# Universal Information Runtime 技術白皮書

**副標題：跨載體資訊物件、Resolver、Adapter Registry、Capability Contract 與語義運行層的參考架構**  
**English Title:** *Universal Information Runtime Technical Whitepaper: A Reference Architecture for Cross-Carrier Information Objects, Resolvers, Adapter Registries, Capability Contracts, and Semantic Execution*  

**作者：** Neo.K  
**機構：** EveMissLab / 無界智庫研究體系  
**日期：** 2026-09-17  
**版本：** v0.1  
**文件類型：** Technical Whitepaper  
**對應理論：** *Universal Information Runtime Conjecture v0.1*  
**實現狀態：** Architecture Specification / Pre-MVP  
**目標：** 定義足以進入最小示範實作的 UIR 核心 contract，而非建立完整通用資料平台  

**公司：** 一言諾科技有限公司  

---

## 摘要

本白皮書將《Universal Information Runtime Conjecture》提出的架構性猜想轉化為一套最小可工程化的參考規格。

UIR 的核心目標不是發明一種取代 Markdown、JSON、HDF5、Zarr、USD、Arrow、影片、Tensor 或 executable format 的「萬能格式」，而是建立一個更高階的統一層，使異質資訊可以保留原生 representation，同時被共同識別、解析、關聯、查詢、轉換與執行。

本文定義：

$$
\boxed{
\mathrm{UIR}
=
\mathrm{UIO}
+
\mathrm{UIG}
+
\mathrm{URR}
+
\mathrm{AR}
+
\mathrm{SIL}
+
\mathrm{Trust}
}
$$

其中：

- **UIO**：Universal Information Object；
- **UIG**：Universal Information Graph；
- **URR**：Universal Representation Runtime；
- **AR**：Adapter Registry；
- **SIL**：Semantic Interaction Layer；
- **Trust**：解析、轉換與執行所需的 provenance / validation / permission layer。

整體處理流程為：

$$
\boxed{
\text{Intent}
\rightarrow
\text{ObjectResolution}
\rightarrow
\text{RepresentationSelection}
\rightarrow
\text{AdapterResolution}
\rightarrow
\text{CapabilityCheck}
\rightarrow
\text{Operation}
\rightarrow
\text{ResultObject}
}
$$

UIR 不要求每個物件都能完全理解。它允許 progressive resolution：

$$
\boxed{
\text{UNKNOWN}
\rightarrow
\text{CARRIER\_KNOWN}
\rightarrow
\text{STRUCTURE\_KNOWN}
\rightarrow
\text{SEMANTIC\_KNOWN}
\rightarrow
\text{CAPABILITY\_KNOWN}
\rightarrow
\text{VALIDATED}
}
$$

因此系統可在不同知識深度下安全工作。

本白皮書亦定義：

- UIO Core Schema；
- Representation Descriptor；
- Semantic Type；
- Relation Edge；
- Capability Descriptor；
- Adapter Manifest；
- Adapter Matching；
- Resolver Pipeline；
- Transformation Provenance；
- Loss Declaration；
- Execution Permission；
- Trust State；
- Registry Federation；
- Content Addressing；
- Cache；
- Versioning；
- Conformance Levels；
- MVP Reference Profile。

本設計主要借鑑既有成熟祖先的思想：JSON-LD 的 linked semantics、HDF5 的 abstract data model 與 storage separation、OpenUSD 的 layers / references / composition、Apache Arrow 的 language-independent interchange、IANA media type registry 的 extensible registration model，以及 WebAssembly 的 portable execution interface。但 UIR 並不取代或重新定義這些技術，而是將其視為可被 Adapter / Representation 層使用的 native systems。

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# 1. 設計目標

UIR v0.1 有七個目標。

## G1｜Preserve Native Representations

$$
\boxed{
\text{Native First}
}
$$

原生資料若已具有成熟且適當的格式，不要求重新編碼。

---

## G2｜Stable Object Identity

同一資訊物件可跨 representation、storage、version 保持 identity。

$$
\boxed{
\text{ObjectIdentity}
\neq
\text{FileIdentity}
}
$$

---

## G3｜Semantic Resolution

Runtime 不只知道「這是什麼格式」，還能在可用時知道：

> 它代表什麼。

---

## G4｜Capability-Based Interaction

Agent 優先詢問：

> 這個物件能做什麼？

而不是：

> 這個副檔名是什麼？

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## G5｜Extensible Resolution

新格式、新 domain、新 operation 能透過 Adapter Registry 加入。

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## G6｜Explicit Loss and Provenance

所有跨表示轉換都應保留：

- source；
- method；
- version；
- loss；
- confidence；
- timestamp。

---

## G7｜Safe Execution

$$
\boxed{
\text{Parse}
\neq
\text{Trust}
\neq
\text{Execute}.
}
$$

解析成功不代表可信；可信也不代表有執行權限。

---

# 2. 非目標

UIR v0.1 明確不追求：

1. 發明新 binary container；
2. 取代所有現有格式；
3. 建立全球唯一 ontology；
4. 讓 AI 自由執行未知程式；
5. 自動理解所有資料；
6. 無損轉換所有 modality；
7. 成為產品級 distributed database；
8. 解決所有 world-model representation 問題。

