動態計算路由 v0.2
多域、多範式與異質轉移律的 Runtime 組合、授權與全域提交
Dynamic Computational Routing: Runtime Composition, Authority, and Global Commit Across Domains, Computational Forms, and Transition Laws
- 系列:Global Computation Methodology Series
- 文件編號:Paper-03
- 版本:v0.2
- 日期:2026-08-24
- 作者:Neo.K
- 協作:Aletheia / GPT
- 狀態:第二輪正式核心論文
- Canonical anchors:Series-00 v0.2、Paper-01 v0.2、Paper-02 v0.2
- 外部接口:時空可達性、可供性與控制權系列 v0.1
- 編碼:UTF-8 Markdown
- 數學 delimiter:僅使用
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摘要
當 24/72 從靜態分類表升級為 versioned、addressable、extensible computational configuration basis 後,Global Computation Methodology(GCM)的下一個問題不再是「有哪些計算形態」,而是:一個 Runtime 憑什麼把某個 operation 路由到某個 configuration、executor、representation bridge 與 resource,並在異質 local execution 後形成合法的 global commit?
本文將第一輪的 Dynamic Computational Routing(DCR)升級為一套 World-relative route contract。本文不把 routing 簡化成 scheduling,也不把 routing 簡化成 optimization。對 operation request 與 candidate route ,本文區分:addressability、reachability、admissibility、authority、executability、reconciliation 與 committability。這些 predicate 彼此不可偷換:
更重要地:
本文定義 pre-execution gate:
只有當 configuration 可被 registry 解析、所需 executor/resource/bridge 在目前 Runtime state 中可達、route 符合 Foundation 與 World constraints、caller 在指定 scope 具有 authority、bridge 與 executor contracts 可滿足時,route 才進入 executable set。任何 latency、cost、energy、fidelity 或 learned score 的 optimization,都只能在此集合中進行:
Local executor 仍只產生 proposal ,而不是直接修改 canonical World state。不同 domain 的 proposals 經 Paper-01 定義的 reconciliation、verification 與 commit gate 後,才可能形成 :
本文亦建立 typed executor contract、typed representation bridge、authority profile、route disposition、configuration-switching contract、resource-aware reachability 與 route receipt。Reachability 被明確視為動態且可非單調:新增 accelerator 可能擴張 reachable set,device failure、resource exhaustion、revoked capability、network partition 或 policy change 亦可能使其縮小。因此:
本文對既有 heterogeneous task runtime、dataflow scheduling、Ptolemy heterogeneous Models of Computation、Legion privilege/coherence、FMI Scheduled Execution、MLIR legality/type conversion、reachability analysis、assume--guarantee contracts 與 capability-based authority 做公平區分。本文不宣稱這些概念由 GCM 首創;GCM 的研究主張是將它們提升為同一個 World-boundary-relative composition methodology 中的不同 typed obligations,並將「route 被選中」與「World 可以 commit」嚴格分離。
關鍵詞
dynamic computational routing;heterogeneous runtime;computational configuration;reachability;admissibility;authority;least authority;executor contract;representation bridge;reconciliation;commit;rollback;resource-aware routing;Global Computation Methodology
1. 問題設定:有地址之後,還不能直接執行
Paper-02 已建立:
使每個 domain 可以綁定 versioned full Runtime configuration。
但:
只代表 Runtime 知道某個 configuration 的 typed address 與 record。
它沒有推出:
- executor 現在存在;
- executor 現在可被呼叫;
- input representation 可以合法轉換;
- required resource 現在可用;
- route 不違反 World constraints;
- caller 有權執行;
- local result 可以和其他 domain 組合;
- candidate 可以通過 global verification;
- candidate 可以 commit 成 canonical World state。
因此:
以及:
Paper-03 的任務,就是建立兩者之間缺失的 Runtime semantics。
2. 本文不主張什麼
本文不主張:
- heterogeneous scheduling 是新問題;
- task graph、dataflow runtime、CPU/GPU accelerator orchestration 是 GCM 首創;
- hierarchical heterogeneous Models of Computation 是 GCM 首創;
- capability/privilege/authorization 是 GCM 首創;
- assume--guarantee contract 或 compositional verification 是 GCM 首創;
- transaction validation、commit、rollback 是 GCM 首創;
- representation conversion、type legality 或 materialization 是 GCM 首創;
- reachability analysis 是 GCM 首創;
- external scheduling、clocked model partitions 或 multi-rate execution 是 GCM 首創;
- AI Router 必然優於 deterministic scheduler;
- routing 必須使用 optimization;
