計算不等於觀察 v0.2
全域演化、局部物化、解析度相對計算與多時序投影
Computation Is Not Observation: Global Evolution, Local Materialization, Resolution-Relative Computation, and Multi-Order Projection
- 系列:Global Computation Methodology Series
- 文件編號:Paper-04
- 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、Paper-03 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
Global Computation Methodology(GCM)第一輪已提出:
然而,若此命題只停留在「UI 不等於後端」的工程直覺,仍不足以支撐 heterogeneous Runtime。真正需要形式化的是:canonical World state、Runtime control state、Observer state、active compute support、materialized representation、projection output、compute resolution、observer resolution、physical scale、domain-local clock、Runtime scheduling order、commit order 與 history order,究竟如何彼此區分,又如何合法耦合。
本文將 Paper-01 的 state-plane separation 與 Paper-03 的 typed operation / route contract 向 read-side semantics 推進。本文令 表示指定 Foundation version 下第 個 canonical committed World-state presentation, 表示 Runtime control state, 表示 Observer state。純 observation transaction 可寫為:
其中允許 projection cache、materialization cache、viewport、focus 或 observer-local metadata 改變,因此可以有:
但若 request 未被 explicit typed 為 World intervention,則必須保持:
本文進一步將「未觀察」拆為 epistemically hidden、unmaterialized、resolution-compressed、access-restricted、stale、deferred 與 physically unobservable 等不同原因,指出 POMDP / partial-observation verification 所處理的 epistemic uncertainty,只是 GCM visibility semantics 的一個子類。本文同時區分 compute resolution 、observer resolution 、materialization 與 domain-specific spacetime scale :
Resolution 不被假定為單一線性 scalar;本文以 typed preorder 表示不同 representation / fidelity requirement 的 refinement 關係。這使 high-fidelity hidden computation 與 coarse observation、high-resolution observation 與 cached / reconstructed representation、以及 domain-relative adaptive computation可以並存,而不必複製 canonical World。
本文亦將第一輪使用的單一 拆解。GCM 不把 commit index 、Runtime scheduling relation 、World/domain clock 、Observer timestamp 、presentation freshness 與 history partial order 偷換成同一個「時間」。因此:
且:
本文對 POMDP / partial observability、materialized views、adaptive mesh refinement、variable / multi-resolution modeling、computational steering 與 FMI clocked/scheduled execution 做公平定位。GCM 不宣稱發明 partial observation、adaptive resolution、materialization 或 multi-clock execution;本文的研究主張是將它們放入同一個 World-relative Runtime semantics 中,並建立 read-side projection、representation realization 與 World mutation 之間的 typed boundary。
關鍵詞
Global Computation Methodology;observation;materialization;projection;partial observability;compute resolution;observer resolution;multi-resolution modeling;adaptive resolution;World state;Runtime state;Observer state;multi-clock;commit order;read-side semantics
1. 問題設定:看見世界,不等於世界因為被看見才存在
對小型互動程式而言,工程流程常被簡化為:
state
↓
render
↓
user sees state
在這種情況下,「rendered state」與「system state」可能短暫看起來幾乎等價。
但對下列系統,這種等價會迅速失效:
- heterogeneous simulation;
- recursive World;
- large graph / database Runtime;
- AI-native multi-agent systems;
- distributed simulation;
- multi-resolution numerical computation;
- digital twins;
- event-sourced systems;
- multi-user virtual worlds;
- partially materialized knowledge systems。
更合理的流程通常接近:
World / committed state
↓
heterogeneous evolution
↓
reconcile / verify / commit
↓
Runtime representation support
↓
projection / filtering / aggregation
↓
materialized presentation
↓
Observer
如果把最後幾層誤認成 World 本身,就會出現一組常見錯誤:
- 切換 viewport 被當成 World transition;
- zoom in 被當成「創造」細節;
- zoom out 被當成「刪除」細節;
- hidden state 因沒有 render 而停止 canonical evolution;
- cache eviction 被當成 entity deletion;
- 同一 World 被不同 Observer 重複複製;
- UI frame rate 反過來決定 World ontology;
- presentation timestamp 被錯當 physical time;
- stale projection 被錯當 current World;
- query / observation request 被偷偷升格成 state mutation。