因此：

$$
\boxed{
\text{UIR v0.1}
=
\text{Resolution Architecture}
}
$$

而不是：

$$
\boxed{
\text{Universal Data Platform}.
}
$$

---

# 3. 參考架構

UIR 可分成六層：

```text
L5  Human / AI / Agent
        ↓
L4  Semantic Interaction Layer
        ↓
L3  UIO / UIG Object-Semantic Layer
        ↓
L2  Universal Representation Runtime
        ↓
L1  Adapter Registry / Native Adapters
        ↓
L0  Native Carriers / Storage / Streams / Executables
```

外加橫跨所有層的：

```text
Trust / Provenance / Policy / Validation
```

---

# 4. L0｜Native Carrier Layer

Native Carrier 代表原始 payload 的實際承載方式。

候選包含：

- text / Markdown；
- JSON / YAML；
- CSV / tabular；
- image；
- audio；
- video；
- HDF5 / Zarr-like scientific arrays；
- Arrow-like memory/table representations；
- USD / glTF-like scene representations；
- mesh；
- point cloud；
- tensor；
- database；
- byte stream；
- WebAssembly / executable artifact；
- custom binary；
- sensor stream。

UIR 不限定 carrier 清單。

---

# 5. Media Type

Representation Descriptor SHOULD 優先使用既有標準 media type 或明確 namespace。

例如：

```text
text/markdown
application/json
image/png
video/mp4
model/gltf+json
application/wasm
```

若不存在標準 media type，可使用：

```text
vendor namespace
domain namespace
UIR-local semantic type
```

但 MUST 避免把副檔名當成唯一識別。

---

# 6. UIO Core Model

UIO 是 UIR 的最小高階物件。

概念 schema：

```json
{
  "uir_version": "0.1",
  "id": "uir:object:example-001",
  "semantic_type": "research.simulation",
  "state": "active",

  "representations": [],
  "relations": [],
  "capabilities": [],

  "space": null,
  "time": null,

  "provenance": {},
  "trust": {},
  "extensions": {}
}
```

---

# 7. UIO Identity

UIO `id` MUST：

- 在其 governance domain 中穩定；
- 不依賴單一檔名；
- 不依賴 storage path；
- 不因新增 representation 而改變。

建議：

```text
uir:<namespace>:<object-id>
```

例如：

```text
uir:evemiss:ro-exo-002
uir:demo:scene-001
uir:lab:simulation-0007
```

這只是 v0.1 naming profile，不要求全球統一。

---

# 8. Representation Descriptor

一個 UIO 可以有多個 representations：

```json
{
  "representation_id": "rep-003",
  "role": "simulation-state",
  "media_type": "application/x-zarr",
  "uri": "./simulation/state.zarr",
  "content_hash": "sha256:...",
  "schema": "uir:schema:cfd-pressure-field-v1",
  "adapter_hint": "cfd.zarr.v1",
  "loss_profile": "native",
  "status": "available"
}
```

---

# 9. Representation Roles

`role` 是語義用途，而非格式。

例如：

```text
canonical-text
translation
source-data
derived-data
visualization
simulation-state
scene
executable
thumbnail
evidence
model-weights
sensor-stream
```

因此：

$$
\boxed{
\text{Role}
\neq
\text{MediaType}.
}
$$

---

# 10. Content Hash

Representation SHOULD 支援內容 hash：

$$
\boxed{
H(R)
}
$$

用途：

- integrity；
- cache key；
- deduplication；
- immutable snapshots。

但：

$$
\boxed{
\text{ContentHash}
\neq
\text{ObjectIdentity}.
}
$$

因為同一 Object 可以有多個內容版本。

---

# 11. Semantic Type

UIO 使用 `semantic_type` 表示高階 domain meaning。

例如：

```text
research.paper
research.claim
physics.scalar-field
physics.vector-field
scene.asset
embodied.trajectory
world.object
simulation.state
executable.model
```

v0.1 允許 hierarchical namespace：

```text
domain.category.subtype
```

---

# 12. Semantic Namespace

為避免詞彙衝突：

```text
physics.pressure
medicine.pressure
social.pressure
```

不得因 lexical equality 直接視為相同 semantic type。

---

# 13. Schema Descriptor

Semantic type 可指向 schema：

```json
{
  "schema_id": "uir:schema:physics.scalar-field-v1",
  "semantic_type": "physics.scalar-field",
  "required_fields": [
    "coordinate_frame",
    "unit",
    "domain"
  ]
}
```

Schema 可以是：

- JSON Schema；
- protobuf schema；
- domain schema；
- TCF；
- ontology；
- custom validator。

