本說(shuō)明書(shū)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及計(jì)算機(jī)，尤其涉及張量數(shù)據(jù)變換處理的方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、在密碼學(xué)、數(shù)字信號(hào)處理及其他計(jì)算密集型領(lǐng)域，數(shù)論變換(number?theoretictransforms，ntt)、傅里葉變換(fast?fourier?transform，fft)等張量變換方法具有較為重要的作用。張量變換可以將一個(gè)域的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)用另一個(gè)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)，如圖像的時(shí)域表達(dá)轉(zhuǎn)換為頻域表達(dá)等。

2、在密碼學(xué)領(lǐng)域，fft和ntt的作用尤為顯著，它們是實(shí)施諸如同態(tài)加密算法、后量子密碼算法等先進(jìn)密碼技術(shù)中不可或缺的組成部分。其中，同態(tài)加密允許對(duì)加密數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算而無(wú)需解密，這在保護(hù)隱私的同時(shí)實(shí)施數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算服務(wù)中至關(guān)重要。而后量子密碼算法則可以抵抗即將到來(lái)的量子計(jì)算機(jī)威脅，保障長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)安全性。這些基于密碼學(xué)的應(yīng)用均依賴于多項(xiàng)式乘法和數(shù)學(xué)變換的高效執(zhí)行，其中fft和ntt等提供了執(zhí)行這些運(yùn)算的高效方法。

3、此外，fft和ntt等還是進(jìn)行頻域分析和數(shù)據(jù)壓縮的基礎(chǔ)。隨著各行各業(yè)對(duì)大數(shù)據(jù)處理需求的增長(zhǎng)，尤其在云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)(iot)以及移動(dòng)通信等領(lǐng)域中，對(duì)fft和ntt等算法的性能要求日益嚴(yán)苛。

4、因此，如何提高計(jì)算機(jī)對(duì)fft和ntt之類(lèi)的數(shù)據(jù)變換算法的計(jì)算效率，是提高相應(yīng)業(yè)務(wù)效率的關(guān)鍵技術(shù)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本說(shuō)明書(shū)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例描述了一種張量數(shù)據(jù)變換處理的方法及裝置，用以解決背景技術(shù)提到的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。

2、根據(jù)第一方面，提供一種張量數(shù)據(jù)變換處理的方法，用于將元素?cái)?shù)量為n的待處理張量，變換為元素?cái)?shù)量為n的目標(biāo)張量；所述方法包括：分解步驟，對(duì)所述待處理張量的變換過(guò)程進(jìn)行迭代的二維分解，直至在第l層得到元變換構(gòu)成的第一變換單元，所述元變換為張量處理核心處理范圍內(nèi)的向量變換；執(zhí)行步驟，基于張量變換核心執(zhí)行所述第一變換單元中的各個(gè)元變換，得到所述第一變換單元對(duì)應(yīng)的第一變換結(jié)果；處理步驟，對(duì)所述第一變換結(jié)果進(jìn)行預(yù)定處理，得到對(duì)應(yīng)于第l-1層的第一中間結(jié)果，所述預(yù)定處理包括矩陣轉(zhuǎn)置和計(jì)算與相應(yīng)變換矩陣的哈達(dá)瑪積；結(jié)果確定步驟，針對(duì)所述第一中間結(jié)果依次通過(guò)以上分解步驟、執(zhí)行步驟處理得到第二變換結(jié)果，所述第二變換結(jié)果在經(jīng)所述處理步驟進(jìn)行所述預(yù)定處理的情況下，得到對(duì)應(yīng)于第l-2層的第二中間結(jié)果，依次上溯處理對(duì)應(yīng)于各層的中間結(jié)果，直至得到目標(biāo)張量。

3、在一個(gè)實(shí)施例中，n維的單組張量變換過(guò)程分解為n1個(gè)長(zhǎng)度為n2的向量變換構(gòu)成的第二變換單元、針對(duì)所述第二變換單元進(jìn)行所述預(yù)定處理得到的中間結(jié)果，以及針對(duì)中間結(jié)果進(jìn)行的n2個(gè)長(zhǎng)度為n1的向量變換構(gòu)成的第三變換單元，其中，n＝n1×n2，。

