的数量有限现实中，电缆束之间需保持一定的距离，装置数量及间隔距离可由下述方法共同确定。

将两条曲线绘制在一个X，Y坐标系中：

正态分布曲线公式：

双曲线公式：F(d)＝c/(d*d)

在给定条件下两条曲线有交点，C、D两点表示F(d)＝f(x)的情况，如图8所示。令：双曲线X＝d，Y＝F(x)；正态分布曲线X＝5*x，Y＝5*f(x)，x＝d，优选的正态分布曲线参数μ＝0，σ＝0.05，双曲线参数c＝1。计算出两曲线交点的值，即为d值的剔除边界值，得到F值的范围。

优选保留有意义的状态，剔除F值中极端的部分。

作用力F＝c/(d*d)，取c＝-1时，当F趋向负无穷大时无意义；F无穷接近零也无意义。作用力F＝c/(d*d)取c＝1，当F趋向无穷大时无意义；F无穷接近零无意义。

特别说明，图8中，两类曲线f(x)，F(d)有交点C、D，两交点CD间包围的部分为F取值范围，其余的剔除。剔除曲线两头极端情况的无意义连接，去掉不合理位置的装置，符合实施部署的实际需求。标准差σ小说明电缆间引力、张力差值小，受力均匀，排布均匀。至此泄露电缆在空间中相对位置就确定下来。

确定受空间位置影响的两个参数：

定义泄露电缆之间的连接概率P：以任意信号泄露的发射点为圆心，半径长度为恒定值的整个球体，其范围内电缆之间的连接概率。

连接概率P＝信号泄露的发射点，其辐射能量方向图的三维形状所占的体积与整个球体的体积之比。

泄露电缆之间链路关联权重w：当接收装置能接收到信号时，信号接收点越靠近发射点位置的，信号强度越大，能量就越高，能量大小体现为两条电缆的链路关联权重w。

实例辐射能量方向图的极化状态变化对连接概率P、链路关联权重w的影响，如图9所示，其中，平行情况与垂直情况下连接概率P、链路关联权重W、信道熵H的关系：

球体体积：小→大→小；

球体形状：扁→圆→扁；

连接概率P：P_min→P_max→P_min；

电缆条数：n_min→n_max→n_min；

信道熵E：E_min→E_max→E_min。

如图9所示，电缆601与平行集束电缆602平行时情况：

覆盖电缆数：n_max→n_适中→n_min；

分配率K：K_min-→K_适中→趋K_max；

信息熵H：H_min→H_max→H_适中；

如图9所示，电缆601与平行集束电缆602垂直时情况：

覆盖电缆数：n_min→n_适中→n_max；

分配率K：趋K_max→K_适中→K_min；

信息熵H：H_适中→H_max→H_min；

分配率K：辐射能量方向图的三维形状所覆盖的某条电缆，可以分配到的交互概率，公式K＝P/n；n为辐射能量方向图的三维形状所覆盖的电缆条数。

信息熵近似估计：

发射点与接收点的间隔距离D变化与链路关联权重W的关系：

距离D：远→近；

权重W：Wmin→Wmax；

W与1/D^2成正比。

对复杂度的变化分析：

信道熵E：度量信息流向与分布状态。流向越多、越随机化，信道熵E越大。信息熵H：发生概率越高的交互通讯，其所传递的信道熵E越大。最大熵时，发生交互通讯概率最大，信息熵H最大，一次动作传递的信息价值最低。

电缆平行状态的信道熵E：

电缆上的槽孔具有发射信号和接收信号的功能，每一个槽孔点与其他的槽孔点的关系都是有序排列在该电缆上。

若线缆是随意的形态分布在球空间内，可以视为，其中代表槽孔的点以随机的状态分布，点分布的熵值是最大的，即通过槽孔泄露的信号的信道熵E值也是最大的，信息交互是随机平凡的。

图9中，603、604、605为辐射能量方向图的球体截面，906以发射点为圆心的恒定半径的圆球截面。

平行的电缆，其信道熵E值是降低的，是有序非平凡的。信道熵E与信息熵H成正比关系。于通讯而言，一次动作传输该信息所用的代价，若信息熵H保持较小，信息量大，每一次动作的价值就高。当复杂度计算总量不变，每一次动作价值大，动作次数相应减少，对于复杂度控制是有利的。