UIR 不綁定 schema language。

---

# 14. Relation Edge

UIG 中的關係使用 typed edge。

```json
{
  "relation_id": "rel-002",
  "source": "uir:lab:sim-1",
  "predicate": "produces",
  "target": "uir:lab:field-9",
  "provenance": {
    "created_at": "2026-09-17T00:00:00Z"
  }
}
```

---

# 15. Relation Type

v0.1 建議基礎 relation：

```text
contains
derived_from
produces
visualizes
implements
supports
contradicts
references
observed_by
generated_by
validated_by
depends_on
version_of
transforms_to
```

Domain 可以擴充。

---

# 16. UIG

Universal Information Graph：

$$
\boxed{
G_U
=
(V_U,E_U).
}
$$

UIR v0.1 不要求單一 graph database。

UIG 可以實作為：

- JSON-LD；
- RDF；
- property graph；
- SQL relation tables；
- document graph；
- in-memory graph。

重要的是 relation contract，而非 storage technology。

---

# 17. Capability Descriptor

Capability 描述：

> Runtime 可以對該 Object 做什麼。

例如：

```json
{
  "name": "render",
  "input_schema": "uir:cap:render-input-v1",
  "output_semantic_type": "image.raster",
  "mode": "read-only",
  "trust_required": "parsed",
  "execution_profile": "local"
}
```

---

# 18. Core Capabilities

v0.1 建議：

```text
inspect
read
query
render
sample
transform
convert
validate
execute
simulate
step
export
```

---

# 19. Capability Is Dynamic

Capability 可能依：

- representation；
- adapter availability；
- permission；
- runtime；
- hardware；

改變。

因此：

$$
\boxed{
Cap(O)
=
f(O,R,A,P,H).
}
$$

其中：

- $R$：representation；
- $A$：adapter；
- $P$：policy；
- $H$：host capability。

---

# 20. Adapter Manifest

每個 Adapter MUST 提供 manifest。

```json
{
  "adapter_id": "adapter.markdown.v1",
  "version": "1.0.0",

  "accepts": {
    "media_types": ["text/markdown"],
    "semantic_types": ["*"]
  },

  "produces": {
    "structures": ["document.ast"],
    "capabilities": ["inspect", "read", "query"]
  },

  "trust": {
    "execution": "pure-parser",
    "network": false,
    "filesystem_write": false
  }
}
```

---

# 21. Adapter Classes

v0.1 定義五類 adapter：

### Parser Adapter

$$
\text{Carrier}
\rightarrow
\text{Structure}.
$$

### Semantic Adapter

$$
\text{Structure}
\rightarrow
\text{Semantics}.
$$

### Transformation Adapter

$$
R_A
\rightarrow
R_B.
$$

### Capability Adapter

提供：

```text
render / simulate / query / sample
```

### Execution Adapter

允許執行 executable object。

---

# 22. Resolver

Resolver 的輸入：

```text
UIO
requested capability
runtime context
policy
```

輸出：

```text
selected representation
adapter chain
trust requirements
execution plan
```

---

# 23. Adapter Resolution

概念：

$$
\boxed{
Resolve(O,c)
=
\arg\max_{a\in A}
Score(a,O,c)
}
$$

其中 Score 可以考慮：

- media compatibility；
- semantic compatibility；
- capability；
- trust；
- fidelity；
- locality；
- performance；
- policy。

---

# 24. Resolution Priority

v0.1 預設：

1. exact semantic + exact media adapter；
2. exact media adapter + verified semantic mapping；
3. generic parser；
4. conversion chain；
5. AI-assisted inference；
6. unsupported。

因此：

$$
\boxed{
\text{Deterministic}
\succ
\text{DeclaredMapping}
\succ
\text{Inference}.
}
$$

---

# 25. Adapter Chain

一個操作可能需要多段：

```text
Zarr
→ Array Parser
→ CFD Semantic Adapter
→ Volume Sampler
→ Renderer
→ PNG
```

表示為：

$$
\boxed{
A_n
\circ
\cdots
\circ
A_2
\circ
A_1.
}
$$

---

# 26. Chain Cost

Resolver SHOULD 計算：

$$
\boxed{
Cost(chain)
=
w_L L
+
w_C C
+
w_M M
+
w_R R
+
w_X X.
}
$$

其中可代表：

- latency；
- compute；
- memory；
- semantic loss；
- security risk。

---

# 27. Transformation Loss

任何 Transformation Adapter MUST 宣告 loss profile。

```json
{
  "loss_profile": {
    "class": "lossy",
    "dimensions_lost": [
      "original_color_depth"
    ],
    "estimated_information_loss": "low"
  }
}
```

---

# 28. Loss Classes

建議：

```text
native
lossless
semantically_equivalent
lossy_bounded
lossy_unknown
```

---

# 29. Provenance Record

每次轉換產生新的 provenance edge：

```json
{
  "source_representation": "rep-a",
  "result_representation": "rep-b",
  "adapter": "adapter-x",
  "adapter_version": "1.2.0",
  "parameters": {},
  "timestamp": "...",
  "loss_profile": "lossy_bounded"
}
```

