reality-stone 0.2.0

High-performance hyperbolic neural networks library powered by Rust

Reality Stone: 완전한 AGI 아키텍처

Reality Stone은 벨만-리만 통합 이론, 하이퍼볼릭 기하학, 계층적 LLM을 결합한 차세대 AGI 아키텍처입니다.

핵심 철학

단일 원리: 최소 작용의 원리 (Principle of Least Action)

모든 사고와 학습 과정을 하나의 물리 법칙으로 통합:

δ∫L dt = 0

여기서 라그랑지안 L은:

L = (운동 에너지) - (잠재 에너지)
  = (1/2) g_μν ẋ^μ ẋ^ν - (-Q*(x) + V_reg(x,g))

핵심 혁신

1. 벨만 방정식을 좌표계로: 강화학습의 가치 함수를 신경망의 기본 좌표계로 사용
2. 리만 메트릭을 공간 구조로: 학습 가능한 기하학적 구조로 계층 관계 자연스럽게 표현
3. 라그랑지안을 최적화 원리로: 물리적 최소작용원리로 측지선 경로 탐색
4. 3개 하이퍼볼릭 레이어 병렬: Poincaré, Lorentz, Klein 모델 동시 활용
5. 시간축 창의성: 시간 미분으로 창의성 정량화
6. 자연 그라디언트: Fisher 정보 행렬 기반 최적화

성능 목표

• 압축률: 2-3배 (860억 → 340억 파라미터)
• 학습 속도: 2-3배 빠른 수렴
• 추론 능력: 1.2-1.5배 향상 (동일 데이터 조건)
• 계층적 추론: 1.4-2.0배 향상

현재 릴리스: 0.2.0, 라이선스: MIT, Python 3.8–3.12, PyTorch 2.0+ 지원.

아키텍처 계층

Reality Stone AGI는 7개 계층으로 구성됩니다:

Level 0: 물리적 기반 (최소 작용의 원리)
    ↓
Level 1: 벨만 좌표계 (강화학습 통합)
    ↓
Level 2: 리만 메트릭 (학습 가능한 기하학)
    ↓
Level 3: 3개 하이퍼볼릭 레이어 (Poincaré, Lorentz, Klein)
    ↓
Level 4: 계층적 LLM (Sentence-Topic 구조)
    ↓
Level 5: 라그랑지안 최적화 (에너지 최소화)
    ↓
Level 6: 시간축 창의성 (시간 미분)
    ↓
Level 7: 자연 그라디언트 (Fisher 정보)

주요 기능

1. 벨만-리만 통합

• BellmanCoordinateSystem: 가치 함수 기반 좌표계
• RiemannianMetricTensor: 상태 의존적 메트릭 학습
• LagrangianEnergySystem: 물리적 에너지 최소화
• TemporalCreativityModule: 시간 미분 창의성 측정

2. 하이퍼볼릭 기하학 (Rust + CUDA)

• 3개 모델 병렬: Poincaré, Lorentz, Klein
• 고성능 커널: CUDA 최적화 (10-100배 가속)
• 동적 곡률: 레이어별 학습 가능한 곡률
• 모델 변환: 3개 기하학 간 seamless 변환

3. 계층적 LLM

• Tree Processor: Bottom-up & Top-down 메시지 패싱
• Sentence-Topic Head: 문장-주제 계층 구조
• Metric Attention: SPD 메트릭 기반 어텐션
• Structural Edit: 문장 구조 편집 (Replace/Insert/Delete/Reorder)
• Top-Down Decoder: 계층적 생성

4. 최적화

• Natural Gradient: Fisher 정보 행렬 기반
• 배치 고유값 분해: 100배 속도 향상
• Fast SPD Mixing: 10-100배 속도 향상
• Mixed Precision: FP16 학습 지원

설치 및 빌드

사전 준비물

• Python 3.8 이상, pip
• Rust toolchain (stable), Cargo
• PyTorch 2.0 이상
• CUDA 사용 시: NVIDIA CUDA Toolkit 설치, 환경 변수 CUDA_HOME 또는 CUDA_PATH 설정

가상환경 생성 및 필수 패키지 설치

python -m venv .venv
source .venv/bin/activate  # Windows: .venv\Scripts\activate
pip install -r requirements.txt

CPU 전용 빌드

maturin develop
python -c "import reality_stone as rs; print(rs._has_rust_ext, rs._has_cuda)"

CUDA 빌드

export CUDA_HOME=/usr/local/cuda   # Windows: set CUDA_PATH=C:\\Program Files\\NVIDIA GPU Computing Toolkit\\CUDA\\v12.x
maturin develop --features cuda --release
python -c "import reality_stone as rs; print(rs._has_rust_ext, rs._has_cuda)"

주의: 기본 CUDA 아키텍처 플래그는 sm_70입니다. 다른 GPU를 사용한다면 build.rs의 -arch=sm_70을 환경에 맞게 수정하세요.