4、在一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)單個(gè)中間結(jié)果的所述預(yù)定處理為：確定針對(duì)所述單個(gè)中間結(jié)果的轉(zhuǎn)置矩陣，以及所述轉(zhuǎn)置矩陣與相應(yīng)的單個(gè)變換矩陣的哈達(dá)瑪積；或者確定所述單個(gè)中間結(jié)果與相應(yīng)的單個(gè)變換矩陣的哈達(dá)瑪積，并對(duì)得到的積矩陣進(jìn)行轉(zhuǎn)置；所述單個(gè)變換矩陣為基于所述單個(gè)中間結(jié)果的尺寸確定的變換矩陣。

5、在一個(gè)實(shí)施例中，在總的二維分解次數(shù)為t的情況下，所述待處理張量的變換過(guò)程中總的分解層數(shù)為比t大的最小2的冪次加1，上溯處理各層的中間結(jié)果過(guò)程中，允許出現(xiàn)大于l的層數(shù)。

6、在一個(gè)實(shí)施例中，所述基于張量變換核心執(zhí)行所述第一變換單元中的各個(gè)元變換包括：通過(guò)多個(gè)張量計(jì)算核心計(jì)算矩陣乘法分別處理各個(gè)元變換。

7、在一個(gè)實(shí)施例中，所述基于張量變換核心執(zhí)行所述第一變換單元中的各個(gè)元變換包括：通過(guò)以下方式為各個(gè)元變換分配計(jì)算資源：根據(jù)張量計(jì)算核心和數(shù)值計(jì)算核心算力的比例，確定與所述比例對(duì)應(yīng)的第一組元變換和第二組元變換；為所述第一組元變換分配張量計(jì)算核心，以通過(guò)矩陣乘法的形式執(zhí)行張量變換操作，為所述第二組元變換分配數(shù)值計(jì)算核心，以通過(guò)數(shù)值計(jì)算的形式進(jìn)行張量變換操作。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，以下中的一項(xiàng)變換或其逆變換：離散傅里葉變換dft、快速傅里葉變換fft、數(shù)論變換ntt、離散余弦變換dct、離散正弦變換dst、離散小波變換dwt。

9、根據(jù)第二方面，提供一種張量數(shù)據(jù)處理的裝置，用于將元素?cái)?shù)量為n的待處理張量，變換為元素?cái)?shù)量為n的目標(biāo)張量；所述裝置包括：

10、分解單元，配置為對(duì)所述待處理張量的變換過(guò)程進(jìn)行迭代的二維分解，直至在第l層得到元變換構(gòu)成的第一變換單元，所述元變換為張量處理核心處理范圍內(nèi)的向量變換；

11、執(zhí)行單元，配置為基于張量變換核心執(zhí)行所述第一變換單元中的各個(gè)元變換，得到所述第一變換單元對(duì)應(yīng)的第一變換結(jié)果；

12、處理單元，配置為對(duì)所述第一變換結(jié)果進(jìn)行預(yù)定處理，得到對(duì)應(yīng)于第l-1層的第一中間結(jié)果，所述預(yù)定處理包括矩陣轉(zhuǎn)置和計(jì)算與相應(yīng)變換矩陣的哈達(dá)瑪積；

13、結(jié)果確定單元，配置為依次利用所述分解單元和所述執(zhí)行單元針對(duì)所述第一中間結(jié)果進(jìn)行處理得到第二變換結(jié)果，所述第二變換結(jié)果在經(jīng)所述處理步驟進(jìn)行所述預(yù)定處理的情況下，得到對(duì)應(yīng)于第l-2層的第二中間結(jié)果；

14、在依次上溯分解處理對(duì)應(yīng)于各層的中間結(jié)果的情況下，得到目標(biāo)張量。

15、根據(jù)第三方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行時(shí)，令計(jì)算機(jī)執(zhí)行第一方面的方法。