定向传播与信道熵E相关，信道熵小，关联的节点减少，信息就在相关的节点间传播。即满足了计算单元间的自组织通讯。

定向传播，限定了信息的传播路径，问题规模也就有限，所需要搜索的路径减少。即复杂度的问题规模小了，即便高阶复杂度，其依然有下降的趋势。

反馈计算只有一次动作，即同一层复杂网络的复杂度O(1)，在实际中还需要搜索次级层的问题子集，若子集大小为n，那么复杂度O(n)为当下问题的最坏情况。即由于定向传播约束，n的规模有限，复杂度降低。

受电缆的槽孔分布影响，极端情况下，辐射能量方向图覆盖到的电缆有可能无接收点在该覆盖区域存在，此时连接还会降低，信息熵继续减小。但概率P不能为零，P＝1与P＝0均表示确定，与随机不确定背离。

由于每一次动作的最优价值是很难评估的，优选趋向最小信息熵是适中的，这个也体现了复杂网络动态约束的特点。

部署球体内的大集束的空间分布：

步骤(1)、小集束装置聚合的数量

同源装置编成一组，装置数量控制的方法：

编号为n的组，对应的数量F(n)，

公式：F(1)＝1，F(2)＝1，F(n)＝F(n-1)+F(n-2)(n>＝3，n∈N*自然数)

示例n<＝10时对应的数量：1，1，2，3，5，8，13，21，34，54斐波那契数列。

同型小集束：由孔槽排列规律相近的同型泄露电缆编一组形成同型泄露电缆编一组方法。

编号为n的组，对应的数量F(n)，公式：F(1)＝1，F(2)＝1，F(n)＝F(n-1)+F(n-2)(n>＝3，n∈N*自然数)；

特别指出，在同样交互概率前提下，槽孔开槽排布规律相似的同型泄露电缆之间的交互效率最高，接收效果最佳，信号强度最大。泄露电缆类型不同，其槽孔排布规律与链路关联权重W相关。

步骤(2)部署球体内异源中等集束有序聚合

小集束有序的聚合形成中等集束。来源不同的同源同型、同源不同型的异源中等集束，有序的聚合形成大集束。

其中，有序聚合：重复优先聚集后，同轴泄露电缆以优选的平行和垂直方式，聚集成集束。

优选的，以有序聚合形成大集束构成的空间结构，是一类三维空间中的拓扑环体形态。该拓扑环体形态如图10中的G0-G5所示。其中：

球体G0：零个亏格；

圆环G1：有一个亏格，即一个孔的环；双孔G2、三孔G3、四孔G4、五孔G5环。一个三维的G0球内，包含着由大集束聚合围成的拓扑环体。拓扑环体可以是G1、G2、G3、G4、G5等或多个亏格形态中的任意几种，以实际需要为准，不做限制。

以G1拓扑环体呈现时，G1环中的各大集束聚合交互。大集束聚合时，集束与G1球面交互。

集束聚合角度接***行时，以接***行的方式，有序的汇聚且沿G1 301的经线303排列，如图11所示。

集束聚合角度接近垂直时，以接近垂直的方式，有序的汇聚且沿G1 301的纬线302排列，如图11所示。交互的集束相对位置受引力与张力平衡方法约束。

在空间中异源装置的位置差异明显，聚合是让有差异的装置集群跨区域进行通讯交互，如图11中的203。

空间拓扑形态本身是由集束装置聚集而成，并无实体先构成一个空间。

本领域技术人员应该明白，可以改变三维的拓扑环形状，任意的拉伸扭曲变形，只要不改变亏格数量，视为本方法的变形，是受本方法的启发。

上述有序排列的装置构建了规则网络，若在单束体装置之间持续发生信息交互即形成复杂网络。

本实施例的实例单束体装置信息传播方向如下：

从一端计算单元开始，将信息传递给解码编码器，经编码后传递给发射器，发射器将信号馈入同轴泄露电缆。若信号被放大器接收，放大器将信号放大后馈入下行的同轴泄露电缆中并到达接收器，接收器将信号传递给解码编码器，经解码传递给同端的计算单元。若信号直接被接收器接收，接收器将信号传递给解码编码器，经解码传递给同端的计算单元。

本实施例的实例单束体装置信息传播方向如下：

不间断的反复单束体内信息的传播过程，信号经同轴泄露电缆，被其他单束体装置接收。经前向传播，反向传播，侧向传播，最后完成定向传播，实现网络的通讯。

其中，前向传播是广播网络链路层中的两耦合节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，让信息在单束体内部前向传播。