---

# 30. Progressive Resolution State

每個 Representation / Object 可有 resolution state：

```text
UNKNOWN
CARRIER_KNOWN
STRUCTURE_KNOWN
SEMANTIC_KNOWN
CAPABILITY_KNOWN
SCHEMA_VALID
TESTED
TRUSTED
```

狀態不必單調自動升級；資料更新後可退回前一狀態。

---

# 31. Trust State

Trust 與 Resolution 分開。

例如：

```text
semantic_known = true
trust = unverified
```

是合法狀態。

因此：

$$
\boxed{
\text{Understanding}
\neq
\text{Trust}.
}
$$

---

# 32. Trust Descriptor

```json
{
  "trust": {
    "integrity": "verified",
    "provenance": "verified",
    "schema": "valid",
    "publisher": "unknown",
    "execution": "not-approved"
  }
}
```

---

# 33. Parse / Transform / Execute Permission

v0.1 強制分離：

$$
\boxed{
P_{\text{parse}},
P_{\text{transform}},
P_{\text{execute}}.
}
$$

允許 parse 不代表允許 execute。

---

# 34. Execution Sandbox

Executable adapter MUST 支援或要求 sandbox profile。

候選：

- WebAssembly sandbox；
- process isolation；
- container；
- VM；
- deny execution。

UIR 本身不指定單一 execution technology。

---

# 35. WebAssembly 作為執行祖先

對 MVP，可把 WebAssembly 視為一種可攜 executable representation。

但：

$$
\boxed{
UIR
\neq
\text{WebAssembly}.
}
$$

UIR 只把它當作 native executable carrier 之一。

---

# 36. Unknown Format Recovery

若沒有 adapter：

```text
resolver_status = NO_ADAPTER
```

Runtime MAY 啟動 AI-assisted recovery。

---

# 37. AI Recovery Pipeline

```text
1. detect carrier
2. inspect header
3. inspect safe sample
4. locate metadata / documentation
5. infer structural schema
6. infer semantic candidates
7. generate temporary adapter
8. sandbox test
9. compare outputs
10. mark TEMPORARY / REVIEW_REQUIRED
```

---

# 38. Temporary Adapter

AI 產生的 adapter MUST 預設：

```text
status: temporary
trust: unverified
execution: denied
registry_scope: local
```

不能直接成為全域 trusted adapter。

---

# 39. Adapter Promotion

Temporary Adapter 升級條件可包含：

- deterministic test suite；
- known fixtures；
- schema consistency；
- round-trip tests；
- human / system review。

---

# 40. Adapter Registry

Registry Entry：

```json
{
  "adapter_id": "adapter.example.v1",
  "version": "1.0.0",
  "publisher": "uir:org:example",
  "manifest_uri": "...",
  "hash": "sha256:...",
  "status": "verified",
  "scope": "public"
}
```

---

# 41. Registry 不必集中

可以有：

```text
local registry
organization registry
domain registry
public registry
```

Resolver 可依 trust policy 查詢。

因此：

$$
\boxed{
\text{RegistryFederation}
}
$$

比單一中央 registry 更符合架構。

---

# 42. Registry Precedence

建議：

```text
local pinned
→ organization trusted
→ domain trusted
→ public
→ AI temporary
```

---

# 43. Registry Conflict

若兩個 adapter 宣稱相同匹配：

Resolver 不應隨機決定。

應比較：

- trust；
- priority；
- semantic specificity；
- version；
- performance；
- explicit user policy。

---

# 44. SIL

Semantic Interaction Layer 接受：

- natural language；
- structured query；
- ISQL-like intent；
- API call；
- agent plan。

輸出：

$$
\boxed{
\text{IntentPlan}.
}
$$

---

# 45. Intent Plan

例如：

```json
{
  "intent": "render",
  "target": "uir:lab:pressure-field-1",
  "parameters": {
    "time": 3.2,
    "mode": "volume"
  },
  "constraints": {
    "local_only": true,
    "max_loss": "semantically_equivalent"
  }
}
```

---

# 46. Intent Resolution

流程：

$$
\boxed{
\text{Intent}
\rightarrow
\text{Target}
\rightarrow
\text{Capability}
\rightarrow
\text{Representation}
\rightarrow
\text{AdapterChain}.
}
$$

---

# 47. Query Is Not Execution

SIL 可以提出：

```text
simulate this
```

但 Runtime MUST 再檢查 capability / permission / trust。

---

# 48. Space Descriptor

空間物件可使用：

```json
{
  "space": {
    "frame": "world",
    "coordinate_system": "right-handed",
    "unit": "meter",
    "pose": {},
    "extent": {}
  }
}
```

v0.1 不定義完整 geometry schema，只定義掛接位置。

---

# 49. Time Descriptor

```json
{
  "time": {
    "mode": "interval",
    "start": 0.0,
    "end": 12.0,
    "unit": "second"
  }
}
```