本文因此不只主張「前端與後端分離」,而是建立一組 typed semantic layers。
2. 本文不主張什麼
為避免過度延伸,先固定邊界。
本文不主張:
- 所有 World 都具有低成本精確 projection;
- partial observation 可以無損還原 hidden state;
- coarse representation 一定可以從 fine representation 唯一導出;
- fine representation 一定比 coarse representation「更真」;
- 所有 resolution 都能排成單一線性尺度;
- 所有未 materialize 的細節都已經以 full microstate 形式存在;
- Observer 永遠不能影響 World;
- computational steering 不存在合法的觀察—介入閉環;
- Global Computation 需要 global clock;
- Domain 必然是 physical spatial region;
- materialized view、AMR、POMDP、MRM 或 scheduled execution 是 GCM 首創;
- GCM 的「Observer」等同控制理論中的 state observer / estimator。
GCM 的主張更窄:
對 World、Runtime、Observer、representation 與 ordering semantics 進行 typed separation,並要求跨層作用必須 explicit。
3. 既有研究與 GCM 的位置
3.1 Partial observability 與 POMDP
POMDP 長期研究 agent 在不能完整取得 environment state 時的決策問題。Kaelbling、Littman 與 Cassandra 系統化描述 stochastic partially observable domains;後續研究亦處理 belief state、verification、controller synthesis 與 dense-time partially observable probabilistic systems。
GCM 接受其核心事實:
但 GCM 不把所有「看不到」都解釋成 epistemic uncertainty。
一個 domain 可能不可見,只因:
- 沒有 materialize;
- 解析度被壓縮;
- access policy 禁止;
- view intentionally filters;
- Runtime 延遲;
- bandwidth budget;
- representation 尚未建立;
- physically unsensed;
- epistemically unknown。
因此 partial observability 是本文的重要 prior art,但不是 visibility-cause taxonomy 的全部。
3.2 Programming under partial observability
Atkinson 與 Carbin 的 belief programming 將 partial observations、environment model 與 belief-state reasoning 帶入 programming methodology,並建立 Epistemic Hoare Logic。
GCM 與此方向交集在於:Runtime 應知道 observation 與 hidden state 的語義差異。
差異在於,本文更關注:
3.3 Materialized views
Database research 已長期研究 materialized view selection、maintenance、refresh、incremental recomputation 與 eviction。Gupta 與 Mumick 的經典 survey 已建立 materialized-view maintenance 的完整問題分類;後續甚至以 machine learning / reinforcement learning 選擇 opportunistic materialization。
GCM 借用的是一般工程洞見:
derived representation 可以被持久化,也可以不被持久化;是否持久化不等於 base state 是否存在。
但 GCM 的 materialization 範圍更廣,可包含 scene representation、cached graph expansion、compiled local structure、projection artifact 或 interactive view,不只 relational database view。
3.4 Adaptive mesh refinement
Berger 與 Oliger 的 adaptive mesh refinement 已證明高解析度 numerical support 不必均勻覆蓋整個 computational domain;refinement 可以依 local error dynamically activate / remove,且可形成遞歸細化結構。
本文不把 adaptive computation 當新事物,而是抽象其結構性教訓:
3.5 Variable / multi-resolution modeling
Davis、Bigelow、Zeigler 等人的 variable / multi-resolution modeling 研究長期處理同一問題的不同 resolution models、integrated model families、cross-resolution consistency 與 model validity。近期 review 仍將 multiple-resolution modeling 視為 distributed simulation 的重要問題。
GCM 因此不宣稱「同一 World 可以有多解析度 representation」是新發現。本文的新增義務是把 compute resolution、observer resolution、materialization 與 physical scale 分離,並將其接回 World / Runtime / Observer typed states。
3.6 Computational steering
Computational steering 已研究 simulation、visualization 與 user intervention 的互動閉環。這正好證明「觀察介面」可以合法地包含 control action。
GCM 的要求不是禁止 steering,而是:
同一 UI 可以同時提供兩者,但 operation type、authority、effects、verification 與 commit path 必須分開。
3.7 Multi-clock / scheduled execution
FMI 3.0.2 已正式提供 Clocks、model partitions 與 Scheduled Execution,使 external scheduler 可以控制 partition activation;不同 clocks 可以表達不同 event / time semantics。
因此 GCM 不把「異質 clock domain」視為首創。本文只要求:不要把 Runtime scheduling order、World-model time、Observer presentation time 與 commit index 壓成同一個未型別化 。
4. Canonical state planes
承接 Paper-01,GCM 第二輪固定:
注意這裡故意使用三種 index:
- :World commit / version index;
- :Runtime-control revision index;
- :Observer-state revision index。
它們不宣稱同步,也不宣稱是 physical time。
因此:
數值上偶爾相等沒有語義意義。
5. Read-side observation transaction
令 observation request 為:
其中:
- :requesting observer / agent;
