our_knp/changes-2026-10-15.md

# Журнал работы — 15 октября 2026

## Ночь (продолжение): выход, обучаемый дофамином по ошибке, внутри KNP

Пользователь: «начинай, связь со мной не нужна». Цель — перенести в KNP правило, проверенное в симуляторе (выход «цель − ответ» × вход).

### Код
- `examples/.../models/altai/construct_network.cpp`: режим `KNP_DELTA=<a>,<b>`. Метка подаёт дофамин +a нейронам своего класса с задержкой 1 на каждом активном шаге; собственный спайк нейрона даёт ему дофамин −b на следующем шаге (проекция input→input, исключена из сети распознавания). Нет торможения по метке (−30000) и принуждения через гейт; у нейронов выключены Хебб (d_h=0), стабильность и порог от суммы весов. Используется с `KNP_COL_SIZE=1` (один нейрон на класс).
- `.../models/altai/spike_generators.cpp`: при `KNP_DELTA` метка отправляется на шагах 0–9 (а не на 11-м).
- `readout/build_delta_cpu.py` → `/home/int/run/delta-cpu/libknp-cpu-delta-backend.so`: изолированная копия бэкенда; `KNP_DELTA_RULE=<скорость>` — у нейрона с дофамином D ≠ 0 каждый обучаемый синапс, чей входной спайк пришёл с отставанием `KNP_DELTA_LAG` шагов, меняет ресурс на скорость·D (независимо от спайка самого нейрона); `KNP_DELTA_DEBUG` печатает гистограмму отставаний. Оригинальные библиотеки не менялись.
- Отладка: при отставании 0 обновлений не было (веса не менялись); гистограмма: отставания 1/2/3 = 406 тыс./252 тыс./120 тыс., 0 — ни одного. Дофамин приходит на шаг позже входа → `KNP_DELTA_LAG=1`.
- Пробный прогон (признаки coarse, 3000 обучение, 1000 проверка, 10 нейронов): скорость 0,3 — 48,5%, 1 — 76,8%, 3 — **77,4%** (колонки 200 нейронов на том же объёме: 69,8% без наказания, до 79% с наказанием).
- `cats-dogs/source`: те же изменения (`construct_network.cpp`, `spike_generators.cpp`), пересобран `cats_dogs`; `cats-dogs/run.py --backend delta`.
- Запущены: `readout/delta_runs.sh` (MNIST coarse, 30 000, 6 вариантов) и кошки/собаки на плотных признаках `features-v3/kmeans_validation` (2048 входов, 18 000 обучение, скорости 0,3/1/3).

### Результаты обучения дофамином по ошибке в KNP (validation)
MNIST, признаки coarse, 30 000 обучение, 10 000 проверка, 10 выходных нейронов (`KNP_COL_SIZE=1`), порог 60, торможение 255:

| скорость | a | b (штраф за свой спайк) | разброс | верно |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | 1 | 1 | 20 | 85,17% |
| 3 | 1 | 1 | 20 | 86,25% |
| 3 | 1 | 1 | 0 | 85,86% |
| 10 | 1 | 1 | 20 | 79,42% |
| 3 | 1 | 0,5 | 20 | 59,79% |
| 1 | 1 | 2 | 20 | 91,43% |
| 3 | 1 | 2 | 20 | 93,27% |
| 10 | 1 | 2 | 20 | 93,02% |
| 3 | 1 | 3 | 20 | 94,31% |
| 3 | 1 | 4 | 20 | 94,76% |
| 3 | 1 | 6 | 20 | **94,81%** |

Для сравнения на тех же признаках: колонки STDP (200 нейронов) — 79,7% без наказания, 83,5% с наказанием 0,012; выход, обученный вне чипа (ridge, спайковый) — 94,9%. Симулятор на `dl_r3_a1_b2_j20`: 93,26% (KNP 93,27%); порог 20–160 и торможение 0/255 — 87,7–93,7%.

Кошки/собаки, плотные выученные признаки `features-v3/kmeans_validation` (2048 входов, K=512, без разреживания), 18 000 обучение, 1000 проверка, 2 нейрона, разброс 0:

| скорость | b | верно |
| --- | --- | --- |
| 0,3 | 1 | 50,1% |
| 1 | 1 | 54,5% |
| 3 | 1 | 58,4% |
| 3 | 2 | 65,8% |
| 10 | 2 | 65,6% |
| 10 | 4 | 65,6% |
| 3 | 4 | **69,1%** |

