第268章 Scene API｜场景 API

268.1 场景 API 的提出背景

在机器认知系统中，单独获得对象、属性、关系和状态，并不能直接形成完整的当前世界认知。

对象描述“有什么”，属性描述“对象具有哪些特征”，关系描述“对象之间如何连接”，状态描述“对象当前处于什么状态”。但是，机器还需要将这些信息按照当前时间、空间、环境和目标组织起来，形成一个可以被认知系统直接处理的整体结构。

因此，需要建立 Scene API｜场景 API。

场景 API 是 ICAI 系统中负责场景数据创建、更新、查询、验证、历史记录和场景重构的标准接口。

其基本作用可以表示为：

Element
↓
Object
↓
Attribute
↓
Relation
↓
State
↓
Scene API
↓
Scene
↓
Cognition

Scene API 并不负责最终认知决策，而是负责将当前机器世界中的对象、属性、关系、状态以及环境信息组织成一个当前场景实例。

因此：

Scene API 是动态机器世界进入认知系统的重要结构接口。

268.2 Scene API 的定义

Scene API｜场景 API，是用于管理机器当前场景结构的程序接口。

其主要职责包括：

创建场景；
获取场景；
更新场景；
删除场景；
查询场景；
添加对象；
移除对象；
更新场景关系；
更新场景状态；
重构动态场景；
验证场景结构；
保存场景历史；
发布场景变化事件；
将当前场景提供给认知引擎。

场景可以形式化表示为：

$Sct=F(Ot,At,Rt,St,Et,Pt,Tt,Gt)Sc_t=F(O_t,A_t,R_t,S_t,E_t,P_t,T_t,G_t)$

其中：

$SctSc_t$ ：时间 $tt$ 的当前场景；
$OtO_t$ ：当前场景中的对象集合；
$AtA_t$ ：对象属性集合；
$RtR_t$ ：对象之间的关系集合；
$StS_t$ ：对象状态集合；
$EtE_t$ ：环境信息；
$PtP_t$ ：空间位置信息；
$TtT_t$ ：时间信息；
$GtG_t$ ：当前目标；
$FF$ ：场景构造函数。

因此，场景不是简单的对象集合。

$Scene≠∑ObjectScene \neq \sum Object$

而是：

$Scene=F(Object,Attribute,Relation,State,Environment,Space,Time,Goal)Scene=F(Object,Attribute,Relation,State,Environment,Space,Time,Goal)$

这意味着同样的对象，在不同关系、状态、位置和环境条件下，可以形成完全不同的场景。

268.3 场景是动态结构

ICAI 中的场景不是静态数据。

现实世界不断发生变化：

对象位置变化
↓
属性变化
↓
关系变化
↓
状态变化
↓
场景变化
↓
认知变化

例如，一个手、一个鸡蛋和一个桌面可能形成：

Scene₁
手 → 靠近 → 鸡蛋
鸡蛋 → 位于 → 桌面
手 → 未接触 → 鸡蛋

当手继续移动：

Scene₂
手 → 接近 → 鸡蛋
手 → 接触 → 鸡蛋
鸡蛋 → 位于 → 桌面

继续施加作用：

Scene₃
手 → 接触 → 鸡蛋
手 → 握持 → 鸡蛋
鸡蛋 → 脱离 → 桌面

因此：

$Sct→Sct+1Sc_t \rightarrow Sc_{t+1}$

场景变化不是简单地替换一份数据，而是当前世界结构发生变化后的重新构造。

268.4 场景 API 与对象 API 的关系

Object API 负责对象实例：

Object API
↓
Object Instance

Scene API 负责组织多个对象及其结构：

Object₁
Object₂
Object₃
↓
Relation
↓
State
↓
Environment
↓
Space
↓
Time
↓
Scene

因此，两者的职责不同。

对象 API 回答：

当前系统中有哪些对象？

场景 API 回答：

这些对象在当前时间、空间和环境中形成了什么结构？

可以表示为：

$Object=EntityObject=Entity$

而：

$Scene=Structure(Object,Relation,State,Environment)Scene=Structure(Object,Relation,State,Environment)$

所以，Scene API 并不是 Object API 的简单扩展，而是更高一级的结构组织接口。

268.5 场景 API 的核心数据结构

一个基本场景对象可以定义为：

Scene
{
    id
    name
    type
    goal
    objects
    relations
    states
    environment
    position
    timestamp
    status
}