- :requested scope;
- :projection contract;
- :observer-side resolution request;
- :text / graph / image / numerical / symbolic / other representation mode;
- :freshness requirement;
- :provenance / approximation metadata requirement。
純 observation transaction 定義為:
其核心 invariant:
但允許:
例如建立 cache、materialized view、index 或 projection artifact;也允許:
例如改變 focus、viewport、selected layer 或 observer-local query context。
這是本文最重要的形式分離之一。
6. Observer operation 與 World operation
Observer-side operation:
例子包括:
- zoom;
- pan;
- focus;
- filter;
- layer toggle;
- sort;
- change projection modality;
- change history window;
- request finer presentation;
- change local annotation。
World operation 則必須走 Paper-03 的 typed route / commit path:
注意這裡使用 ,因為 local operation 本身仍只是 proposal;真正 必須經 reconciliation、verification 與 commit。
因此:
同一個按鈕、gesture、API call 或自然語言 request 可以被 UI 接收,但 Runtime 必須先判斷 operation type。
7. Observation 可以觸發 Runtime work,但不能因此偷改 World
重要邊界不是「觀察絕不能導致任何計算」。
一個 observation request 可能需要:
- query planning;
- decompression;
- index lookup;
- local representation conversion;
- cache fill;
- lazy materialization;
- projection computation;
- aggregation;
- rendering;
- permission check;
- provenance lookup。
所以:
真正的約束是:
若觀察要求的 representation 不存在,Runtime 可以建立 representation support;但若建立它必須改變 canonical World semantics,就必須轉成 explicit World operation,而不能留在 read-side transaction 中。
8. Projection 的語義
定義 semantic projection family:
對 observation request :
是 semantic projected content;它不必已經被 physical / visual / cached representation 實現。
最終 presentation 可以寫成:
因此本文將:
這個分界可避免「算出該看到什麼」與「建立讓 Observer 看到的 artifact」混成同一件事。
9. Projection 通常不是 injective
對兩個不同 canonical states:
完全可能:
因此:
這可由:
- hidden transition;
- filtered field;
- sub-resolution dynamics;
- invariant-preserving movement;
- equal aggregate;
- stale view;
- information loss;
- observer scope;
- identical endpoint but different history;
造成。
所以:
這亦為 Paper-06 的 history semantics 留下必要接口。
10. 「未觀察」需要 reason typing
令 visibility reason 為:
至少可區分:
這建立:
其中 AccessRestricted 的權限判定由 Paper-03 authority model 負責;Paper-04 只要求 observation receipt 不應把 denial、absence 與 epistemic ignorance 混為同一狀態。
11. Materialization 的 GCM 定義
本文將 materialization 定義為:
將某個 semantic object / projection / computationally required structure,實現為目前 Runtime 可直接使用或 presentation pipeline 可直接消費的 representation support。
記:
表示在 Runtime revision ,object 於 resolution / contract context 下存在某種 materialized realization。
這不是說 materialization 等於 persistent storage;它可以是:
- in-memory cache;
- GPU buffer;
- expanded graph neighborhood;
- AST;
- rendered scene node;
- materialized database view;
- compiled kernel representation;
- temporary local mesh;
- serialized projection artifact。
12. Materialization 不等於 existence
若 object 在 canonical state / dependency structure 中具有合法 semantic existence:
不能因:
就推出:
因此:
反過來,一個 materialized artifact 也不一定就是 current canonical state;它可能是:
- stale;
- approximate;
- speculative;
- observer-specific;
- derived;
- cached from older World version。
所以:
13. Materialization 不等於 computation start
第一輪核心命題保留並升級:
一個尚未以 fine representation materialize 的 domain,仍可能透過:
- aggregate state;
- sufficient statistic;
- low-resolution model;
- checkpoint;
- seed;
- scheduled event;
- dependency edge;
- compressed latent state;
- transition summary;
- symbolic constraint;
參與 canonical computation。
因此:
Paper-05 將進一步處理 dormant / active support lifecycle;本文只建立語義分界。
14. Active compute support、materialized representation 與 Observer output
令:
三者可以部分重疊,但不等價:
例子:
- hidden high-fidelity solver 正在 active compute,但沒有 UI materialization;
- cached scene 已 materialize,但 underlying solver 暫時 dormant;
- Observer 只看到 aggregate chart,雖然 fine simulation 正在 active;