빠른 시작

1. 설치

git clone https://github.com/jigglypop/reality_stone.git
cd reality_stone
python -m venv .venv
source .venv/bin/activate

pip install -r requirements.txt

maturin develop --release

maturin develop --features cuda --release

2. 완전한 AGI 모델

from reality_stone.models.agi import RealityStoneAGI, AGIConfig

config = AGIConfig(
    state_dim=128,
    action_dim=10,
    hidden_dim=256,
    num_layers=4,
    num_topics=8,
    use_encryption=True,
    enable_top_down=True,
    enable_structural_edit=True
)

model = RealityStoneAGI(config)

state = torch.randn(16, 128)
action = torch.randn(16, 10)
key = torch.randn(16, 32)

outputs = model(state, action, key, return_all=True)

print(f"Value: {outputs['value']}")
print(f"Policy: {outputs['policy']}")
print(f"Creativity: {outputs['creativity']}")
print(f"Lagrangian Loss: {outputs['lagrangian_loss']}")

3. 계층적 LLM

from reality_stone.models.hierarchical_sentence_topic_llm import (
    HierarchicalLLMConfig,
    train_hierarchical_llm_from_text
)

config = HierarchicalLLMConfig(
    d_model=128,
    num_topics=8,
    use_fast_spd_mixing=True,
    enable_top_down=True,
    enable_structural_edit=True
)

model, info = train_hierarchical_llm_from_text(
    data_path="data/text.txt",
    config=config,
    epochs=10,
    batch_size=4
)

4. 하이퍼볼릭 레이어

import torch
import reality_stone as rs

u = torch.randn(4, 8)
v = torch.randn(4, 8)
y = rs.poincare_ball_layer(u, v, c=1e-3, t=0.7)

x = torch.randn(2, 4)
y = torch.randn(2, 4)
d = rs.poincare_distance(x, y, c=1e-3)
xL = rs.poincare_to_lorentz(x, c=1e-3)

5. 데모 실행

python examples/bellman_riemannian_demo.py

python examples/train_on_real_data.py

python -m tests.poincare --quick
python -m tests.lorentz --quick
python -m tests.klein --quick

프로젝트 구조

reality_stone/
├── docs/                               # 문서
│   ├── COMPLETE_AGI_ARCHITECTURE.md   # ⭐ 완전한 AGI 아키텍처
│   ├── AGI_IMPLEMENTATION_ROADMAP.md  # ⭐ 구현 로드맵
│   ├── CORE_EQUATIONS.md              # 핵심 수식
│   ├── IMPLEMENTATION_GUIDE.md        # 구현 가이드
│   ├── BELLMAN_RIEMANNIAN_SUMMARY.md  # 요약
│   ├── unified_geometric_agi_architecture.md  # 통합 조감도
│   └── ...
├── src/                                # Rust 코어
│   ├── layers/                         # 하이퍼볼릭 레이어
│   │   ├── poincare.rs
│   │   ├── lorentz.rs
│   │   ├── klein.rs
│   │   └── cuda/                       # CUDA 커널
│   ├── ops/                            # 연산자
│   └── bindings/                       # PyO3 바인딩
├── python/reality_stone/               # Python API
│   ├── models/                         # 모델
│   │   ├── agi.py                      # ⭐ 통합 AGI 모델
│   │   ├── hierarchical_sentence_topic_llm.py  # 계층적 LLM
│   │   ├── bellman.py                  # 벨만 좌표계
│   │   └── ...
│   ├── layers/                         # Autograd 레이어
│   └── optimizers/                     # 최적화기
├── examples/                           # 예제
│   ├── bellman_riemannian_demo.py
│   ├── train_on_real_data.py
│   └── ...
└── tests/                              # 테스트