- globality 要求 global barrier 或 single global clock;
- route selection 有權修改 Foundation;
- local executor success 自動等於 global success。
本文研究的是更上層的共同契約:
3. 既有研究與 GCM 的位置
3.1 Heterogeneous task runtime 已相當成熟
StarPU 已將 heterogeneous scheduling、task dependencies、data transfer 與 asynchronous execution 整合進 CPU/GPU 等異質架構的 Runtime。[1] 2026 年 Boné 等人的 task-based data-flow methodology 進一步展示同一應用中協調 SYCL、Triton、OpenMP offload 與 vendor libraries 的實際方法。[2]
De Matteis 等人也研究 dataflow architecture 上的 streaming task graph scheduling。[3]
因此:
GCM 不以「可以把 task 派到不同 accelerator」作為新主張。
3.2 Heterogeneous Models of Computation 也不是新事物
Ptolemy II 長期允許 hierarchy 中不同層級使用不同 director/Model of Computation,並研究不同 domain 的 heterogeneous composition。[4,5]
因此:
GCM 的 route contract 必須在此基礎上再處理 World boundary、authority、configuration address、resource reachability、representation bridge、global verification 與 history lineage。
3.3 Privilege 與 coherence 已存在成熟 Runtime 模型
Legion 的 logical-region programming model 將 region privilege 與 coherence 放進 task launch requirements,並限制 child task 所要求的 privilege 必須是 parent authority 的子集。[6,7]
這是重要 prior art,因為它直接表明:
GCM 的 authority model 更一般化到 Observe、Compute、Materialize、ModifyState、Commit、ModifyRule、ModifyFoundation,但不宣稱 least privilege 或 privilege inheritance 是本文首創。
3.4 External scheduler 與 clocks 已有標準化接口
FMI 3.0.2 的 Scheduled Execution 允許 importer/external scheduler 啟動 model partitions,並以 Clocks、priority 與 activation time 管理執行。[8]
因此 Paper-03 不把「外部 Runtime 可以驅動多個 partition」當作新發明。完整 clock/time semantics 將由 Paper-04 處理。
3.5 Conversion legality 與 rollback 已有成熟工程先例
MLIR Dialect Conversion 具備 conversion target、legal/dynamic/illegal operation、TypeConverter、materialization,以及 conversion rollback 等機制。[9]
GCM representation bridge 不等於 MLIR lowering,但其工程教訓很重要:
表示轉換不能只看「能不能轉」,還要問 target legality、type contract、materialization 與 failure semantics。
3.6 Reachability、contract composition 與 authority 皆有既有理論
控制理論中的 reachability analysis 研究從初始集合在 admissible inputs 下可到達的狀態集合。[10] Assume--guarantee contracts 長期用於 compositional verification;近期研究仍在利用 subsystem contracts 降低 interconnected-system verification 複雜度。[11]
Capability-based security 與 Principle of Least Authority 亦早已研究「某 component 應只取得完成任務所需的最小 authority」。[12]
GCM 借用這些成熟思想,但重新放進 Runtime route contract:
是不同 predicate,不能以單一 score 取代。
4. Canonical 前置分層
Paper-03 完全承接 Series-00 與 Paper-01:
因此:
Paper-03 的 Router 屬於:
不是:
Router 可以改變:
- route plan;
- resource binding;
- scheduler state;
- candidate configuration;
- bridge selection;
- cache;
- queue;
- retry policy。
但普通 routing decision 不得因此自動修改:
5. Operation request 必須先 typed
定義 operation request:
其中:
這一步不能省略。
如果 operation 沒有型別,Runtime 就無法可靠判定:
- authority;
- effect boundary;
- invariant obligations;
- commit permission;
- history class;
- rollback requirement。
因此:
6. Domain resolution
對 operation ,先建立 domain resolution:
一個 operation 可以只涉及單一 domain:
也可以跨多 domain:
注意:
它可以是:
- simulation subsystem;
- graph region;
- task scope;
- service boundary;
- database partition;
- agent scope;
- hardware-local region;
- physical region。
7. 從結構可能到可尋址候選
最新可供性研究指出:結構中存在某條路,並不代表 embedded agent 能定址、導航或控制它。GCM 將這一點抽象為:
結構性 possibility 可以來自 World model、registered law、formal relation 或 domain theory;addressability 則是 Runtime 是否具有 stable identifier、configuration description、interface 與 contract reference。兩者不是同一層。
因此 Paper-03 的 route lifecycle 可以從:
來閱讀;其中箭頭表示判定階段,不表示前一階段邏輯蘊涵下一階段。
7.1 Addressability:Runtime 是否知道候選是什麼
Paper-02 已建立 versioned configuration registry。
令:
表示 full Runtime configuration 可由 canonical registry 在 version 下解析。
對 operation ,candidate generation 先得到:
這裡 表示 candidate route record,而不是單一 24/72 cell。