- Observer 看到 stale cached representation,而 canonical World 已前進。
這是 04 與 05 的核心接口。
15. Compute resolution 與 Observer resolution
第二輪 canonical namespace 固定:
對 domain family ,可定義:
以及對 Observer state:
一般情況:
例如:
- high-fidelity compute + coarse dashboard;
- coarse predictive model + high-resolution visualization of interpolated data;
- local fine compute + global coarse projection;
- multi-resolution compute + single summary view。
16. Resolution 不應預設為單一 scalar
第一輪用 直觀表示 resolution,但第二輪不再假定所有 resolution 都能排成:
更一般地,令:
與:
為 typed resolution preorders。
可依 contract 表示「 至少在指定 fidelity dimensions 上不比 粗」。
但若兩個 resolution profiles 強調不同維度,它們可以不可比較:
例如一個 representation 具有高 temporal resolution 但低 spatial resolution,另一個相反。
因此:
17. Resolution refinement 不等於 World mutation
Observer zoom:
可以同時保持:
Compute refinement:
亦不必改變 World primitive ;它可能只改變 Runtime 如何近似、求解或 representation-bind 同一 World semantics。
若 refinement 會改變 canonical World interpretation,則它不再是 ordinary compute-resolution tuning,而必須提升到 rule / Foundation revision。
所以:
18. Physical / spacetime scale 不是 GCM resolution
對具有 physical spacetime binding 的 World,可另外定義:
但:
例如將 simulation mesh 細化:
不代表真實物理尺度本身改變:
同理,Observer zoom 也不代表 physical spacetime 被縮放。
這條分界對任何將 GCM 用於物理模擬、數位孿生或時空研究的 implementation 都是必要的。
19. Domain 不等於 physical space
承接 Series-00:
是 typed computational / semantic / operational scope。
因此:
Domain 可以是:
- database shard;
- agent subsystem;
- graph neighborhood;
- compiler component;
- task scope;
- semantic region;
- numerical spatial patch;
- physical region。
只有當 World ontology 明確提供 spacetime binding,才定義:
因此 DGW geometry 是一種 executable realization,不是 GCM 的 necessary ontology。
20. Multi-resolution World 不等於多份 World
若同一 canonical World state 具有多個 representation levels:
不需要推出存在:
作為彼此獨立的 canonical Worlds。
因此:
當然,某些 application 可能真的維護 multiple hypotheses / branches / replicas;但那是另外的 World-state semantics,不應由 resolution 自動推出。
21. Cross-resolution mapping 可能是 partial / lossy
令:
一般不保證:
也不保證 coarse representation 唯一決定 fine state。
因此 cross-resolution conversion 必須攜帶:
- loss class;
- approximation metadata;
- valid scope;
- invariant preservation;
- provenance;
- uncertainty / ambiguity。
Paper-03 的 typed representation bridge 提供一般 bridge contract;Paper-04 則限定 resolution-specific semantics。
22. Local Observation 不推出 Local-only Computation
若 Observer 只要求:
則:
但這不能推出:
的 observable state 可能依賴:
- remote constraints;
- hidden domains;
- global normalization;
- shared resources;
- delayed causal chains;
- cross-domain reconciliation;
- history state;
- global invariants。
因此第一輪 invariant 保留:
23. Observer-visible all 不等於 World-global
令:
表示 Observer 在其 view contract 中看見「全部」。
這仍不等於:
因為:
- Observer scope 可能小於 World boundary;
- view 可能 aggregate hidden structure;
- inaccessible fields 可能不存在於 presentation;
- materialized support 可能只覆蓋 selected representation;
- Observer 自己甚至不知道被隱藏了什麼。
所以:
UI 的「show all」不是理論上的 Global Computation。
24. 多 Observer 是常態,不是例外
令:
同一 可產生:
其中每個 Observer 可有不同:
- scope;
- access;
- resolution;
- freshness requirement;
- modality;
- focus;
- history window;
- approximation tolerance。
並且:
仍然可以來自同一:
因此 multi-user、human/AI co-observation、multi-agent monitoring 都不要求每個 Observer 擁有自己的 canonical World clone。
25. Observation request 與 authority
Observation 本身也可能有 authority requirement,例如:
但本文遵守 Paper-03:
同理:
如果某 Observer 有權看 high-resolution projection,不代表它有權要求 canonical World 以更高 resolution 重新求解;若那個 request 需要 expensive compute 或 World-affecting intervention,必須另走 route contract。
26. Computational steering 的 typed 分解
一個合法的 steering loop 可以是:
這裡 observation 與 intervention 當然可以形成閉環,但它們不是同一 operation。
所以:
這一分界允許 interactive simulation、human-in-the-loop control、AI-assisted steering,同時保留 operation auditability。