其中：

id：场景唯一标识；
name：场景名称；
type：场景类型；
goal：当前场景目标；
objects：场景对象集合；
relations：场景关系集合；
states：场景状态集合；
environment：环境信息；
position：空间信息；
timestamp：场景时间；
status：场景当前状态。

场景的核心不是名称，而是其内部结构。

因此可以进一步表示：

$Sc=(O,R,S,E,P,T,G)Sc=(O,R,S,E,P,T,G)$

其中：

$O={O1,O2,⋯ ,On}O=\{O_1,O_2,\cdots,O_n\}$

表示对象集合；

$R={R1,R2,⋯ ,Rm}R=\{R_1,R_2,\cdots,R_m\}$

表示关系集合；

$S={S1,S2,⋯ ,Sk}S=\{S_1,S_2,\cdots,S_k\}$

表示状态集合。

268.6 Scene API 的基本接口

Scene API 可以提供以下标准接口：

/api/scene/create
/api/scene/get
/api/scene/update
/api/scene/delete
/api/scene/list
/api/scene/query
/api/scene/current
/api/scene/history
/api/scene/rebuild
/api/scene/validate

也可以采用资源型接口：

/api/scenes
/api/scenes/{scene_id}
/api/scenes/{scene_id}/objects
/api/scenes/{scene_id}/relations
/api/scenes/{scene_id}/states
/api/scenes/{scene_id}/history
/api/scenes/{scene_id}/rebuild

其中：

create 用于创建场景；

get 用于获取指定场景；

update 用于更新场景；

delete 用于删除场景；

list 用于获取场景集合；

query 用于按照条件查询场景；

current 用于获得当前运行场景；

history 用于获得场景变化历史；

rebuild 用于根据最新对象结构重新构建场景；

validate 用于验证场景结构是否合法。

268.7 场景创建

场景创建可以来自外部数据，也可以来自 ICAI Runtime 内部的动态场景构造。

基本过程：

Real-Time Data
↓
Element
↓
Object
↓
Attribute
↓
Relation
↓
State
↓
Scene API
↓
Scene

场景创建函数可以表示为：

$CreateScene(O,A,R,S,E,P,T,G)→ScCreateScene(O,A,R,S,E,P,T,G)\rightarrow Sc$

其结果不是简单保存对象，而是建立对象之间的结构关系。

例如：

Object:
Hand
Egg
Table

Relation:
Hand → Near → Egg
Egg → On → Table

State:
Hand = Moving
Egg = Stable
Table = Stable

Environment:
Indoor

Goal:
Grasp Egg

Scene API 将这些数据组织为：

Scene
├── Goal
├── Objects
│   ├── Hand
│   ├── Egg
│   └── Table
├── Relations
│   ├── Hand-Near-Egg
│   └── Egg-On-Table
├── States
│   ├── Hand-Moving
│   ├── Egg-Stable
│   └── Table-Stable
├── Environment
├── Space
└── Time

由此形成一个完整的当前场景。

268.8 当前场景

ICAI 系统运行时，需要始终存在一个与当前世界状态对应的场景结构。

定义：

$CurrentScene=SctCurrentScene=Sc_t$

当新的实时数据进入系统：

$Dt+1→Elementt+1D_{t+1}\rightarrow Element_{t+1}$

进一步产生：

$Objectt+1→Attributet+1→Relationt+1→Statet+1Object_{t+1} \rightarrow Attribute_{t+1} \rightarrow Relation_{t+1} \rightarrow State_{t+1}$

最终：

$Sct→Sct+1Sc_t\rightarrow Sc_{t+1}$

因此，Current Scene 不是永久固定的数据，而是系统当前认知周期中的世界结构。

268.9 场景更新

场景更新可以由对象变化、属性变化、关系变化和状态变化触发。

例如：

Attribute Changed
↓
Relation Recalculation
↓
State Recalculation
↓
Scene Update

或者：

Object Added
↓
Scene Update

也可以：

Object Removed
↓
Relation Removed
↓
State Recalculation
↓
Scene Update

场景更新可以形式化为：

$Sct+1=Update(Sct,ΔO,ΔA,ΔR,ΔS,ΔE)Sc_{t+1}=Update(Sc_t,\Delta O,\Delta A,\Delta R,\Delta S,\Delta E)$

其中：

$ΔO\Delta O$ ：对象变化；
$ΔA\Delta A$ ：属性变化；
$ΔR\Delta R$ ：关系变化；
$ΔS\Delta S$ ：状态变化；
$ΔE\Delta E$ ：环境变化。