或：

```text
static
timestamp
interval
trajectory
stream
```

---

# 50. State Objects

對 world model / simulation：

$$
\boxed{
O_t
}
$$

可透過：

```text
version_of
next_state
derived_from
```

建立時間關係。

---

# 51. Stream Representation

UIR 不應只處理檔案。

Representation 可是：

```json
{
  "transport": "stream",
  "uri": "uir-stream://sensor/camera-1",
  "media_type": "video/raw",
  "time_mode": "continuous"
}
```

---

# 52. Mutable vs Immutable

UIO 可分：

```text
immutable artifact
mutable logical object
live stream
```

logical object 可以指向多個 immutable snapshot。

---

# 53. Version Model

UIO 可保存：

```json
{
  "version": {
    "logical": "v3",
    "parent": "v2",
    "snapshot_hash": "sha256:..."
  }
}
```

---

# 54. Object Version 與 Representation Version

$$
\boxed{
\text{ObjectVersion}
\neq
\text{RepresentationVersion}.
}
$$

例如物件沒有語義變化，但新增英文表示，不必增加 Object semantic version。

---

# 55. Cache

Resolver 可以 cache：

- object manifest；
- adapter manifest；
- schema；
- capability result；
- semantic mapping。

---

# 56. Cache Invalidation

以下事件可能使 cache stale：

- representation changed；
- adapter updated；
- trust revoked；
- schema updated；
- policy changed。

---

# 57. Observability

URR SHOULD 記錄：

```text
object resolved
representation selected
adapter selected
conversion applied
loss introduced
operation executed
result generated
```

供 debug / audit。

---

# 58. Error Model

UIR v0.1 建議錯誤：

```text
OBJECT_NOT_FOUND
NO_REPRESENTATION
NO_ADAPTER
SCHEMA_MISMATCH
SEMANTIC_UNKNOWN
CAPABILITY_UNAVAILABLE
LOSS_LIMIT_EXCEEDED
TRUST_INSUFFICIENT
PERMISSION_DENIED
EXECUTION_FAILED
```

---

# 59. Resolution Result

```json
{
  "status": "CAPABILITY_UNAVAILABLE",
  "object": "uir:demo:o1",
  "requested_capability": "simulate",
  "known_capabilities": [
    "inspect",
    "render"
  ]
}
```

錯誤本身應 machine-readable。

---

# 60. Minimal API

UIR Core API 可先只定義：

```text
resolve(id)
inspect(id)
capabilities(id)
relations(id)
perform(id, capability, params)
register_adapter(manifest)
validate(id)
```

---

# 61. resolve()

```text
resolve(object_id)
→ UIO manifest
```

---

# 62. inspect()

```text
inspect(object_id)
→ representations
→ semantic type
→ provenance
→ trust
→ resolution state
```

---

# 63. capabilities()

```text
capabilities(object_id)
→ capability descriptors
```

---

# 64. perform()

```text
perform(
    object_id,
    capability,
    parameters,
    constraints
)
```

由 resolver 找 adapter chain。

---

# 65. Result Object

Operation 的輸出 SHOULD 盡可能重新進入 UIR：

$$
\boxed{
\text{Operation}
\rightarrow
\text{NewUIO}.
}
$$

例如：

```text
pressure field
→ render
→ image object
```

這樣 provenance chain 可以持續。

---

# 66. Conversion as Graph Growth

轉換不是把舊 representation 消失，而是：

$$
\boxed{
R_A
\xrightarrow{\text{transform}}
R_B.
}
$$

UIG 因 operation 成長。

---

# 67. Semantic Mapping

不同 semantic schema 可透過 mapping object 連接：

```json
{
  "mapping_id": "map-a-b",
  "source_schema": "schema-a",
  "target_schema": "schema-b",
  "mapping_class": "partial",
  "confidence": 0.92
}
```

---

# 68. Mapping Classes

```text
exact
equivalent
partial
approximate
lossy
uncertain
incompatible
```

---

# 69. Unit Handling

科學資料 MUST 或 SHOULD 顯式保存 unit。

例如：

```text
Pa
K
m/s
```

UIR 不應把 numerically equal 誤判成 semantically equal。

---

# 70. Object Composition

UIO 可以組合：

```text
World Object
├─ geometry
├─ material
├─ sensor observations
├─ physics state
└─ semantic labels
```

關係透過 UIG，而非要求一個巨大 payload。

---

# 71. Composition Resolution

UIR 可以借鑑 scene composition 思想：

$$
\boxed{
O
=
\text{Compose}(O_1,\ldots,O_n).
}
$$

但 v0.1 只定義 relation-level composition，不定義 OpenUSD 等級的完整 precedence semantics。

---

# 72. Research Object Profile

Research Object Runtime 可建立 UIR profile：

```text
semantic types:
    research.paper
    research.claim
    research.evidence

capabilities:
    read
    query
    translate
    validate
```