16、根據(jù)第四方面，提供了一種計(jì)算設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，其特征在于，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有可執(zhí)行代碼，所述處理器執(zhí)行所述可執(zhí)行代碼時(shí)，實(shí)現(xiàn)第一方面的方法。

17、通過(guò)本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例提供的方法和裝置，在同態(tài)加密、圖像處理等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，需要針對(duì)待處理張量進(jìn)行域(值域或者空間域、頻域等)變換處理的情況下，可以將單組張量的變換過(guò)程迭代二維分解，其中，單次分解可以將張量變換過(guò)程分解為兩組張量的變換及中間矩陣計(jì)算的形式。在進(jìn)行迭代的張量變換的分解，直至分解得到預(yù)定長(zhǎng)度向量的元變換的情況下，可以將大量級(jí)的張量變換轉(zhuǎn)變成可以通過(guò)張量計(jì)算核心處理的算子進(jìn)行的小量級(jí)張量變換。如此，在盡可能不增加張量變換復(fù)雜度的情況下，可以充分利用張量計(jì)算核心，還能更多地進(jìn)行并行計(jì)算，提高業(yè)務(wù)處理效率。另外，由于對(duì)于待處理張量沒(méi)有長(zhǎng)度限制，適應(yīng)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景更多。

技術(shù)特征：

1.一種張量數(shù)據(jù)變換處理的方法，用于將元素?cái)?shù)量為n的待處理張量，變換為元素?cái)?shù)量為n的目標(biāo)張量；所述方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，n維的單組張量變換過(guò)程分解為n1個(gè)長(zhǎng)度為n2的向量變換構(gòu)成的第二變換單元、針對(duì)所述第二變換單元進(jìn)行所述預(yù)定處理得到的中間結(jié)果，以及針對(duì)中間結(jié)果進(jìn)行的n2個(gè)長(zhǎng)度為n1的向量變換構(gòu)成的第三變換單元，其中，n＝n1×n2，且n1、n2均為2的冪次。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，針對(duì)單個(gè)中間結(jié)果的所述預(yù)定處理為：

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在總的二維分解次數(shù)為t的情況下，所述待處理張量的變換過(guò)程中總的分解層數(shù)為比t大的最小2的冪次加1，上溯處理各層的中間結(jié)果過(guò)程中，允許出現(xiàn)大于l的層數(shù)。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基于張量變換核心執(zhí)行所述第一變換單元中的各個(gè)元變換包括：通過(guò)多個(gè)張量計(jì)算核心計(jì)算矩陣乘法分別處理各個(gè)元變換。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基于張量變換核心執(zhí)行所述第一變換單元中的各個(gè)元變換包括：

7.如權(quán)利要求1所述的方法，所述張量變換為以下中的一項(xiàng)變換或其逆變換：離散傅里葉變換dft、快速傅里葉變換fft、數(shù)論變換ntt、離散余弦變換dct、離散正弦變換dst、離散小波變換dwt。

8.一種張量數(shù)據(jù)處理的裝置，用于將元素?cái)?shù)量為n的待處理張量，變換為元素?cái)?shù)量為n的目標(biāo)張量；所述裝置包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行時(shí)，令計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的所述的方法。

10.一種計(jì)算設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，其特征在于，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有可執(zhí)行代碼，所述處理器執(zhí)行所述可執(zhí)行代碼時(shí)，實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例提供一種張量數(shù)據(jù)變換的處理方法及裝置，在同態(tài)加密、圖像處理等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，需要將待處理張量變換為相同尺寸的目標(biāo)張量的情況下，可以進(jìn)行迭代的張量變換的二維分解，直至分解得到預(yù)定長(zhǎng)度的張量變換，如記為元變換?；趶埩坑?jì)算核心執(zhí)行元變換。如此，可以將大量級(jí)張量的變換轉(zhuǎn)變成可以通過(guò)張量計(jì)算核心處理的小量級(jí)算子，充分利用張量計(jì)算核心，提高業(yè)務(wù)處理效率。

技術(shù)研發(fā)人員：范廣,宋宜軒,鄒銀超,閆守孟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：支付寶（杭州）信息技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30