268.10 场景重构

在复杂动态环境中，有时不能只修改场景中的某一个字段，而需要根据最新数据重新构建场景。

因此 Scene API 提供：

/api/scene/rebuild

其基本过程为：

Current Objects
+
Current Attributes
+
Current Relations
+
Current States
+
Current Environment
+
Current Space
+
Current Time
↓
Scene Builder
↓
New Scene

形式化：

$Sct+1=Build(Ot+1,At+1,Rt+1,St+1,Et+1,Pt+1,Tt+1,Gt+1)Sc_{t+1}=Build(O_{t+1},A_{t+1},R_{t+1},S_{t+1},E_{t+1},P_{t+1},T_{t+1},G_{t+1})$

场景重构具有重要意义。

它使系统不需要提前建立所有可能的场景，而是在运行过程中，根据当前世界数据形成当前场景。

因此：

世界变化
↓
重新获得数据
↓
重新构造结构
↓
形成当前场景

而不是：

提前枚举所有场景
↓
寻找最接近的固定场景

ICAI 的场景工程属于动态场景构造机制。

268.11 场景验证

Scene API 必须保证进入认知引擎的场景具有基本结构完整性。

定义：

$Valid(Sc)=Valid(O)∧Valid(R)∧Valid(S)∧Valid(T)Valid(Sc)=Valid(O)\land Valid(R)\land Valid(S)\land Valid(T)$

其中：

Valid(O)：对象合法；
Valid(R)：关系合法；
Valid(S)：状态合法；
Valid(T)：时间合法。

进一步可以验证：

Object Exists
+
Relation Target Exists
+
State Object Exists
+
Timestamp Valid
+
Scene Structure Valid
↓
Valid Scene

例如：

Hand → Grasp → Egg

如果 Egg 不存在，则该关系不能进入有效场景。

因此：

$Valid(R)⇒Valid(Os)∧Valid(Ot)Valid(R)\Rightarrow Valid(O_s)\land Valid(O_t)$

其中：

$OsO_s$ ：关系源对象；
$OtO_t$ ：关系目标对象。

268.12 场景查询

Scene API 不仅提供完整场景，还应该支持结构化查询。

例如：

查询当前场景中的所有对象

查询当前场景中的移动对象

查询 Hand 与哪些对象存在关系

查询距离 Hand 最近的对象

查询当前处于 Stable 状态的对象

查询与当前目标相关的对象

查询可以表示为：

$Query(Sc,C)→ResultQuery(Sc,C)\rightarrow Result$

其中：

$ScSc$ ：当前场景；
$CC$ ：查询条件；
Result：满足条件的场景结构或对象集合。

例如：

$Query(Sc, State=Moving)→{O1,O2,⋯ }Query(Sc,\ State=Moving) \rightarrow \{O_1,O_2,\cdots\}$

因此 Scene API 可以成为认知引擎获取当前世界结构的重要入口。

268.13 场景与目标

场景并不是与目标完全独立的。

在机器认知过程中，同一个世界可以因为目标不同而产生不同的认知关注结构。

因此可以表示：

$Sct=F(Ot,At,Rt,St,Et,Pt,Tt,Gt)Sc_t=F(O_t,A_t,R_t,S_t,E_t,P_t,T_t,G_t)$

例如：

目标：抓取鸡蛋

系统重点关注：

Hand
Egg
Table
Hand-Egg Relation
Egg-Table Relation
Hand Position
Egg Position
Hand Movement
Egg Stability

如果目标改变为：

目标：移动桌面上的瓶子

场景中的关注结构也会发生变化。

因此，目标可以参与场景结构组织。

268.14 场景与认知

Scene API 最终需要将场景提供给 Cognitive Engine。

基本关系：

$Ct=F(Gt,Ot,At,Rt,St,Sct)C_t=F(G_t,O_t,A_t,R_t,S_t,Sc_t)$

即：

Goal
+
Object
+
Attribute
+
Relation
+
State
+
Scene
↓
Cognition

因此：

Scene API
↓
Scene
↓
Cognitive Model
↓
Cognitive Engine

Scene API 不直接做认知决策。

它负责提供：

当前机器世界是什么结构。

Cognitive Engine 负责进一步计算：

在这个结构下应该形成什么认知。

这保持了 API 层、模型层和认知引擎层之间的边界。

268.15 Scene API 的 PHP OOP 工程结构

按照 ICAI 的 PHP OOP 架构，可以建立：

SceneApiController
        ↓
SceneService
        ↓
SceneEngine
        ↓
SceneModel
        ↓
SceneRepository
        ↓
MySQL