---

# 73. World Model Profile

未來可建立：

```text
world.object
world.scene
world.state
world.trajectory
```

但不屬於 MVP 必要範圍。

---

# 74. Embodied Profile

未來可建立：

```text
embodied.observation
embodied.action
embodied.force
embodied.trajectory
```

同樣留到後續。

---

# 75. TCF Adapter

TCF 在 UIR 中可作為：

```text
semantic_type:
    research.formal-theory

capabilities:
    inspect
    query
    validate
```

實際 contract 需由 TCF 自身規格決定。

---

# 76. ISQL Adapter

ISQL 可作為 SIL 的一個 frontend：

```text
ISQL
→ Intent Plan
→ UIR Resolver
```

白皮書不要求 ISQL 成為 UIR 唯一 query language。

---

# 77. Reference Ancestor: JSON-LD

JSON-LD 已證明：

> JSON serialization 可以掛接 linked semantics 與 graph identity。

UIR 可以借鑑其：

- identifier；
- context；
- typed graph；
- linked-data thinking。

但 UIR 不要求所有 native payload 轉成 JSON-LD。

---

# 78. Reference Ancestor: HDF5

HDF5 明確區分：

- file format；
- abstract data model；
- library / programming model。

這是 UIR 「carrier、model、runtime 分離」的重要祖先。

---

# 79. Reference Ancestor: OpenUSD

OpenUSD 示範：

- layers；
- references；
- payloads；
- composition arcs；
- scene-level resolution。

UIR 借鑑其「複數 representation / layer 可以在 resolution 階段組合」思想。

但 UIR 的 domain 不限 3D scene。

---

# 80. Reference Ancestor: Apache Arrow

Arrow 示範：

- language-independent memory format；
- metadata serialization；
- fast interchange；
- zero-copy-oriented access。

UIR 不取代 Arrow；Arrow 可以成為 tabular / analytical payload 的 native representation。

---

# 81. Reference Ancestor: IANA Media Types

IANA Media Types 顯示：

> type registry 可以透過可擴充 registration governance 長期成長。

UIR Adapter Registry 可採取類似「可註冊、可擴充、不需中央硬編碼所有型別」的治理哲學。

---

# 82. Reference Ancestor: WebAssembly

WebAssembly 提供：

- portable module semantics；
- validation；
- embedding APIs；
- WASI system interface。

UIR 可把它視為 executable carrier / sandbox ancestor。

---

# 83. Conformance Profiles

UIR v0.1 定義四層。

## UIR-C0｜Object

必須支援：

- UIO id；
- semantic type；
- representations；
- inspect。

---

## UIR-C1｜Resolution

增加：

- Adapter Registry；
- adapter matching；
- inspect / resolve；
- capability discovery。

---

## UIR-C2｜Transformation

增加：

- transform；
- provenance；
- loss declaration；
- result object。

---

## UIR-C3｜Execution

增加：

- executable capability；
- permission；
- sandbox；
- execution provenance。

MVP 只需做到：

$$
\boxed{
C1 + \text{partial}\ C2.
}
$$

---

# 84. Security Baseline

MVP 即使只是示範，也 SHOULD：

- never auto-execute unknown objects；
- hash loaded artifacts；
- restrict adapter write access；
- isolate temporary adapters；
- treat remote URIs as untrusted；
- record transformation provenance。

---

# 85. Privacy Baseline

UIR 可能解析個人：

- sensor streams；
- location；
- embodied traces。

因此 UIO SHOULD 可表達：

```text
sensitivity
retention
allowed_operations
sharing_scope
```

但完整 privacy policy 不屬於 v0.1 MVP。

---

# 86. Performance Model

UIR 的額外 abstraction 會增加成本。

可定義：

$$
\boxed{
T_{UIR}
=
T_{resolve}
+
T_{adapter}
+
T_{operation}.
}
$$

若已有 hot cache：

$$
T_{resolve}
\rightarrow
\text{small}.
$$

MVP 應量測：

- cold resolution；
- warm resolution；
- direct native access；
- UIR mediated access。

---

# 87. Resolution Overhead

UIR 必須接受一個事實：

$$
\boxed{
\text{Abstraction}
\Rightarrow
\text{Overhead}.
}
$$

真正問題不是能否做到零 overhead，而是：

$$
\boxed{
\text{whether interoperability value exceeds resolution cost}.
}
$$

---

# 88. Reference MVP Architecture

下一輪 MVP 建議：

```text
Python Runtime
│
├─ Object Store
├─ Graph Store
├─ Adapter Registry
├─ Resolver
├─ Capability Dispatcher
└─ CLI / Minimal Web UI
```

---

# 89. MVP Native Types

只支援：

1. Markdown；
2. JSON；
3. CSV；
4. PNG/JPEG；
5. simple OBJ/glTF；
6. NumPy array / NPZ；
7. small WebAssembly or safe executable demo。

若 WASM 增加實作成本，可留作 optional。

---

# 90. MVP Adapters

第一輪可有：

```text
markdown.adapter
json.adapter
csv.adapter
image.adapter
mesh.adapter
numpy.adapter
```