因此:
8. Candidate route record
本文定義最小 route candidate:
其中:
- :target domain set;
- :full Runtime configuration;
- :executor or executor family;
- :representation bridge or bridge chain;
- :resource binding;
- :scheduling / ordering metadata;
- :composition contract reference。
這個 record 可以在未執行前存在。
因此:
9. Reachability:目前 Runtime 是否真的到得了
9.1 Runtime reachability
定義:
它表示 Agent/Runtime 在目前 control state 下,是否真正能取得並調用 route 所需的:
- executor;
- representation bridge;
- device;
- service;
- memory;
- network path;
- dataset;
- model;
- compiler/runtime support;
- required control interface。
因此:
9.2 Reachable set
定義:
它不是常數。
resource state:
改變時,reachable set 可能改變。
例如新增 GPU:
但 device failure、quota exhaustion、network partition、service revocation、model removal、bridge failure 亦可能造成:
因此:
這是從「動態技術可達性」研究回投到 GCM 的一般化版本。
10. Admissibility:做得到不代表合法
對 World boundary 、Foundation 與 constraints ,定義:
最低 admissibility obligations 可以包含:
因此:
一個 Runtime 可能技術上能寫某個 state、呼叫某個 solver 或轉換某種 representation,但 Foundation 不允許該 effect。
11. Authority:合法 operation 也不代表 caller 有權執行
依 Series-00,定義:
表示 Agent 在 scope 對 operation 具有 authority。
最小 authority profile:
因此:
11.1 Operation control contract
最新時空控制/管理研究提出 manager contract:target、scope、must-keep kernel、allowed modification、verification、rollback 與 permission 必須一起表達。GCM 將其抽象為一般 operation control contract:
其中:
- :target;
- :scope;
- :必須保持的 invariants;
- :允許 effects;
- :admissibility obligations;
- :verification obligations;
- :rollback / recovery obligations;
- :required authority classes。
因此 route candidate 中的 應引用一份 operation / composition contract,而不是只放一個自由文字 policy 名稱。
對 operation ,定義 required authority set:
再定義:
這允許一個 executor 在只有 Compute authority 時產生隔離 proposal,但若 operation 要把 proposal 寫入 canonical World,仍可額外要求 ModifyState 與 Commit authority。
因此:
11.2 Reachability 與 authority 互相獨立
可能:
但:
例如 Runtime 擁有一個 filesystem writer,但 caller 只有 read authority。
反過來也可能:
但:
例如 caller 合法擁有 GPU execution 權限,但 GPU 當下離線。
因此:
11.3 Router 不得自行提升 authority
對 ordinary routing operation:
其中 表示 authority 不得超過已持有或被明確授予的範圍。
因此:
AI planner、optimizer、scheduler、executor registry 都不能因「找到更有效的方法」就自行取得更深層 authority。
12. Pre-execution gate
把前述條件合併,定義:
安全候選集合為:
如果:
Runtime 不應假造一條 route。
它應進入 Defer、Refuse 或 Escalate。
13. Admissibility First,Optimization Second
假設 route policy 有 objective:
可代表 latency、cost、energy、fidelity loss、risk 等。
GCM 不允許:
直接繞過 legality。
合法的 optimization 是:
但即使沒有 ,Runtime 仍可以使用:
- deterministic rule;
- static priority;
- human-selected route;
- theorem-proved route;
- table lookup;
- planner;
- search;
- learned router;
- bandit;
- heuristic。
因此:
以及:
14. Local Executor Contract
每個 executor 必須暴露最小 contract:
其中:
- :supported configuration / operation capabilities;
- :input schema;
- :output schema;
- :preconditions;
- :possible effects;
- :executor-local invariants;
- :resource requirements;
- :cost envelope / model;
- :failure semantics;
- :minimum provenance semantics。
Executor contract 不是 executor implementation 本身。
因此:
GCM 允許 black-box executor,只要其 contract 足以支援 required validation。
15. Executor output 是 proposal,不是 commit
承接 Paper-01:
其中:
因此:
這使 speculative execution、parallel local solver、retry、rollback、reconciliation 與 global verification 都成為可能。
16. Representation Bridge 必須 typed
第一輪使用:
第二輪為避免和 World boundary 混淆,canonical notation 改為:
使用 partial map 是因為並非所有 source state 都有合法 target representation。
16.1 Bridge contract
最小 bridge contract:
其中:
- :source admissibility;
- :target guarantees;
- :必須保留的 invariants;
- :loss / error description;
- :reversibility class;
- :conversion cost;
- :failure semantics。
16.2 Lossless、lossy、unknown
若:
在 specified contract domain 上成立,可視為 lossless round trip。
更一般地:
表示有界 loss。
若連 error semantics 都未知:
就不能因「程式碼可以轉型」而宣稱 route semantically safe。
因此:
17. Bridge chain
跨多種 representation 時:
整條 chain 的合法性不是每段「能跑」的簡單 conjunction。
還必須檢查:
- intermediate type compatibility;
- accumulated loss;
- invariant preservation;
- provenance;
- cost;
- round-trip requirements;
- failure / rollback path。
因此:
18. Route graph:跨 domain routing 是一張圖,不是一條線
對一組 operations,可建立 route graph:
每個 vertex 可以代表:
- executor invocation;
- bridge;
- materialization request;
- verification stage;
- synchronization point;
- external service call。
edge 可以至少分成:
完整 causal / history edge typing 由 Paper-06 處理。
因此:
Scheduling 主要回答 when / where;GCM routing 還回答 what configuration、what law、what representation、what authority、what bridge 與 what commit obligations。
19. Global composition:Compose 不等於 Concatenate
即使 executor:
與:
各自成功,也不能直接推出:
在 World boundary 下合法。
可能存在:
- write/write conflict;
- resource conflict;
- invariant conflict;
- incompatible representation;
- noncommutative operation;
- domain overlap;
- stale read;
- incompatible local clocks;
- authority mismatch;
- Foundation-derived prohibition。
因此:
20. Reconciliation 與 global commit
本文不重新發明 Paper-01 的 commit semantics,而是把 route execution 接入既有 core。
Local proposals:
Reconciliation:
Global verification:
若通過:
否則:
仍是合法 outcome。
因此:
21. Committability 是 post-execution predicate
Addressability、reachability、admissibility、authority 多數可以在 execution 前判定或近似判定。
但 committability 可能取決於真正產生的 proposals。
定義:
因此:
這是 speculative / optimistic execution 可以存在的形式空間。
22. Route disposition 不只有 Execute
本文正式保留第一輪的五態 disposition:
22.1 Execute
存在可接受 route:
22.2 Defer
操作理論上可接受,但暫時:
- resource 不足;
- dependency 未完成;
- required bridge 尚未 materialize;
- external service unavailable;
- required evidence 未到齊。
Defer 不代表永久拒絕。
22.3 Refuse
存在 hard violation,例如:
- Foundation prohibition;
- authority failure;
- invariant violation;
- explicitly illegal bridge;
- disallowed effect。
22.4 Idle
目前沒有需要執行的 operation,或 policy 明確選擇不動作。
Idle 不是 failure。
22.5 Escalate
Runtime 無權自行決定,但存在更高 authority、human review、special verifier 或 explicit Foundation-governance path 可處理。
因此:
23. Configuration switching 也必須走 route contract
Paper-02 定義:
切換為:
Paper-03 補充:configuration switch 是一種 typed Runtime operation。
最少需要:
檢查:
- target configuration addressability;
- bridge availability;
- state migration legality;
- invariant preservation;
- authority;
- resource reachability;
- rollback path;
- history receipt。
因此:
24. Resource-aware routing
令 current resource state:
對 route ,resource cost 可以包含:
因此 global cost:
只把最快 local kernel 選出來,不保證 global runtime 最快。
25. Resource reachability 與 resource optimization 必須分離
如果 GPU memory 不足:
這不是「GPU route 分數比較差」。
它是 route 不在 current reachable set。
因此:
同理,authority failure 也不能被 performance score 抵消。
26. Asynchronous routing,但 Global 不等於 Global Barrier
不同 domain 可以具有不同 execution cadence:
且:
這裡 是 scheduling / ordering metadata,不宣稱是 physical time。
因此:
Runtime 可以採:
- strong barrier;
- dependency-triggered execution;
- bounded staleness;
- causal ordering;
- batch commit;
- asynchronous local progress;
- event-driven reconciliation。
Paper-04 將正式區分 World evolution、Runtime clock、Observer time、commit order 與 materialization/resolution semantics。
27. Observer-aware routing,但 Observer 不持有 World
Observer request 可以影響:
- requested projection;
- requested output format;
- observer resolution;
- query scope;
- priority;
- presentation materialization。
但:
如果 Observer 只發出:
或:
operation,Router 不得偷偷將其升格成:
因此:
28. AI-native Router 的正確位置
AI 可以作為 candidate generator、ranker、planner 或 explanation generator。
