硬件進化（EHW）的若干關(guān)鍵理論和方法研究.pdf

1、硬件進化(EHW:Evolvable Hardware)是上個世紀九十年代初發(fā)展起來的一門新興的交叉學(xué)科.EHW是指這樣一種硬件:它能夠通過硬件與環(huán)境之間的相互作用來自適應(yīng)地和動態(tài)地改變和調(diào)整其自身的結(jié)構(gòu)和行為.目前有關(guān)EHW的大部分研究成果仍處于實驗室階段.國內(nèi)在這方面的研究近幾年才剛剛起步,很多工作主要是跟蹤國外的研究,實驗基本上是在用軟件進行模擬,進展相對比較緩慢.出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是與EHW相關(guān)的許多理論及算法的研究沒有取得

2、突破.該文針對以下三個關(guān)鍵問題進行了研究:(1)針對EHW存在的進化規(guī)模的擴展能力問題,該文從染色體編碼方法和進化策略兩方面開展研究.提出一種針對EHW進化規(guī)模問題的求解策略:針對染色體編碼,論文提出了一種基于FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點的二維染色體編碼方法;針對EHW的進化策略,論文設(shè)計了以二維染色體編碼方法為基礎(chǔ)的基于粗粒度孤島模型與Pittsburgh模式的EHW進化策略——EHW動態(tài)遺傳機器學(xué)習框架(ISPitts).(2)研究了一種基

3、于知識的遞增式EHW學(xué)習模式.在加快進化計算收斂速度的同時,利用進化過程中的數(shù)據(jù)分析,獲得了進化方向的預(yù)測(知識),有效地排除了可能對系統(tǒng)產(chǎn)生危害行為的個體.論文構(gòu)造了一種基于知識的遞增式學(xué)習模式,研究了一種面向EHW的自適應(yīng)學(xué)習機制.(3)如何解決信息處理算法到芯片的映射是大規(guī)模集成電路設(shè)計的焦點問題.借助EHW的工作機理,我們研究了另一種完全不同的信息處理算法的自組織映射方法.論文指出和探討了適應(yīng)度評估機制的計算復(fù)雜性、模型的可擴展