---

# 91. MVP Capabilities

只實作：

```text
inspect
query
preview
convert
```

以及 optional：

```text
execute
```

---

# 92. MVP Scenario A｜Same Object, Multiple Representations

同一 Research Object：

```text
paper.md
claims.json
diagram.png
model.glb
```

Runtime 顯示它們共享一個 UIO identity。

---

# 93. MVP Scenario B｜Capability Routing

使用者輸入：

```text
preview object
```

如果：

- Markdown → text preview；
- Image → image preview；
- Mesh → 3D preview；
- Array → stats / heatmap。

上層 intent 相同，adapter chain 不同。

---

# 94. MVP Scenario C｜Cross-Representation Conversion

例如：

```text
CSV
→ Table Object
→ JSON representation
```

並記錄 transformation provenance。

---

# 95. MVP Scenario D｜Unknown File

提供一個 Runtime 未註冊的小格式。

流程：

```text
NO_ADAPTER
→ inspect
→ AI-assisted candidate
→ temporary adapter
→ preview
```

如果 AI 部分過重，第一版可只做 mock adapter suggestion。

---

# 96. MVP Scenario E｜Relation Graph

建立：

```text
paper
  supported_by data

data
  visualized_by image

paper
  demonstrated_by model
```

UI 顯示 UIG。

---

# 97. MVP 成功條件

不以「支援多少格式」評估。

成功條件是：

1. 一個 UIO 能掛多 representation；
2. resolver 能依 capability 找正確 adapter；
3. operation 能產生 provenance；
4. transformation loss 能被記錄；
5. graph 能連結異質 objects；
6. 未知格式不會被危險自動執行。

---

# 98. MVP 不成功條件

若必須在 core runtime 中寫：

```text
if extension == ".md"
if extension == ".json"
if extension == ".obj"
...
```

而且每新增格式都要修改 central core，

則：

$$
\boxed{
\text{AdapterAbstraction}
}
$$

尚未成立。

---

# 99. 另一個失敗條件

若 UIO 只是：

```text
filename
mime
path
```

則它只是 file index，

還不是 semantic information object。

---

# 100. Semantic Minimum

MVP 至少要求 UIO 支援：

- semantic type；
- relation；
- capability。

否則無法檢驗 UIR 猜想的核心。

---

# 101. Suggested Directory

```text
uir-mvp/
├─ core/
│  ├─ object_model.py
│  ├─ graph.py
│  ├─ resolver.py
│  ├─ capabilities.py
│  └─ trust.py
│
├─ adapters/
│  ├─ markdown/
│  ├─ json/
│  ├─ csv/
│  ├─ image/
│  ├─ mesh/
│  └─ numpy/
│
├─ registry/
│  └─ adapters.json
│
├─ examples/
│  └─ research_object/
│
└─ tests/
```

---

# 102. Suggested Object File

MVP 可使用 JSON 作 control plane：

```json
{
  "uir_version": "0.1",
  "id": "uir:demo:research-object-1",
  "semantic_type": "research.theory",
  "representations": [
    {
      "id": "r1",
      "role": "canonical-text",
      "media_type": "text/markdown",
      "uri": "./paper.md"
    },
    {
      "id": "r2",
      "role": "visualization",
      "media_type": "model/gltf+json",
      "uri": "./model.gltf"
    }
  ]
}
```

這只是 UIO serialization profile，

不是說：

$$
\boxed{
\text{UIR}=\text{JSON}.
}
$$

---

# 103. UIO Serialization Independence

未來 UIO manifest 可以有：

- JSON；
- JSON-LD；
- CBOR；
- database row；
- graph node；
- binary encoding。

UIO 是 conceptual model。

---

# 104. Version 0.1 Stability Rule

在 MVP 前，不再增加大量 feature。

只固定：

$$
\boxed{
\text{Object}
+
\text{Representation}
+
\text{Relation}
+
\text{Adapter}
+
\text{Capability}
+
\text{Resolver}
+
\text{Provenance}
}
$$

七個核心。

---

# 105. Future Extensions

MVP 後再考慮：

- distributed registry；
- streaming；
- remote execution；
- formal semantic negotiation；
- TCF integration；
- ISQL integration；
- world-state profile；
- embodied profile；
- graph query；
- hardware acceleration。

---

# 106. Claim Boundary

## $K$ ｜Established Ancestors

現有標準已分別展示：

- linked semantics；
- abstract data models；
- heterogeneous scientific objects；
- compositional scene resolution；
- language-independent interchange；
- extensible type registries；
- portable executable modules。

## $E$ ｜Engineering Synthesis

UIR 將這些思想合成：

- universal object layer；
- representation descriptors；
- capability contracts；
- adapter registry；
- cross-carrier resolver。

## $S$ ｜MVP Required

以下仍需 MVP 驗證：

- resolver usability；
- adapter abstraction；
- capability routing；
- transformation provenance；
- unknown-format fallback；
- overhead。