例如:
但 AI output 只是 proposal。
正式流程:
因此:
AI 也不得自行修改:
29. Foundation revision 不屬 ordinary routing
若 operation type 為:
則 ordinary Router 不應把它當一般 route 執行。
它必須轉交 explicit governance path:
最低要求:
- explicit revision intent;
- version bump;
- migration specification;
- compatibility analysis;
- authority proof;
- audit record;
- rollback / fallback policy;
- affected World-state classification。
因此:
30. Route receipt
Paper-03 定義 route receipt 最小欄位:
Paper-03 只要求 route provenance 足以 audit。
完整:
- partial-order history;
- causal edge;
- replay semantics;
- history quotient;
- compression;
- retention;
- Foundation lineage;
由 Paper-06 處理。
因此本文不再用 同時表示 route、receipt 或 archive status。
31. Full Runtime pipeline
第二輪 canonical pipeline 可寫成:
1. Parse / Type Operation
2. Resolve World Boundary and Domain Scope
3. Enumerate Addressable Configurations
4. Construct Candidate Routes
5. Check Current Reachability
6. Check Admissibility
7. Check Authority
8. Validate Executor / Bridge Contracts
9. Select Route Policy
10. Schedule / Order
11. Execute Local Executors
12. Produce Local Proposals
13. Reconcile Cross-Domain Effects
14. Verify Global Invariants
15. Commit / Reject / Rollback
16. Emit Route / Commit Receipts
17. Project / Materialize for Observers
注意:implementation 可以對無副作用的 pure checks 重新排序以降低成本。
但語義上:
32. 最小形式演算法
Input:
operation request omega
requester A
world state W_nu
runtime state Xi_nu
observer state O_nu
foundation F^(v)
constraints C_nu
resource state Q_nu
D = ResolveDomain(omega, W_nu)
K_addr = EnumerateAddressableRoutes(omega, D, Gamma_nu)
K_safe = {}
for zeta in K_addr:
if not Reachable(A, zeta, Xi_nu, Q_nu):
continue
if not Admissible(omega, zeta, W_nu, F^(v), C_nu):
continue
if not Authorized(A, omega, scope(omega)):
continue
if not ExecutorContractOK(zeta):
continue
if not BridgeOK(zeta):
continue
K_safe.add(zeta)
if K_safe is empty:
return Defer / Refuse / Escalate / Idle
zeta_star = SelectByPolicy(K_safe)
proposals = ExecuteAsProposals(zeta_star)
candidate = Reconcile(W_nu, proposals, C_nu)
if candidate is undefined:
EmitRejectReceipt()
return Reject / Retry / Escalate
if Verify(candidate, W_nu, F^(v), C_nu) == PASS:
W_(nu+1) = Commit(candidate)
EmitCommitReceipt()
else:
W_(nu+1) = W_nu
RollbackOrDiscard(proposals)
EmitRejectReceipt()
ProjectOrMaterialize(W_(nu+1), O_nu)
這個演算法不是唯一實作。
它只是最小 conformance skeleton。
33. Route policy 與 Foundation semantics 必須分離
Route policy:
可以改變:
- priority;
- heuristic;
- learned model;
- cost weights;
- cache strategy;
- placement;
- retry policy。
但:
因此 policy tuning:
不自動意味:
這一條對 AI-adaptive Runtime 特別重要。
34. Failure modes
34.1 Configuration thrashing
若 route 每個 commit 都切換 configuration:
可能造成 bridge / warmup / cache cost 大於收益。
可用 hysteresis、minimum residency 或 switch penalty。
34.2 Bridge explosion
多種 representation 兩兩直接轉換,可能出現:
bridge family。
需要 canonical intermediate representation、bridge graph planning 或 domain-specific hubs。
34.3 Reconciliation bottleneck
Local executor 很快,但:
此時增加 local parallelism 可能無法增加 global throughput。
34.4 Authority confusion
把「executor 存在」誤當成「caller 有權使用」,會造成 ambient authority 或 privilege escalation。
34.5 Foundation leakage
Router、AI planner 或 optimizer 因 local failure 自行修改 invariants / Foundation,會破壞 GCM 的 version boundary。
34.6 Stale reachability
Registry 認為 resource 存在,但 device / service 已失效。
因此 reachability 必須能被重新驗證,而不是永久 cache。
34.7 Hidden history cost
Router 若每次 decision 都掃描完整:
即使 active task 很少,也可能產生不可接受的 hidden cost。
Paper-05、06 將處理 bounded active support 與 history representation。
34.8 Observer-triggered recomputation
單純 zoom / inspect / query 導致 World solver 重跑,是 observation / computation leakage。