데이터 플로우

Python Input
    ↓
벨만 좌표 인코딩
    ↓
리만 메트릭 계산
    ↓
[Poincaré] ← PyO3 → Rust/CUDA
[Lorentz]  ← PyO3 → Rust/CUDA  (병렬)
[Klein]    ← PyO3 → Rust/CUDA
    ↓
메트릭 가중 결합
    ↓
계층적 LLM 처리
    ↓
라그랑지안 최적화
    ↓
시간 미분 (창의성)
    ↓
자연 그라디언트 업데이트
    ↓
Output (Value + Policy + Generated Text)

API 개요 (Python)

상위 함수

• poincare_ball_layer(u, v, c, t)
• lorentz_layer(u, v, c, t)
• klein_layer(u, v, c, t)

거리/변환

• poincare_distance(x, y, c)
• poincare_to_lorentz(x, c), poincare_to_klein(x, c)
• lorentz_to_poincare(x, c), lorentz_to_klein(x, c)
• klein_to_poincare(x, c), klein_to_lorentz(x, c)

레이어

• PoincareBallLayer, LorentzLayer, KleinLayer
• 하이퍼볼릭 선형 변형: HyperbolicLinear, GeodesicLinear, EquivalentHyperbolicLinear
• 압축: SplineLinear

기타

• 투영: project_to_ball(x, epsilon)
• 메트릭 합성: from reality_stone import metrikey (SPD 메트릭/합성/암시적 변환 함수 제공)

테스트 실행

벨만-리만 데모

python examples/bellman_riemannian_demo.py

하이퍼볼릭 레이어 테스트

python -m tests.poincare --mode both --quick --epochs 2 --batch-size 256
python -m tests.lorentz  --quick --epochs 2 --batch-size 256
python -m tests.klein    --quick --epochs 2 --batch-size 256

공통 옵션: --device {auto,cpu,cuda}, --data-dir tests/data, --epochs, --batch-size, --lr, --t, --c, --quick, --seed

문제 해결

• Rust 확장 모듈을 찾지 못함: maturin develop로 빌드 후 다시 시도하세요.
• CUDA가 비활성으로 표시됨: CUDA_HOME/CUDA_PATH 확인, GPU 드라이버/Toolkit 설치 상태 점검, CUDA 피처로 빌드했는지 확인.
• Windows 빌드: Visual C++ Build Tools 설치 필요. PowerShell 대신 CMD/Developer Prompt 또는 Git Bash 사용 가능.
• CUDA 아키텍처 오류: build.rs의 -arch=sm_70을 환경에 맞게 수정.
• NumPy 2.x와의 호환성: 현재 numpy>=1.21,<2.0을 사용합니다.

변경 사항 요약 (v0.2.0)

새로운 기능 (벨만-리만 통합)

• 벨만-리만 통합 아키텍처: 벨만 방정식, 리만 기하학, 라그랑지안 역학 통합
• 핵심 수식 문서화: docs/CORE_EQUATIONS.md - 모든 핵심 수식과 이론적 근거
• 구현 가이드: docs/IMPLEMENTATION_GUIDE.md - 모듈별 상세 구현 방법
• 데모 예제: examples/bellman_riemannian_demo.py - 실행 가능한 완전한 데모
• BellmanCoordinateSystem: 벨만 방정식을 좌표계로 사용
• RiemannianMetricTensor: 상태 의존적 메트릭 학습 + 암호화
• LagrangianEnergySystem: 라그랑지안 기반 최적화
• TemporalCreativityModule: 시간 미분으로 창의성 측정
• NaturalGradientOptimizer: Fisher 정보 행렬 기반 최적화

기존 기능 개선

• Poincaré/Lorentz/Klein 레이어 및 연산의 Python Autograd 경로 정비
• 동적/레이어별 곡률 API 추가: poincare_ball_layer_layerwise_cpu 및 정확한 backward
• 스플라인 압축 레이어 SplineLinear 추가 및 from_linear 최적화 파이프라인 도입
• 하이퍼볼릭 선형 변형 레이어군 추가: HyperbolicLinear, GeodesicLinear, EquivalentHyperbolicLinear
• metrikey 서브모듈 공개: SPD 메트릭 합성/적용, 암시적 변환 체인

성능 예측

• 압축률: 2-3배 (860억 → 340억 파라미터)
• 학습 속도: 2-3배 (Natural Gradient + 라그랑지안)
• 추론 능력: 1.2-1.5배 (동일 데이터 조건)

라이선스

MIT License