## $X$ ｜Deployment Required

大型 scale、world model、embodied AI、distributed registry 等仍需後續實驗。

---

# 107. 白皮書核心規格

UIR v0.1 最小核心可以壓成：

$$
\boxed{
\text{Core}
=
\{
\text{Object},
\text{Representation},
\text{Relation},
\text{Adapter},
\text{Capability},
\text{Resolver},
\text{Provenance}
\}.
}
$$

其中：

$$
\boxed{
\text{Object}
}
$$

回答「它是誰」；

$$
\boxed{
\text{Representation}
}
$$

回答「它如何存在」；

$$
\boxed{
\text{Relation}
}
$$

回答「它和什麼有關」；

$$
\boxed{
\text{Adapter}
}
$$

回答「如何理解／操作」；

$$
\boxed{
\text{Capability}
}
$$

回答「可以做什麼」；

$$
\boxed{
\text{Resolver}
}
$$

回答「應選哪條操作路徑」；

$$
\boxed{
\text{Provenance}
}
$$

回答「結果從哪裡來」。

---

# 108. 最終資料流

完整操作：

$$
\boxed{
\text{UserIntent}
\rightarrow
\text{UIO}
\rightarrow
\text{Capability}
\rightarrow
\text{Resolver}
\rightarrow
\text{Representation}
\rightarrow
\text{AdapterChain}
\rightarrow
\text{Operation}
\rightarrow
\text{ResultUIO}
}
$$

並旁路：

$$
\boxed{
\text{Trust}
+
\text{Policy}
+
\text{Provenance}
+
\text{Loss}.
}
$$

---

# 109. 結論

UIR 技術白皮書不試圖回答：

> 未來所有資料最後要用什麼格式？

而是改問：

> 如果資料永遠保持異質，我們能否仍然建立一個統一操作層？

本文的答案是一個可實作假說：

$$
\boxed{
\text{Keep native carriers specialized;
standardize resolution contracts above them.}
}
$$

因此通用性從：

$$
\boxed{
\text{SameFormat}
}
$$

轉向：

$$
\boxed{
\text{SharedObjectModel}
+
\text{SemanticRelations}
+
\text{CapabilityContract}
+
\text{AdapterResolution}.
}
$$

對 AI 而言，這意味未來不必先把所有資訊降維成 Markdown、JSON 或同一 Tensor，才能進入共同知識系統。

一個成熟 Runtime 可以知道：

- 這是什麼物件；
- 它有哪些原生 representation；
- 哪個 adapter 能理解它；
- 它提供哪些 capability；
- 哪種轉換會損失什麼；
- 是否可信；
- 是否允許執行；
- 操作結果如何重新成為新的資訊物件。

這使：

$$
\boxed{
\text{Universal Parser}
}
$$

被重新定義為更大的：

$$
\boxed{
\text{Universal Information Runtime}.
}
$$

而下一輪 MVP 不需要證明這會成為未來全球標準。

它只需要證明最小核心：

$$
\boxed{
\text{Object}
+
\text{Representation}
+
\text{Adapter}
+
\text{Capability}
+
\text{Resolver}
}
$$

確實可以跨幾種完全不同的 carrier 工作。

若這個最小閉包成立，UIR 猜想就從純概念進入：

$$
\boxed{
C_1:
\text{Executable Demonstration}.
}
$$

---

# 參考技術祖先

1. W3C. *JSON-LD 1.1: A JSON-based Serialization for Linked Data*. W3C Recommendation, 2020.
2. The HDF Group. *HDF5 Data Model and File Structure / HDF5 Field Guide*.
3. Alliance for OpenUSD / Pixar. *Universal Scene Description — Terms, Concepts, Layers, References, Payloads, and Composition Arcs*.
4. Apache Software Foundation. *Apache Arrow Columnar Format*.
5. IANA. *Media Types Registry*.
6. WebAssembly Community Group / W3C ecosystem. *WebAssembly Specifications and WASI Interfaces*.
7. Neo.K / EveMissLab. *Universal Information Runtime Conjecture v0.1*, 2026.
8. Neo.K / EveMissLab. *From Publishing Knowledge to Operating Knowledge: AI-Native Research Object Runtime*, 2026.
9. Neo.K / EveMissLab. *Living Evidence Layer and Citation Governance*, 2026.

---

## 作者聲明

本文件為概念工程與 reference architecture 白皮書，不主張 UIR 已成為標準，也不主張現有 JSON-LD、HDF5、OpenUSD、Arrow、IANA Media Types 或 WebAssembly 等系統應被 UIR 取代。

UIR v0.1 的設計原則恰恰相反：盡量重用成熟 native representations 與既有工具，將研究焦點放在它們上方的 identity、semantics、capability、adapter resolution 與 provenance contract。

---

*Universal Information Runtime Technical Whitepaper / v0.1 / 2026-09-17*  
*EveMissLab — Boundless Knowledge. One Promise Forward.*