Paper-04 將正式處理。
34.9 Policy score laundering
將 hard violation 變成 weighted penalty,例如:
可能讓 optimizer 選出「便宜但違法」route。
因此 hard gate 不應被一般 weighted objective 稀釋。
35. Canonical invariants for Paper-03
本文新增或強化以下 invariants。
I-03-01 Addressability Separation
I-03-02 Reachability / Authority Separation
I-03-03 Hard-Gate Priority
I-03-04 Admissibility Before Optimization
I-03-05 Proposal / Commit Separation
I-03-06 Local Success Is Insufficient
I-03-07 Authority Non-Escalation
I-03-08 Foundation Constancy
Ordinary routing must preserve:
I-03-09 Bridge Explicitness
若 representation 改變:
則必須有 explicit bridge / proof obligation;不能只靠 implicit coercion。
I-03-10 Reachability Non-Monotonicity
I-03-11 Globality Does Not Imply Barrier
I-03-12 Observer Safety
36. 形式命題
命題 A:Candidate Insufficiency
若:
不能推出:
這是 Paper-02 與 Paper-03 的責任邊界。
命題 B:Can / May Independence
一般不存在:
因此任何將 capability matching 與 authorization 合併成單一布林的 Runtime,都可能喪失必要語義。
命題 C:Optimization Cannot Legalize
若:
則任何有限 objective improvement:
都不能推出:
命題 D:Route Success Does Not Entail Commit
即使:
且 executor 正常完成,也可能:
命題 E:Configuration Switching Is a Controlled Operation
不代表 switching 可以跳過 bridge、authority、verification 與 receipt。
命題 F:Dynamic Reachability Can Contract
若 current resource/capability set 縮小:
則可能:
所以 Runtime 不能假設 capability accumulation 永遠單調。
37. Reference Runtime 的最低模組
Paper-03 對未來 TW-02 建議至少以下模組:
Operation Type Registry
Domain Resolver
Configuration Registry
Executor Registry
Bridge Registry
Reachability Engine
Admissibility Validator
Authority Engine
Route Planner / Selector
Resource Manager
Scheduler
Proposal Collector
Reconciliation Engine
Global Verifier
Commit / Reject / Rollback Gate
Route Receipt Emitter
其中:
此分離對 AI-native Runtime 尤其重要。
38. 最小 API 契約
resolve_operation(request) -> typed_operation
resolve_domains(typed_operation, world_state) -> domain_set
enumerate_routes(operation, domain_set, registry) -> candidate_routes
check_reachability(agent, route, runtime_state, resources) -> result
check_admissibility(operation, route, foundation, constraints) -> result
check_authority(agent, operation, scope) -> result
validate_executor_contract(route) -> result
validate_bridge_contract(route) -> result
select_route(safe_routes, policy) -> route | disposition
execute_as_proposal(route, inputs) -> proposal_set
reconcile(world_state, proposal_set, constraints) -> candidate_state | conflict
verify(candidate_state, foundation, constraints) -> pass | fail
commit(candidate_state) -> new_world_state
rollback(proposal_set) -> rollback_result
emit_route_receipt(...) -> receipt_ref
這裡沒有要求 AI。
因此 deterministic MVP 完全可以實作 GCM。
39. 與 Paper-04 的邊界
Paper-03 使用:
- scheduling relation;
- local cadence;
- compute resolution field;
- materialization request;
- Observer context。
但不在本文定義其完整 temporal / spatial semantics。
Paper-04 將處理:
以及:
因此本文避免把 偷偷解讀為 physical time。
40. 與 Paper-05 的邊界
Paper-03 會查 resource reachability,但不完整處理:
- active horizon;
- dormant region;
- bounded active support;
- recursive expansion;
- eviction / pinning;
- resource envelope over unbounded Worlds。
這些由 Paper-05 處理。
41. 與 Paper-06 的邊界
Paper-03 會 emit route receipt,但不完整定義:
Paper-06 將處理:
- noncommutative history;
- typed receipt DAG;
- causal / execution / commit edge;
- replay;
- rollback lineage;
- history equivalence;
- retention / compression。
因此:
42. MVP 實驗設計
Experiment A — Addressable but Unreachable
註冊 GPU route,但 runtime 移除 GPU。
預期:
且不得 Execute。
Experiment B — Reachable but Unauthorized
executor 與 resource 都存在,但 caller 無 ModifyState authority。
預期:
結果為 Refuse 或 Escalate。
Experiment C — Authorized but Unreachable