27. 從單一 退出:World evolution 與 Runtime ordering
第一輪常寫:
第二輪保留其直觀 lineage,但 canonical writing 改為:
是 commit/version index,而非預設 physical time。
對 domain ,若 World model 有自己的 clock / temporal coordinate,應另寫:
Runtime scheduling 使用:
Observer presentation 可有:
history relation 由 Paper-06 定義:
因此:
28. Global coherence 不需要 global clock
不同 domains 可以具有:
或:
只要跨-domain contracts、causal constraints、reconciliation 與 commit semantics 能維持指定 World boundary 的 coherence,就不要求 single global barrier。
因此:
也因此:
29. Scheduling order 不等於 physical time
若 Runtime 執行:
只表示 scheduling relation / dependency order;它不自動推出:
同樣,serialization order、priority order、batch order 都不能直接解釋成 physical causality。
因此:
這對 distributed simulation、co-simulation、event-driven Runtime 與 replay 尤其重要。
30. Observer time 也不是 World time
Observer receipt 可能具有:
- request time;
- projection start;
- projection completion;
- display time;
- based-on World version;
- source model time;
- freshness window。
例如一個 view 在 wall-clock 12:00 顯示的,可能是:
的 projection。
所以:
沒有 typed timestamp,就無法可靠判斷「我現在看到的是什麼時候的世界」。
31. Projection freshness
定義 projection freshness metadata:
其中:
注意:
與:
不是同一件事。
一個 projection 可以是 current-but-approximate,也可以是 exact-but-stale。
32. Observation receipt
每個可審計 observation 可產生:
這回答:
「這個 Observer 到底看到了哪個 World version、用什麼 resolution、哪些欄位被壓縮或遮蔽、這個 view 是否 stale?」
但 observation receipt 仍不等於 full World history。
Paper-06 會把它掛入更完整的 provenance / history graph。
33. Projection cost
令:
表示 observation / projection cost。
本文不宣稱所有 World 都能做到低成本 projection,但提出工程設計目標:
更具體地,可要求在特定 class 中存在:
而不是必然:
是否能成立取決於 World representation、index、summary、cache、dependency structure 與 Paper-05 的 active-support policy。
34. Projection boundedness 不是免費得到的
語義分離正確,不代表 implementation 自動有效率。
一個 Runtime 完全可能形式上正確地維持 與 分離,卻仍每次 observation 都:
- traverse entire recursive World;
- rebuild full scene graph;
- expand all ancestors;
- recompute all hidden summaries;
- serialize everything。
因此:
這與 Series-00 的:
一致。
35. Observer-driven materialization policy
Materialization 可以被 Observer demand 影響:
但:
Runtime 可以:
- refuse;
- defer;
- return coarse view;
- return stale-but-marked cache;
- ask for authority / budget escalation;
- schedule background-safe representation work;
- return partial result。
這裡的 disposition 與 Paper-03 route semantics 一致。
36. Compute-resolution adaptation 可以 Observer-aware,但不能 Observer-owned
Observer demand 可以成為 compute-resolution adaptation 的一個輸入,例如:
但 不是唯一因子,也不自動擁有 authority。
因此:
AMR 的 refinement criterion 可以是 local error;database materialization 可以依 query workload;AI Runtime 可以依 predicted need。GCM 只要求這些 policy 與 World semantics 分層。
37. 「Compute Globally, Observe Selectively」的第二輪精確化
第一輪 slogan:
第二輪必須避免誤讀。
它不表示:
每個 domain、每個 microstate、每個 resolution 都永遠 full compute。
它表示:
指定 World boundary 的 dependency、constraints、cross-domain effects、commit semantics 與 provenance 由 global coherent Runtime 管理;Observer 只 materialize / project 其 contract 所需部分。
更精確地:
38. Hidden computation 與 visible stasis
若:
仍可能有:
甚至可能:
但 history 不同:
例如 reversible / canceling operation、loop、proposal-reject cycle 或 hidden transaction。
因此「畫面沒變」不是「沒有 computation」的證據。
39. Visible change 也不一定是 World change
反過來:
也不推出:
因為可能只是:
- zoom;
- projection policy change;
- color mapping;
- sort order;
- history window;
- modality switch;
- cache refresh;
- new derived statistic;
- different access view。
所以:
這是 Observer / World separation 的另一半。
40. Read-side consistency classes
對 observation request,可依需求選擇 consistency class:
例如 safety-critical query 可能要求:
而 dashboard 只要求 bounded staleness。
這些是 read-side contracts,不應被偷換成 World semantics。
41. Observation consistency 與 global commit consistency 不同
Paper-01 / 03 的 global commit consistency 決定:
哪些 proposals 可以成為 canonical ?