Колонки STDP на этих же плотных признаках молчали (≈0%), на разреженных top-256 — 64–65%; ridge на этих uint8-признаках 74,2%, спайковый нейрон-разность 72,4%. Симулятор `dl_cd_r3_b4`: порог 30–250, торможение 0/255 — 67,6–68,8%.
- MNIST, штраф b: 8 — 94,22%; 12 — 92,42% (оптимум b = 4–6). Устойчивость `dl_r3_a1_b6_j20` (симулятор, 2000): как есть 94,5%, сдвиг 2 px 87,5%, толще 90,8%, тоньше 84,0%.
- MNIST с аугментацией A (`fcoarseA_val90000`, 90 000, r3 b6): KNP **94,63%**; устойчивость — 94,6 / **91,3** / 91,2 / 80,8%.
- Кошки/собаки, ещё b: r3 b6 63,5%, r3 b8 62,2%, r3 b12 60,0%, r1 b4 67,7%, r1 b8 68,4%.
- `cats-dogs/source`: размер входа — `get_input_size()` из `KNP_MNIST_INPUT_SIZE` (по умолчанию 2048), пересобран. `objects/make_knp_features.py --model --name`. Признаки онлайн WTA: K=800 (3200 входов) — r3 b4 65,3%, r1 b8 67,2%; K=1600 (6400) — 65,9% / 67,2%.
- Три прохода по обучению (обучающая часть ×3 с новым перемешиванием, `*_x3_validation`, 54 000): K=512 — r1 b4 67,3%, r1 b8 65,0%, r3 b4 66,4%; K=1600 r1 b8 63,2%. Не помогает.
- Вывод по объектам: в KNP дофамин по ошибке даёт 65–69% (колонки STDP — 64–65% на разреженных, ≈0% на плотных); ridge на тех же признаках — 74%. Вероятная причина разрыва — ограниченный и несимметричный диапазон весов KNP (−253…+92) и насыщение ресурса.
- `KNP_W_RANGE=<min>,<max>` (MNIST и cats-dogs `construct_network.cpp`): диапазон обучаемых весов. Кошки/собаки r3 b4: ±120 — 66,1%, ±250 — 66,4% (r1 b8 — 61,8%), ±500 — 64,9% (по умолчанию −253…+92 — 69,1%). Гипотеза про диапазон не подтвердилась. Разброс весов большой (σ 91 при стандартном диапазоне, 177 при ±250); вероятнее, мешает онлайн-обучение за один проход с крупными шагами.

## Утро: всё на платформе — распознавание транспорта (цель — демо для беспилотников)

Решения пользователя: живое демо; тезис «нейроморфный Алтай заменяет нейросеть для распознавания объектов в беспилотных системах»; всё (и признаки, и обучение) должно работать в KNP.

- Скорость KNP на свёрточном слое (`altai-objects/bench_conv.cpp`, однопоточный бэкенд, случайный вход 0,4): K=32 шаг 2 — 0,06 с/картинку, 0,2 ГБ; K=100 шаг 2 — 0,25 с, 0,7 ГБ; K=200 шаг 2 — 0,95 с, 1,4 ГБ; K=100 шаг 1 — 1,8 с, 2,6 ГБ (~320 байт на синапс).
- Данные: CIFAR-10 с Hugging Face (`uoft-cs/cifar10`, parquet; официальный сервер давал ~37 КБ/с). `altai-objects/prepare_vehicles.py` → `~/run/cifar/vehicles`: самолёт/автомобиль/корабль/грузовик; train 16 000 (первые 4000 каждого класса), val 4000 (последние 1000), test 4000 (официальный, не просмотрен). pyarrow установлен в `~/anvenv`.
- Проверка замысла в numpy (`altai-objects/retina_proto.py`): сетчатка ON/OFF (DoG σ 0,5/1,5, усиление 4) → онлайн WTA на кусочках 6×6×6 → вычитание среднего узора (линейно) → пулинг по четвертям → ridge. Кошки/собаки v3, K=200 шаг 2: 70,2% (с нормировкой и ZCA при том же размере — 73,6%). Транспорт: **76,0%**.
- `altai-objects/altai_objects.cpp` (сборка `altai-objects/build.py`): режим `features` — кусочки 12×12 → сетчатка (216 нейронов AltAI, фиксированные веса DoG×1000) → K детекторов STDP-AltAI, взаимное торможение и дофамин от собственного спайка; режим `run` — полная сеть пиксели → сетчатка 6×32×32 → детекторы K×196 (выученные веса минус средний, целые) → выход (дофамин по ошибке), затем веса читаются из бэкенда и фиксируются для проверки.
- Бэкенд: `KNP_DELTA_DECAY=d` — у нейрона с дофамином D неактивные синапсы меняются на −скорость·D·d (соревновательное обучение).
- `altai-objects/export_knp.py` (ошибка: многократное чтение npz съело 31 ГБ — исправлено), `score_features.py` — быстрая оценка узоров (только для настройки). Ориентиры (K=64, 6000 обучение): узоры WTA в numpy 68,0%, случайные веса 62,2%; первая проба KNP (5000 кусочков, убавка 0,2) — 60,9%. Сетчатка: в среднем 10% входов спайкают за шаг.