反向传播是广播网络链路层中的两耦合节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，让信息在单束体内部反向传播。

在前向传播后，反向传播前，接收到信息的节点，经过对信息的反馈处理，将反馈的结果以信息的方式反向传递给单束体内的另外一个节点。

侧向传播是广播网络链路层中的两耦合节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，其间由于同轴泄露电缆的信息泄露、接收特性，让信息在单束体外部可以侧向传播，是单束体与单束体之间的信息传播，信息流动具有方向性。

侧向传播将两个单束体之间以概率P随机连接，形成随机连接链路。单束体之间的随机连接链路包含链路关联权重W。反馈处理的结果包含梯度信息ΔT。

梯度信息ΔT：单束体装置间传播过来的泄露信息，与单束体装置内主信息在计算单元处进行整合反馈计算，整合后的信息与主信息的反馈结果之间产生一个差值，这个差值就是梯度信息ΔT。

定向传播，经过多个单束体间反复多次的前向传播、反向传播、侧向传播步骤，信息流通到的节点，在随机连接概率P、链路关联权重W、梯度信息ΔT的约束下，形成一个有向有权带梯度信息的复杂网络子网。子网中的所有节点，它们的交互关系相对固定。

本实施例的单束体装置内信息反馈处理通过反馈计算完成，具体如下：

单束体装置间传播过来的信息视为噪音Ω，与单束体装置内主信息X在计算单元处整合计算：

令T1＝F(X)，T1为主信息X反馈计算的值。

T2＝F(X，Ω)，T2为主信息X附加信息Ω后反馈计算的值。

计算单元整合反馈计算：

T2-T1＝ΔT，ΔT标示梯度信息。

如图12所示，节点装置900向节点装置902传递信息X，中间接收到节点装置904与节点装置905发生通讯而泄露的信息Ω，节点装置902整合信息X、Ω，经节点装置902反馈计算，将结果反向传递，传递过程中信息泄露给放大器装置节点装置903，节点装置903放大信号后远距离的传递给节点装置907。

发射器装置通过固定频率的载波将信号馈入同轴泄露电缆。优选4到8种频率不同的载波，按需以随机抽取的方式，在馈入信息时，将抽取到的频率作为载波频率，用以发射信号。

部分放大器维持周期性发射固定脉冲信号，调整复杂网络的同步。优选的将具有周期自发的发射固定脉冲信号的放大器装置，居于链路高度交汇区域、复杂网络社团之间负载联络的节点处。周期性节律信号多由放大器来释放，不限制由其他装置释放。

优选的周期时间是最小单位时间的整数倍。

最小单位时间：固定的一个时间数值，是一个基准参数，须根据实际情况设定。周期时间＝最小单位时间*F(n)，单位，秒。

公式：F(1)＝1，F(2)＝1,F(n)＝F(n-1)+F(n-2)(n>＝3，n∈N*自然数)n的取值不超过100为宜。

例如：最小单位时间＝0.1秒，F(n)＝5，周期时间＝0.5秒。周期性节律信号多由放大器来释放，不限制由其他装置释放。

本实施例还包括信息输入输出装置，信息输入输出的装置分别与计算网络链路层中，一固定计算单元装置的集群直接连接。所述集群是由空间位置相近、计算单元反馈处理的方法相似的单束体装置，编一组所形成同源节点小集群。

外部信息输入输出接口与复杂网络的子网连接关系优选是固定的，即输入输出接口连接在具体的固定的单束体的计算单元上，例如输入输出接口直接连接到最初始构建的某单束体的计算单元上。

相对于固定的一整个网络，本实施例可以将独立的小集束模块，按需***大集束中，更加灵活，如图13所示。独立的小集束模块结构分为完全型结构702和不完全型结构701。完全型结构702由基本子图单束体装置构成。全部节点分布在同侧，全部边在另外一侧，边的装置形状优选为U型，不限制有利于通讯的其他形状。