各类职责分别为：

SceneApiController

负责接收 API 请求：

class SceneApiController
{
    public function create()
    {
        // Receive request
    }

    public function get()
    {
        // Get scene
    }

    public function update()
    {
        // Update scene
    }

    public function rebuild()
    {
        // Rebuild scene
    }
}

SceneService

负责场景业务调用：

class SceneService
{
    protected $engine;

    public function createScene($data)
    {
        return $this->engine->build($data);
    }

    public function rebuildScene($data)
    {
        return $this->engine->rebuild($data);
    }
}

SceneEngine

负责场景结构计算：

class SceneEngine
{
    public function build($data)
    {
        $scene = array();

        $scene['objects'] = $data['objects'];
        $scene['relations'] = $data['relations'];
        $scene['states'] = $data['states'];
        $scene['environment'] = $data['environment'];
        $scene['position'] = $data['position'];
        $scene['timestamp'] = $data['timestamp'];

        return $scene;
    }
}

这里的 Engine 才是场景结构计算的位置。

Controller 不负责场景计算，API 也不直接承担认知计算。

268.16 SceneModel

SceneModel 表示软件系统中的场景对象。

例如：

class SceneModel
{
    protected $id;
    protected $type;
    protected $objects;
    protected $relations;
    protected $states;
    protected $environment;
    protected $position;
    protected $timestamp;
    protected $goal;

    public function getId()
    {
        return $this->id;
    }

    public function getObjects()
    {
        return $this->objects;
    }

    public function getRelations()
    {
        return $this->relations;
    }

    public function getStates()
    {
        return $this->states;
    }
}

SceneModel 是场景的软件对象表示。

它与理论中的 Scene 对应，但不能将理论概念和数据库记录简单等同。

其结构关系是：

Scene Theory
↓
Scene Object Model
↓
SceneModel
↓
Runtime Scene Instance

268.17 SceneRepository

SceneRepository 负责场景数据持久化。

class SceneRepository
{
    public function save($scene)
    {
        // Save scene
    }

    public function find($id)
    {
        // Find scene
    }

    public function update($id, $scene)
    {
        // Update scene
    }

    public function delete($id)
    {
        // Delete scene
    }

    public function history($id)
    {
        // Scene history
    }
}

数据库可以设计：

cognitive_scenes

例如：

id
scene_type
goal
environment
position
timestamp
scene_status
created_at
updated_at

场景中的对象、关系和状态可以通过独立关联表进行管理：

cognitive_scene_objects
cognitive_scene_relations
cognitive_scene_states
cognitive_scene_history

这样可以保持：

Scene
├── Objects
├── Relations
├── States
└── History

268.18 场景历史

由于场景是动态变化的，因此系统应该保存场景变化历史。

定义：

$HSc={(t1,Sc1),(t2,Sc2),⋯ ,(tn,Scn)}H_{Sc}=\{(t_1,Sc_1),(t_2,Sc_2),\cdots,(t_n,Sc_n)\}$

其中：

$tit_i$ ：时间；
$SciSc_i$ ：该时间对应的场景。

例如：

t1 → Hand Far Egg
t2 → Hand Near Egg
t3 → Hand Touch Egg
t4 → Hand Grasp Egg
t5 → Hand Move Egg

这形成：

$Sc1→Sc2→Sc3→Sc4→Sc5Sc_1\rightarrow Sc_2\rightarrow Sc_3\rightarrow Sc_4\rightarrow Sc_5$

场景历史不仅可以用于记录系统运行过程，还可以成为后续行为分析和反馈认知的重要结构数据。

268.19 场景变化事件

Scene API 可以产生场景事件：

SceneCreated
SceneUpdated
SceneChanged
SceneRebuilt
ObjectAdded
ObjectRemoved
RelationChanged
StateChanged
SceneClosed

例如：

StateChanged
↓
SceneChanged
↓
Cognitive Engine
↓
Re-Cognition

或者：

ObjectAdded
↓
SceneUpdated
↓
Scene Rebuild
↓
Cognition Update

因此 Scene API 可以成为动态认知系统中的结构变化入口。

268.20 Scene API 与反馈闭环

ICAI 的核心运行过程不是单向的。

完整闭环为：

World
↓
Real-Time Data
↓
Element API
↓
Object API
↓
Attribute API
↓
Relation API
↓
State API
↓
Scene API
↓
Cognitive Engine
↓
Behavior Engine
↓
Action
↓
Device API
↓
Device
↓
World Change
↓
Feedback
↓
Element API
↓
Object Update
↓
Scene Update
↓
Re-Cognition