Paper-04 的 read-side consistency 決定:
Observer 看到的 projection 與哪個 committed / approximate / speculative state 有什麼關係?
因此:
一個 World commit 可以完全合法,但 Observer view 暫時 stale;反之,一個 presentation 也可能看起來 internally consistent,卻不是 canonical committed state。
42. 最小 Projection Contract
本文建議 Reference Runtime 至少暴露:
這使 projection 不只是一個任意 UI callback,而是一個可驗證 contract。
43. 最小 Materialization Contract
最小 materialization contract:
Paper-05 將擴充 lifecycle、pin / evict / recompute 與 active horizon;本文只要求 materialized artifact 知道自己「代表什麼、來自哪裡、現在還新不新」。
44. 最小 Observer API
Reference Runtime 可以提供概念 API:
observe(request) -> projection_receipt
materialize(request) -> materialization_receipt
refresh(view_id) -> projection_receipt
inspect_provenance(view_id) -> evidence
change_observer_state(observer_patch) -> observer_receipt
propose_intervention(operation) -> route_request
特別注意:
observe(...)
與:
propose_intervention(...)
不是同一 endpoint 的隱式 mode。
45. Paper-04 Canonical Invariants
I-04-01 Computation / Observation / Materialization Separation
I-04-02 Read-side World Constancy
若 operation 僅為 typed observation:
I-04-03 Runtime Work Is Allowed
I-04-04 Materialization / Existence Separation
I-04-05 Materialization / Computation-Start Separation
I-04-06 Local Observation Insufficiency
I-04-07 Resolution Separation
I-04-08 Resolution Is Typed
I-04-09 Domain / Physical Space Separation
I-04-10 Global Coherence / Global Clock Separation
I-04-11 Temporal-role Separation
I-04-12 Visible Equality Is Insufficient
I-04-13 Visible Change Is Insufficient
I-04-14 Observation Authority Is Non-Transitive to Mutation
I-04-15 Semantic Separation Does Not Guarantee Cheap Projection
46. 形式命題
命題 A:Pure Observation Non-Mutation
若 被 type checker 判定為 pure observation,且所有 internal support operations 的 allowed effects 僅包含 與 ,則 successful observation transaction 不改變 canonical World state:
命題 B:Projection Non-Injectivity
若 不是 injective,則存在:
而:
故 observation equality 不足以證明 World equality。
命題 C:Resolution Independence
存在合法 Runtime,使:
而仍滿足 projection contract 與 World invariants。
命題 D:Materialization Independence
存在 object ,使:
且:
因此 semantic existence 與 active materialization 可分離。
命題 E:Multi-clock Global Coherence
存在 domains ,使:
且 Runtime 仍可透過 typed coupling / reconciliation / commit semantics 維持:
命題 F:Observer-only Visual Change
存在:
而:
使:
故 visible change 不足以推出 World change。
47. Reference Runtime MVP 實驗
Experiment A — Zoom Without World Mutation
固定 ,連續改變:
要求:
允許 與 。
Experiment B — Two Observers, One World
同一 建立兩個不同 scope / resolution observers:
驗證沒有建立兩份 canonical World。
Experiment C — Hidden World Update
執行合法 World commit,使 hidden domain 改變,但固定 projection 無可見變化:
Experiment D — Materialize Without World Mutation
建立新的 representation cache:
同時:
Experiment E — Compute / Observe Resolution Mismatch
令:
與另一 case:
要求 receipt 正確標記 aggregation / interpolation / approximation。
Experiment F — Stale Projection
讓 World head 前進到 ,Observer 仍顯示基於 的 cache。
要求:
且不能偽裝成 current World。
Experiment G — Same Projection, Different World
構造 但:
驗證 Runtime 不用 projection equality 合併 canonical states。
Experiment H — Non-spatial Domain
以 database shard、agent subsystem 或 graph scope 作為 ,驗證 projection / resolution API 不要求 spatial coordinates。
Experiment I — Multi-clock / Multi-order Separation
建立:
不同的測試系統,驗證 serialization / display time 不會被當成 physical time。
Experiment J — Projection Cost Regression
增加 dormant World depth,但固定 visible support,測量:
若成本隨 dormant depth 不必要地線性爆炸,標記為 implementation regression,而不是語義必然。
48. 評估指標
建議 MVP 至少記錄:
- pure observation 的 World-mutation violations;
- materialization cache hit / miss;
- projection latency;
- projection bytes / nodes / records touched;
- visible-support size;
- dormant-depth sensitivity;
- freshness lag;
- approximation status accuracy;
- unauthorized observation rejection;
- observation / intervention misclassification count;
- resolution-conversion loss metadata completeness;
- multi-observer canonical-state duplication;
- stale-view mislabel count;
- projection receipt completeness。
49. Failure modes
49.1 Observer-triggered World mutation
Zoom、pan、inspect、refresh 直接推進 canonical World。
49.2 Materialization-as-existence fallacy
cache / scene node 被 evict 後,系統誤判 entity 已不存在。
49.3 Resolution laundering
將 interpolated / reconstructed presentation 說成 high-fidelity canonical compute。
49.4 Timestamp laundering
把 display time、wall-clock、simulation time、commit order 混成單一 timestamp。
49.5 Global-view fallacy
Observer 看見「全部畫面」就宣稱掌握 global World state。
49.6 Hidden-state starvation
沒有被觀察的 domain 因 UI focus 而停止必要 evolution。
49.7 Full-materialization trap
任何 local query 都遞歸 materialize entire World。
49.8 Stale-cache masquerading
舊 view 沒有 freshness metadata,被誤認為 current state。
49.9 Observer-authority escalation
read permission 被偷偷提升成 compute / modify / commit permission。
49.10 Geometry leakage
因 DGW demonstration 使用 geometry,就把所有 GCM domains 假設成 spatial regions。
50. 與 Paper-05 的邊界
本文定義:
- materialization semantics;
- active support / materialization / projection 的分離;
- Observer-demanded representation;
- projection cost interface。
但不完整處理:
- active horizon ;
- dormant lifecycle;
- pin / evict / recompute;
- resource envelope;
- bounded active support;
- unbounded recursive expansion;
- budget-relative realizability。
這些由 Paper-05 正式處理。
51. 與 Paper-06 的邊界
本文定義:
- observation receipt;
- base World version;
- freshness;
- visible endpoint inequality / equality 的不足性。
但不完整處理:
- history DAG;
- causal order;
- execution order;
- commit order;
- replay;
- rollback lineage;
- history equivalence;
- history compression。
這些由 Paper-06 正式處理。
52. Open problems
- Resolution preorder 應如何在不同 domain 間組合?
- coarse / fine representations 的 semantic equivalence 應採 bisimulation、approximate simulation、error bound 還是 application-specific contract?
- projection contract 的 minimal sufficient metadata 是什麼?
- materialized artifact 的 freshness / invalidation 能否與 Paper-06 receipt DAG 統一?
- Observer query 是否可以在不暴露 hidden canonical state 的情況下提供可驗證證明?
- access-restricted observation 如何與 zero-knowledge / privacy-preserving computation 接軌?
- multi-observer concurrent materialization 如何避免 cache duplication 與 priority inversion?
- observer-driven adaptive resolution 何時會造成 thrashing?
- projection boundedness 的充分條件是什麼?
- 在無限 / recursive World 中,哪些 aggregate summaries 足以維持 local projection correctness?
- multi-clock domain 的 read consistency 如何與 distributed snapshots、causal consistency 接軌?
- speculative projection 在 commit reject 後應如何撤銷?
- representation bridge 的 approximation error 如何沿 projection chain 累積?
- physical World 中 與 的對應何時可以被理論保證?