不完全型701由基本子图单束体装置构成，并剔除其中一个节点，仅由一个节点和一条边组成。全部节点分布在同侧，全部边在另外一侧。

可插式装置的节点层形状按照计算单元节点层结构安排，边的装置形状优选为直线，不限制有利于通讯的其他形状。

可插式装置的节点，可以由包含单个计算单元的装置组成，也可以由包含多个计算单元的装置组成。

本实施例的复杂网络对复杂度的控制：

本实施例的规则网络增加随机连接，向随机网络演变。演变中附加约束连接概率P、同源同型优先聚合等条件，使得规则网络演化为复杂网络，网络涌现出特殊的性质，呈现有序的自组织状态。

从更高的层面上观察其通讯的信息熵，可得知，有序的自组织状态，信息熵小，信息传播的价值高，对于评估整个网络，信息处理去中心化的通讯方式显然容易预见复杂度是降低的。

本实施例的自组织计算网络近场通讯的构建方法，包括如下步骤：

步骤(1)、确定上述的基本子图单束体和完备单束体；

步骤(2)、构建上述的规则网络装置

步骤(3)、构建复杂网络

A、广播网络链路层中，引入随机连接。

同轴泄露电缆之间以一定概率P形成链路，连接具有方向性。当随机连接的概率P大于阙值lnN/N，全网络中无孤立节点，N为全部节点的总数。初始化时的概率P参考阙值设定。

全网无孤立节点，指在无限长的时间里传递到全部节点。实际中因每一步传递需要一定长度的时间，只能考虑相对长的时间内的情况。

相对长的时间是指一个任务完成的时间能被认可为有效率的时间长度。

概率P初始化后，要约束定向传播，更新的概率P应适合这个相对长的时间范围要求。

广播网络链路层中，赋予两个单束体边与边之间关联的新属性，引入链路关联权重W。

链路关联权重W参数：体现两个单束体边与边之间连接强度的权重参数。

B、广播网络链路层中，同源节点和同型同轴泄露电缆的聚集。

同源节点：有相同参数信息的一类节点，参数如空间位置、计算处理方法等。

同型同轴泄露电缆：有相同参数信息的一类同轴泄露电缆。

优先原则：以较大的概率，发生交互。

优先聚集：同源节点、同型边以较大的概率聚集在一起。

C、复杂网络有向图信息流向路径如下：

前向传播是广播网络链路层中的两耦合节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，让信息在单束体内部前向传播。

反向传播是广播网络链路层中的两耦合节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，让信息在单束体内部反向传播。

在前向传播后，反向传播前，接收到信息的节点，经过对信息的反馈处理，将反馈的结果以信息的方式反向传递给单束体内的另外一个节点。

侧向传播是广播网络链路层中的两耦合节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，其间由于边的信息泄露、接收特性，让信息在单束体外部可以侧向传播，是单束体与单束体之间的信息传播，信息流动具有方向性。

侧向传播将两个单束体之间以概率P随机连接，形成随机连接链路。单束体之间的随机连接链路包含链路关联权重W。反馈处理的结果包含梯度信息ΔT。

梯度信息ΔT：单束体装置间传播过来的泄露信息，与单束体装置内主信息在计算单元处进行整合反馈计算，整合后的信息与主信息的反馈结果之间产生一个差值，这个差值就是梯度信息ΔT。

定向传播，经过多个单束体间反复多次的前向传播、反向传播、侧向传播步骤，信息流通到的节点，在随机连接概率P、链路关联权重W、梯度信息ΔT的约束下，形成一个有向有权带梯度信息的复杂网络子网。子网中的所有节点，它们的交互关系相对固定。

D、广播网络链路层中，引入随机连接概率P变换，推动子网间关联。

概率P变换：设定4到8种连接概率P值，按需随机的选取其中一种替代之前的概率P值。

概率P变换后，定向传播进一步形成新的复杂网络子网。

复用老的节点和同轴泄露电缆：变换后的新子网，其中的节点和同轴泄露电缆，是全网的节点和同轴泄露电缆的子集，即是复用了全网的节点和同轴泄露电缆。若无新节点和同轴泄露电缆加入到全网中，变换所选取的节点和边是既有的全网节点、边的集合中的元素。两个子网就因为这些节点而关联。

E、广播网络链路层中，引入周期脉冲信号，约束复杂网络的同步。

放大器节点维持周期性发射固定脉冲信号给上行或下行链路的功能，规则网络中，除基本子图单束体外还有一部分由完备单束体参与构建。完备单束体一般部署于复杂网络社团之间负载联络的节点处。完备单束体边的属性与基本子图单束体是一致的。释放周期脉冲信号的放大器节点，也可以由节点聚集的一个集群所替代。