因此 Scene API 位于机器世界结构形成和机器认知之间。

其位置可以概括为：

$World→Data→Structure→Scene→CognitionWorld\rightarrow Data\rightarrow Structure\rightarrow Scene\rightarrow Cognition$

执行之后：

$Cognition→Action→WorldChange→Feedback→SceneUpdateCognition\rightarrow Action\rightarrow WorldChange\rightarrow Feedback\rightarrow SceneUpdate$

由此形成动态认知闭环。

268.21 Scene API 的统一模型

经过前面的 Element API、Object API、Attribute API、Relation API、State API，可以形成统一结构：

$E→O→A→R→S→ScE\rightarrow O\rightarrow A\rightarrow R\rightarrow S\rightarrow Sc$

其中：

$EE$ ：Element；
$OO$ ：Object；
$AA$ ：Attribute；
$RR$ ：Relation；
$SS$ ：State；
$ScSc$ ：Scene。

进一步进入：

$Sc→C→M→B→ActionSc\rightarrow C\rightarrow M\rightarrow B\rightarrow Action$

其中：

$CC$ ：Cognition；
$MM$ ：Method；
$BB$ ：Behavior。

因此形成：

Element
↓
Object
↓
Attribute
↓
Relation
↓
State
↓
Scene
↓
Cognition
↓
Method
↓
Behavior
↓
Action
↓
Device
↓
Feedback

这不是几个独立 API 的简单集合，而是一个连续的机器认知对象结构链。

268.22 Scene API 的工程定位

Scene API 在 ICAI 系统中的工程定位可以定义为：

Scene API 是机器世界结构进入认知运行层之前的场景接口，负责将动态对象、属性、关系、状态、环境、空间、时间和目标组织成当前场景实例，并向认知系统提供统一的场景数据。

因此：

Element API
负责元素
        ↓
Object API
负责对象
        ↓
Attribute API
负责属性
        ↓
Relation API
负责关系
        ↓
State API
负责状态
        ↓
Scene API
负责场景
        ↓
Cognitive API
负责认知通信

每一层都有自己的对象边界和工程职责。

268.23 本章总结

第268章建立了 Scene API｜场景 API。

Scene API 的核心不是保存一个“场景名称”，而是建立当前世界的结构化场景实例：

$Sct=F(Ot,At,Rt,St,Et,Pt,Tt,Gt)Sc_t=F(O_t,A_t,R_t,S_t,E_t,P_t,T_t,G_t)$

它将：

Object
+
Attribute
+
Relation
+
State
+
Environment
+
Space
+
Time
+
Goal

组织为：

Current Scene

随后：

Scene
↓
Cognitive Model
↓
Cognitive Engine

当现实世界发生变化时：

World Change
↓
Real-Time Data
↓
Element Update
↓
Object Update
↓
Attribute Update
↓
Relation Update
↓
State Update
↓
Scene Update
↓
Re-Cognition

由此，Scene API 完成了从对象结构到当前世界场景结构的工程连接。

第268章之后，ICAI API 层已经形成：

Element API
↓
Object API
↓
Attribute API
↓
Relation API
↓
State API
↓
Scene API

下一层将进入认知结构本身，使场景数据正式进入 Cognitive API｜认知 API，完成从：

$Scene→CognitionScene\rightarrow Cognition$

的独立系统通信接口建设。

第268章 Scene API｜场景 API

第268章 Scene API｜场景 API

268.1 场景 API 的提出背景

268.2 Scene API 的定义

268.3 场景是动态结构

268.4 场景 API 与对象 API 的关系

268.5 场景 API 的核心数据结构

268.6 Scene API 的基本接口

268.7 场景创建

268.8 当前场景

268.9 场景更新

268.10 场景重构

268.11 场景验证

268.12 场景查询

268.13 场景与目标

268.14 场景与认知

268.15 Scene API 的 PHP OOP 工程结构

SceneApiController

SceneService

SceneEngine

268.16 SceneModel

268.17 SceneRepository

268.18 场景历史

268.19 场景变化事件

268.20 Scene API 与反馈闭环

268.21 Scene API 的统一模型

268.22 Scene API 的工程定位

268.23 本章总结

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