硬件進(jìn)化（EHW）的若干關(guān)鍵理論和方法研究.pdf

1、硬件進(jìn)化(EHW:Evolvable Hardware)是上個(gè)世紀(jì)九十年代初發(fā)展起來(lái)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(guò)硬件與環(huán)境之間的相互作用來(lái)自適應(yīng)地和動(dòng)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(shí)驗(yàn)室階段.國(guó)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(guó)外的研究,實(shí)驗(yàn)基本上是在用軟件進(jìn)行模擬,進(jìn)展相對(duì)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(méi)有取得

2、突破.該文針對(duì)以下三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究:(1)針對(duì)EHW存在的進(jìn)化規(guī)模的擴(kuò)展能力問(wèn)題,該文從染色體編碼方法和進(jìn)化策略兩方面開(kāi)展研究.提出一種針對(duì)EHW進(jìn)化規(guī)模問(wèn)題的求解策略:針對(duì)染色體編碼,論文提出了一種基于FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的二維染色體編碼方法;針對(duì)EHW的進(jìn)化策略,論文設(shè)計(jì)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(jìn)化策略——EHW動(dòng)態(tài)遺傳機(jī)器學(xué)習(xí)框架(ISPitts).(2)研究了一種基

3、于知識(shí)的遞增式EHW學(xué)習(xí)模式.在加快進(jìn)化計(jì)算收斂速度的同時(shí),利用進(jìn)化過(guò)程中的數(shù)據(jù)分析,獲得了進(jìn)化方向的預(yù)測(cè)(知識(shí)),有效地排除了可能對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生危害行為的個(gè)體.論文構(gòu)造了一種基于知識(shí)的遞增式學(xué)習(xí)模式,研究了一種面向EHW的自適應(yīng)學(xué)習(xí)機(jī)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(jì)的焦點(diǎn)問(wèn)題.借助EHW的工作機(jī)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(píng)估機(jī)制的計(jì)算復(fù)雜性、模型的可擴(kuò)展