计算网络链路层中，信息输入输出装置分别与一固定的计算单元装置集群直接连接。计算单元集群装置作为计算网络链路层接入广播网络链路层。

特别说明，信息输入输出装置节点与计算单元装置集群节点连接关系优选是固定的，如直接连接在最初始构建的单束体节点上。

至此符合工作要求的复杂网络规则建成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，其特征在于：包括基本子图单束体和完备单束体；

基本子图单束体包括两个节点和连接两个节点的同轴泄露电缆；完备单束体包括两个节点和一个放大器节点，两个节点分别通过同轴泄露电缆与放大器节点连接；

其中，基本子图单束体中，节点包括计算单元、编码解码器、发射器和接收器，计算单元与解码编码器之间进行信息交互，发射器接收解码编码器的信息，通过第一同轴泄露电缆向另一节点装置的接收器发送，接收器通过第二同轴泄露电缆接收另一节点装置的发射器的信息，并发送至编码解码器；完备单束体的节点装置结构与基本子图单束体的节点装置结构相同。

2.根据权利要求1所述的构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，其特征在于：发射器接收解码编码器的信息，通过同一同轴泄露电缆向另一节点的接收器发送，接收器通过同一同轴泄露电缆接收另一节点的发射器的信息，并发送至编码解码器。

3.根据权利要求1所述的构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，其特征在于：同轴泄露电缆包括轴心导线，设于轴心导线外的第一绝缘层，设于第一绝缘层外的屏蔽层，设于屏蔽层外的第二绝缘层，屏蔽层上周期或非周期的开槽；轴心导线为石墨烯管或其他导电材料，屏蔽层由单层石墨烯构成，单层石墨烯具有周期性的或者非周期性的随机破损形成的槽孔，非周期的随机槽孔通过多个已知单层石墨烯制造工艺的集合重整化实现有序的周期的开槽控制。

4.根据权利要求3所述的构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，其特征在于：集合重整化方法具体如下：

以单层石墨烯生产工艺的中可控或不可控原因而产生的一些不连续孔洞结构的材料为基础，优选生产工艺方法明确，控制条件严格，能形成孔洞分布规律恒定的，归为同一工艺；同一个工艺，严格控制条件情况下，生产批次相同的，归为同型原料；把多个不同工艺方法所生产的同型原料组成一个集合；以此集合中的元素，选取其中一种，制造同型的同轴泄露电缆；集合中不同的同型原料元素，其形成的同轴泄露电缆，即构成同型电缆开槽可控有序的状态。

5.根据权利要求1所述的构建自组织计算网络近场通讯的单束体装置，其特征在于：只有发射器、接收器、放大器任意两者之间连接使用同轴泄露电缆，其余装置之间连接为常规电缆。

6.包括权利要求1-5之一的单束体装置的规则网络装置，其特征在于：规则网络装置呈球形，单束体装置的节点分布在球形表面，放大器节点分布在球体内部，单束体的同轴泄露电缆分布在球体内部；多个单束体的聚合，节点聚集在球形表面、边聚集在球体内部，形成广播网络链路层；不断加入的独立的计算单元节点聚集连接在一起构成计算网络链路层，计算网络链路层呈球壳状。

7.基于权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：计算网络链路层的两节点间的连接也可以由一个次级子网完成，该次级子网与上级网具有自相似结构，相应的次级子网包含有广播网络链路层和计算网络链路层结构。

8.基于权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：网络中节点、边的聚集是优先聚集，具体过程如下：

同源节点的装置优先聚集过程如下：

步骤(1)、优先取出节点类型排列中两端计算单元类型相同的单束体装置，将该类单束体装置的计算单元分列两侧，任意一侧的计算单元种类不重复，形成两侧完全对等的单束体装置联合结构；

步骤(2)、按照优先原则，余下的单束体，以概率0.5的方式随机分配到两侧，取单束体装置中一端，按计算单元类型连接到同侧已经存在的同源计算单元上；该单束体装置的另外一端计算单元连接到同侧已经存在的同源计算单元上；