caller 有 authority,但 resource offline。
預期 Defer,而不是 authority failure。
Experiment D — Illegal Bridge
continuous state 要切到 discrete representation,但缺少合法 bridge contract。
預期 route 被拒於 execution 前。
Experiment E — Lossy Bridge
建立有界 的 bridge,測試不同 invariant tolerance 下 route 是否可接受。
Experiment F — Local Success / Global Reject
兩個 executor 各自成功,但 proposal write/write conflict。
預期:
但:
Experiment G — Dynamic Configuration Switch
Runtime 在 deterministic / stochastic 或 continuous / discrete configuration 間切換,檢查 switch receipt、bridge 與 rollback。
Experiment H — AI Proposal Rejected by Validator
AI Router 提出 latency 最低 route,但該 route authority 不足。
預期 deterministic validator 拒絕。
Experiment I — Reachability Contraction
運行中撤除 accelerator 或 remote service。
驗證:
Experiment J — No Global Barrier
不同 domain asynchronous execution,在 dependency / reconciliation boundary 才同步。
驗證 global coherence 不要求每步全域 barrier。
43. 評估指標
MVP 不應只測 throughput。
至少測:
對 correctness-first reference implementation:
應比微小 throughput 增益更重要。
44. Open problems
- 應採 binary predicate、confidence interval、proof object 還是 multi-valued state?
- 如何在 stale distributed resource registry 下安全計算 reachability?
- authority delegation 應如何形式化 expiry、revocation、scope narrowing 與 provenance?
- learned Router 如何提供可驗證 candidate rationale,而不把 confidence 當 proof?
- bridge accumulated error 如何跨多 domain 傳播?
- 多 bridge path 是否需要最短路、最低 loss、最低 risk 或 proof-carrying route?
- executor contract 如何描述 probabilistic failure 與 nondeterministic effects?
- global reconciliation 何時可以 incremental,而不必 scan 全 World?
- authority check 與 reachability check 在 distributed Runtime 中如何避免 TOCTOU race?
- configuration switch 的 state migration 如何建立 formal bisimulation / refinement obligation?
- asynchronous domains 的 stale proposal 何時仍可 commit?
- route cache 的 validity 如何跟 Foundation version、resource epoch 與 authority revision 綁定?
- speculative execution 可否在無 commit authority 下進行?其 side effects 如何隔離?
- external service executor 的 contract 要如何處理 unverifiable black-box behavior?
- representation bridge 是否需要 proof-carrying metadata?
- route disposition 中 Defer 與 Escalate 的 policy boundary 如何標準化?
- Foundation revision 是否需要獨立 multi-party governance?
- route receipt 應保存多少 policy internals 才兼顧 audit 與隱私?
- multi-agent Router 如何避免 authority laundering?
- GCM Conformance Suite 應要求哪些 minimum hard-gate tests?
45. 本文的研究貢獻
本文不把既有 scheduler、access control、contract verification 或 transaction 概念重新命名為新理論。
本文的貢獻集中在以下整合:
45.1 Route lifecycle typing
這是一組 semantic gates,不宣稱 implementation 必須照同一函式呼叫順序執行所有 pure checks。
45.2 Capability 與 authority 分離
這使 GCM 的 control plane 不只是 scheduler。
45.3 Configuration address 與 route legality 分離
Paper-02 的 finite configuration basis 可以保持開放且可尋址,而不承擔全部 correctness semantics。
45.4 Local execution 與 World commit 分離
這把 heterogeneous execution、reconciliation、verification 與 rollback 放進同一 formal path。
45.5 Runtime reachability 的動態性
本文將「可達」從靜態 capability list 升級成 Runtime state-relative relation:
45.6 Typed bridge contract
representation change 不能再以 implicit conversion 偷渡,必須具有 explicit legality、invariant、loss、failure 與 provenance semantics。
45.7 Foundation governance boundary
Router 可以自適應,但:
46. 從第一輪到第二輪的關鍵升級
第一輪可概括為:
第二輪不直接延用此式,因為:
- 不能混同 commit index 與 physical time;
- 混合 resolution / materialization;
- routing output 不應只是一組配置值;
- authority 缺席;
- reachability 缺席;
- bridge contract 太弱;
- executor output 與 commit 邊界不足;
- Foundation version 未顯式。
第二輪因此改寫為 route relation:
若 disposition 為 Execute,才進一步產生:
因此 Dynamic Computational Routing 不再只是「挑一個 solver」。
它是:
47. 結論
Paper-02 讓 GCM 得到可尋址的 computational configuration space;Paper-03 則回答:
有了地址之後,Runtime 憑什麼走這條路?