53. 本文的研究貢獻
本文的研究貢獻不在於發明 partial observability、adaptive resolution、materialized views 或 computational steering,而在於將第一輪 GCM 的直觀分離升級為可供 Runtime / conformance test 使用的 typed semantics:
53.1 Read-side transaction semantics
正式建立:
53.2 Projection / realization separation
53.3 Visibility-cause typing
將 epistemic hidden、unmaterialized、compressed、restricted、stale 等原因分開。
53.4 Resolution typed separation
53.5 Multi-order temporal separation
53.6 Observer / intervention boundary
保留 computational steering,但要求 observe 與 intervene 走不同 typed operations。
53.7 Multi-observer canonicality
多個 Observer 可以共享一個 canonical World,而不需要由 presentation 反向創造多份 World。
54. 從第一輪到第二輪的關鍵升級
第一輪主要寫:
第二輪不否定這個直觀式,而是把其中混合的角色拆開。
新版 canonical form 更接近:
並明確聲明:
因此第一輪的 與 被視為 compact notation lineage,而不是第二輪 canonical namespace。
55. 結論
Global Computation 的核心不是「所有地方都同時算」,也不是「Observer 看哪裡,世界才在哪裡存在」。
一個成熟 Runtime 必須能同時容納:
- globally coherent dependencies;
- local / heterogeneous computation;
- selective materialization;
- selective observation;
- multi-resolution representations;
- multiple observers;
- asynchronous domains;
- stale / approximate / speculative views;
- explicit authority;
- canonical commit semantics。
因此本文最終固定:
並進一步得到:
以及:
可以共同成立。
這使 GCM 從「世界正在算什麼」與「Observer 現在看到什麼」的混淆中退出,也為下一篇 Paper-05 的核心問題留下乾淨接口:
既然 World 不必 full materialize、Observer 也不需要驅動全部 computation,那麼一個有限 Runtime 如何在可能無界或遞歸展開的 World 中維持有限 active support,卻仍保有 global dependency coherence?
這正是「有限活動實現與無界計算展開」要處理的問題。
參考文獻與相關工作
- Kaelbling, L. P., Littman, M. L., & Cassandra, A. R. (1998). Planning and acting in partially observable stochastic domains. Artificial Intelligence, 101(1–2), 99–134. DOI: 10.1016/S0004-3702(98)00023-X.
- Atkinson, E., & Carbin, M. (2020). Programming and reasoning with partial observability. Proceedings of the ACM on Programming Languages, 4(OOPSLA), Article 200. DOI: 10.1145/3428268.
- Norman, G., Parker, D., & Zou, X. (2017). Verification and control of partially observable probabilistic systems. Real-Time Systems, 53, 354–402. DOI: 10.1007/s11241-017-9269-4.
- Zhang, R., Cai, K., & Wonham, W. M. (2017). Supervisor localization of discrete-event systems under partial observation. Automatica, 81, 142–147.
- Gupta, A., & Mumick, I. S. (1995). Maintenance of Materialized Views: Problems, Techniques, and Applications. IEEE Data Engineering Bulletin, 18(2), 3–18.
- Gupta, A., Mumick, I. S., & Ross, K. A. (1995). Adapting Materialized Views after Redefinitions. Proceedings of ACM SIGMOD, 211–222.
- Liang, X., Elmore, A. J., & Krishnan, S. (2019). Opportunistic View Materialization with Deep Reinforcement Learning. arXiv:1903.01363.
- Berger, M. J., & Oliger, J. (1984). Adaptive mesh refinement for hyperbolic partial differential equations. Journal of Computational Physics, 53(3), 484–512. DOI: 10.1016/0021-9991(84)90073-1.
- Davis, P. K. (1995). An introduction to variable-resolution modeling. Naval Research Logistics, 42(2), 151–181.
- National Research Council. (1997). Multi-resolution Modeling and Integrated Families of Models, in Technology for the United States Navy and Marine Corps, 2000–2035: Volume 9: Modeling and Simulation. National Academies Press.
- Marin, M., Lee, G., & Kim, J. (2020). Multiple Resolution Modeling: A Particular Case of Distributed Simulation. Information, 11(10), 469. DOI: 10.3390/info11100469.
- Review of Advances in Multiple-Resolution Modeling for Distributed Simulation. Information, 16(8), 635 (2025).
- van Wijk, J. J., van Liere, R., & Mulder, J. D. (1997). Computational steering / Bringing computational steering to the user. CWI / Future Generation Computer Systems research line.
- Functional Mock-up Interface (FMI) Specification 3.0.2. Modelica Association Project FMI, 2024-11-27.
- Global Computation Methodology Series-00 v0.2.
- Global Computation Methodology Paper-01 v0.2.
- Global Computation Methodology Paper-02 v0.2.
- Global Computation Methodology Paper-03 v0.2.
- 時空可達性、可供性與控制權系列 v0.1(2026-08-24)。
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