步骤(3)、加入独立的计算单元，按照优先原则连接到已经存在的同源计算单元上。

同型边的装置优先聚集过程如下：

步骤(1)、多种同轴泄露电缆，不重复的取多种同轴泄露电缆中的一种；

步骤(2)、重复节点优先聚集按照节点优先聚集的步骤(1)、(2)进行；

经过重复优先聚集计算单元节点，形成对等的两大子网的形态；

经过重复优先聚集计算单元节点，形成计算网络链路层与广播网络链路层；

经过重复优先聚集计算单元节点和同轴泄露电缆，形成次级计算网络链路层。

9.基于权利要求8所述的规则网络装置，其特征在于：同源装置编成一组，装置数量控制的方法如下：

编号为n的组，对应的数量F(n)，如下：

公式：F(1)＝1，F(2)＝1，F(n)＝F(n-1)+F(n-2)，n>＝3，n∈N*自然数；

同型小集束：由孔槽排列规律相近的同型泄露电缆编一组形成同型泄露电缆编一组方法；

编号为n的组，对应的数量F(n)，公式：F(1)＝1，F(2)＝1，F(n)＝F(n-1)+F(n-2)，n>＝3，n∈N*自然数。

10.根据权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：优先聚集后，同轴泄露电缆以平行、垂直，且不限制以其他角度交互聚集成集束；经过重复优先聚集，在单束体装置中，将满足既是同源计算单元又是同型泄露电缆条件的多个单束体，优先编成一个小集束；

其中，平行聚集是：同源平行小集束之间等距平行排列；异源小集束平行交互时，穿过彼此，保持等距次第交织且相互平行；

垂直聚集是：同源平行小集束之间等距平行排列；异源小集束垂直交互时，穿过彼此，保持等距次第交织且相互垂直；

呈其他角度聚集是：同源平行小集束之间等距平行排列；异源小集束倾斜交互时，穿过彼此，保持等距次第交织且维持原方向不变。

11.根据权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：同轴泄露电缆集束排列，不限制相交，排列方法平行、垂直优于缠绕，缠绕优于纽结。

12.根据权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：优先聚集后，为适应在空间中改变走向的电缆集束保持平行和间距相等，以具有一定抗拉物理特性的螺旋、缠绕的方式聚集成集束，缠绕时，螺旋方式趋同，一个绞节距应当足够长，电缆集束全长内优选少于3个绞节数。

13.根据权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：重复优先聚集后，进一步约束同轴泄露电缆集束彼此靠近，相互交互，约束以吸引参照点对同轴泄露电缆的引力与同轴泄露电缆的自身张力平衡为条件，两个力的方向相反，大小相等。

14.根据权利要求6所述的规则网络装置，其特征在于：进一步约束的同轴泄露电缆集束间彼此靠近，相互交互从而集束汇聚围成三维的拓扑环体，拓扑环体以孔洞数为来区分，包括一个孔环、双孔环、三孔环、四孔环和五孔环。

15.基于权利要求1-14之一所述的规则网络装置的复杂网络，其特征在于：平行情况与垂直情况下，连接概率、电缆条数和信道熵随着球体体积的增加而增加，且随着球体形状由扁到圆连接概率、电缆条数和信道熵逐渐增大；分配率和信息熵随着覆盖电缆数的变化而变化；

泄露电缆之间链路关联权重随发射点与接收点的间隔距离的减小而增大，其中，接收点越靠近发射点位置的，信号强度越大，能量就越高，能量大小即为两条电缆的链路关联权重。

16.根据权利要求15所述的复杂网络，其特征在于：平行、垂直情况下，随着辐射的球体形状由小到大再到小，或者随着球体形状由扁到圆再到扁，覆盖的电缆条数由大变小，分配率由小变大，信息熵由小变大再变小；其中，分配率表示辐射能量方向图的三维形状所覆盖的某条电缆，可以分配到的交互概率；公式K＝P/n，辐射能量方向图的三维形状所覆盖的电缆条数n；

信息熵近似估计：

17.根据权利要求15所述的复杂网络，其特征在于：从一端计算单元开始，将信息传递给解码编码器，经编码后传递给发射器，发射器将信号馈入同轴泄露电缆；若信号被放大器接收，放大器将信号放大后馈入下行的同轴泄露电缆中并到达接收器，接收器将信号传递给解码编码器，经解码传递给同端的计算单元；若信号直接被接收器接收，接收器将信号传递给解码编码器，经解码传递给同端的计算单元。