答案不能只是一個 scheduler score。
真正的 route 必須同時面對:
因此:
但更重要的是:
GCM 的 Global Runtime 不是把不同計算方法混在一起就完成,而是要求異質 local computations 在指定 World boundary 中,經 explicit authority、contract、reconciliation 與 verification 後,才形成可追溯的 canonical commit。
這使下一篇 Paper-04 可以處理另一個長期被 Runtime 混寫的問題:
尤其當不同 domain、不同 observer、不同 resolution 與不同 clock 同時存在時,global computation 如何保持一致而不要求 full materialization 或 single global time。
參考文獻
[1] StarPU Project, “StarPU: A Unified Runtime System for Heterogeneous Multicore Architectures” and “Features,” Inria, current documentation, accessed 2026-08-24. https://starpu.gitlabpages.inria.fr/
[2] A. Boné, A. Aguirre, D. Álvarez, P. J. Martinez-Ferrer, and V. Beltran, “A task-based data-flow methodology for programming heterogeneous systems with multiple accelerator APIs,” Future Generation Computer Systems, vol. 180, 108383, 2026. https://doi.org/10.1016/j.future.2026.108383
[3] T. De Matteis, L. Gianinazzi, J. de Fine Licht, and T. Hoefler, “Streaming Task Graph Scheduling for Dataflow Architectures,” Proceedings of HPDC 2023, pp. 225--237, 2023. https://doi.org/10.1145/3588195.3592999
[4] J. Eker, J. Janneck, E. A. Lee, J. Liu, X. Liu, J. Ludvig, S. Sachs, and Y. Xiong, “Taming Heterogeneity: The Ptolemy Approach,” Proceedings of the IEEE, vol. 91, no. 1, pp. 127--144, 2003.
[5] Ptolemy Project, “Ptolemy II” and “Ptolemy II Domains,” UC Berkeley, current project documentation, accessed 2026-08-24. https://ptolemy.berkeley.edu/ptolemyII/
[6] Legion Programming System, “Privileges,” Stanford University, current documentation, accessed 2026-08-24. https://legion.stanford.edu/tutorial/privileges.html
[7] Legion Programming System, “Physical Regions,” Stanford University, current documentation, accessed 2026-08-24. https://legion.stanford.edu/tutorial/physical_regions.html
[8] Modelica Association Project FMI, Functional Mock-up Interface Specification 3.0.2, 2024-11-27. https://fmi-standard.org/docs/3.0.2/
[9] LLVM Project, “MLIR Dialect Conversion,” official documentation, accessed 2026-08-24. https://mlir.llvm.org/docs/DialectConversion/
[10] M. Althoff, G. Frehse, and A. Girard, “Set Propagation Techniques for Reachability Analysis,” Annual Review of Control, Robotics, and Autonomous Systems, vol. 4, pp. 369--395, 2021. https://doi.org/10.1146/annurev-control-071420-081941
[11] X. Tan, A. Papachristodoulou, and D. V. Dimarogonas, “A contract negotiation scheme for safety verification of interconnected systems,” European Journal of Control, vol. 80, Part A, 101053, 2024. https://doi.org/10.1016/j.ejcon.2024.101053
[12] D. Melicher, Y. Shi, A. Potanin, and J. Aldrich, “A Capability-Based Module System for Authority Control,” in 31st European Conference on Object-Oriented Programming (ECOOP 2017), LIPIcs, vol. 74, Article 20, pp. 20:1--20:27, 2017. https://doi.org/10.4230/LIPIcs.ECOOP.2017.20
[13] J. Kramer and J. Magee, “Dynamic Configuration for Distributed Systems,” IEEE Transactions on Software Engineering, vol. 11, no. 4, pp. 424--436, 1985.
Canonical publication note
本文是 Global Computation Methodology Series 的正式 Paper-03 v0.2。本文中的 route / executor / bridge / authority semantics 應與 Series-00 v0.2、Paper-01 v0.2 與 Paper-02 v0.2 一致。後續若調整 route schema、authority types 或 bridge contracts,必須透過 explicit versioned specification 更新,不得以 ordinary Runtime policy change 偷偷修改 Foundation semantics。正式 source 必須保持 UTF-8 Markdown,數學只使用 $...$ 與 $$...$$ canonical delimiters。