18.根据权利要求15所述的复杂网络，其特征在于：计算单元将单束体装置间传播过来的信息视为噪音，与单束体装置内主信息进行整合计算。

19.根据权利要求15所述的复杂网络，其特征在于：不间断的反复单束体内信息的传播过程，信号经同轴泄露电缆泄露，被其他单束体装置接收，经前向传播、反向传播和侧向传播，最后完成定向传播，实现复杂网络的通讯；其中：

前向传播是广播网络链路层中的两节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，信息在单束体内部前向传播；

反向传播是广播网络链路层中的两节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，信息在单束体内部反向传播；

在前向传播后，反向传播前，接收到信息的节点，经过对信息的反馈处理，将反馈的结果以信息的方式反向传递给单束体内的另外一个节点；

侧向传播是广播网络链路层中的两节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，信息在单束体外部侧向传播，是单束体与单束体之间的信息传播；

侧向传播将两个单束体之间以概率P随机连接，形成随机连接链路；单束体之间的随机连接链路包含链路关联权重W；反馈处理的结果包含梯度信息ΔT。

20.根据权利要求15所述的复杂网络，其特征在于：发射器通过固定频率的载波将信号馈入同轴泄露电缆，包括4到8种频率不同的载波，按需以随机抽取的方式，馈入信息时，将抽取到的频率作为载波频率。

21.根据权利要求15所述的复杂网络，其特征在于：部分放大器维持周期性发射固定脉冲信号，调整复杂网络的同步；具有周期自发的发射固定脉冲信号的放大器居于链路高度交叉区域、复杂网络社团之间负载联络的节点处。

22.根据权利要求21所述的复杂网络，其特征在于：周期脉冲时间为最小单位时间的整数倍。

23.根据权利要求15所述的复杂网络，其特征在于：还包括信息输入输出装置，信息输入、输出装置分别与计算网络链路层中的一固定计算单元集群直接连接。

24.一种自组织计算网络近场通讯的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤(1)、确定权利要求1-5之一的基本子图单束体和完备单束体；

步骤(2)、构建权利要求6-14之一的规则网络装置

规则网络装置呈球形，单束体装置的节点分布在球形表面，放大器节点分布在球体内部，单束体的同轴泄露电缆分布在球体内部；多个单束体的聚合，聚集在球形表面、边聚集在球体内部，形成广播网络链路层。不断加入的独立的计算单元节点聚集连接在一起构成计算网络链路层，计算网络链路层呈球壳状；计算网络链路层的两节点间的连接可以由一个次级子网完成，该次级子网与上级网具有自相似结构，相应的次级子网包含有广播网络链路层和计算网络链路层结构；

步骤(3)、构建复杂网络

A、广播网络链路层中，引入随机连接；

广播网络链路层中，同轴泄露电缆之间，以一定概率P形成链路，连接具有方向性；初始化概率P大于阙值lnN/N，N为全部节点的总数；初始化概率P后，复杂网络形成，定向传播开始；

B、广播网络链路层中，同源节点和同型同轴泄露电缆聚集；

C、复杂网络有向图信息流向路径如下：

前向传播，广播网络链路层中的两耦合节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，信息在单束体内部前向传播；

反向传播，广播网络链路层中的两耦合节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，信息在单束体内部反向传播；

在前向传播后，反向传播前，接收到信息的节点，经过对信息的反馈处理，将反馈的结果以信息的方式反向传递给单束体内的另外一个节点；

侧向传播，广播网络链路层中的两耦合节点间发生通讯，信息从一个节点到达另外一个节点，信息在单束体外部侧向传播，是单束体与单束体之间的信息传播；

侧向传播将两个单束体之间以概率P随机连接，形成随机连接链路；单束体之间的随机连接链路包含链路关联权重W；反馈处理的结果包含梯度信息ΔT；

定向传播，经过多个单束体间反复多次的前向传播、反向传播、侧向传播步骤，信息流过的节点，在随机连接概率P、链路关联权重W、梯度信息ΔT的约束下，形成一个有向有权带梯度信息的复杂网络子网；子网中的所有节点的交互关系相对固定；

D、广播网络链路层中，引入随机连接概率P变换，推动子网间关联；

概率P变换：设定4到8种连接概率P值，按需随机的选取其中一种替代之前的概率P值；

概率P变换后，定向传播进一步形成新的复杂网络子网；

E、广播网络链路层中，引入周期脉冲信号，约束复杂网络的同步。

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