一种基于仿生原理的Sobel算子容错方法

提出一种基于仿生原理的Sobel算子容错方法。通过对蛋白质标记与识别、同类细胞替换、干细胞分化和异类细胞转换4种生物机制的模仿,设计了电子组织的结构,该结构具有层次化自修复的能力。用MPI编程的方式实现了根据Sobel算子定制的电子组织,并且通过故障注入实验验证了该方法对Sobel算子容错的可行性。     

胚胎型仿生硬件结构容错机制与设计方法研究

介绍了一种新的仿生容错系统——胚胎型仿生硬件;它将FPGA设计成由电子细胞构成的二维胚胎阵列,使用电子细胞阵列模拟生物体多细胞结构,使硬件电路具有与生物细胞组织类似的自诊断和自修复特性;详细阐述了胚胎型仿生硬件的硬件结构、错误检测与自修复机制等关键技术,并以四位可控移位寄存器的设计为例说明了其系统设计方法;展望了仿生硬件的应用前景,指出了目前存在问题和进一步研究的重点.     

胚胎型仿生电路中具有自修复性能的存储器设计

胚胎型仿生电路是一种芯片级容错数字电路,其工作机制为汲取生物体生长过程的灵感从而使得数字系统具有自主容错能力。该电路是由二维电子细胞阵列组成,文中分析了这种数字电路的结构和容错机制,讨论了细胞的主要组成部件的设计,并基于海明码(Hamming Code)为细胞中的存储器设计了一种具有自检测和自修复能力的结构。最后,以4×4乘法器为应用实例,通过仿真实验验证了细胞中存储器的自诊断、自修复能力和该仿生电路的自修复能力。     

可重构阵列自主容错方法研究

设计了一种具有故障自诊断和自修复能力的可重构阵列单元结构。在功能细胞单元内部实现分布式的故障自诊断,在测试到故障后,可以自主地将距故障单元最近的空闲单元进行替换,接着自动取消受故障影响的线网,并在新的布线端点间对这些线网重新布线。以4位并行乘法器为例,实验结果证明了可重构单元阵列的故障自修复能力,并验证其重构时间较短且可靠性较高。     

基于可重构模拟细胞阵列的进化电路研究

进化电路具有自组织、自适应和自修复的特性,在航空航天领域具有重大应用价值;阐述了模拟可进化电路的基本原理,分析了基于现场可编程晶体管细胞阵列FPTA（Field Programmable Transistor Array）的可进化模拟电路体系结构与电路原理,提出了基于单染色体进化策略的模拟细胞阵列进化方法;建立了FPTA细胞电路的数学仿真模型,开发了模拟细胞电路进化研究仿真平台;以带通滤波器电路作为进化实例,讨论了进化实验结果,实验结果表明：新型FPTA细胞阵列电路能够通过进化得到带通滤波器电路,所设计的细胞电路是正确的,进化方案是有效的.     

基于单片机的FPTA-2配置设计

仿生硬件是一种自治方式工作的电路,这种电路具有自适应和自修复的特性,在航空航天领域具有重大应用价值。FPTA是一种可用于模拟进化电路设计的细胞阵列硬件结构。针对FPTA-2细胞电路,给出了一种利用单片机来控制配置数据,实现放大器功能电路的方法。将配置数据首先在PC机中产生,单片机在内部软件程序的控制下,通过PC机与单片机串口通信读取配置数据,再通过扩展的I/O口将配置数据下载到FPTA-2细胞电路。实验证明此方法可行。     

嵌入式系统门级在线自修复技术研究

为保证复杂电磁环境下嵌入式系统的安全运行,提出一种通用嵌入式系统在线故障自修复模型。基于ARM处理器和商业FPGA芯片实现原型试验系统,借鉴生物系统在遭受一定损伤时能自行康复的特点,结合仿生硬件领域中的内进化试验方法,在原型系统上设计重配置执行单元的门级冗余拓扑结构和自律控制单元的演化修复算法。利用马尔可夫模型评价系统的可靠性与稳态可用度。结果表明,在随机电磁损伤事件频繁发生并导致电路功能故障时,该系统能保持较高的可用度和安全性。     

基于独立演化系统的演化硬件实验

演化硬件是指能利用进化算法实现自修复和自适应的硬件。融合了电路自动设计、可重构硬件、人工智能和自治系统等相关内容。它不仅是一种具有自适应与自修复特性的仿生物态硬件电路,是新兴的仿生电子学的主要研究内容之一,而且是一种新颖的硬件设计思想与方法。该文设计了一种基于FPTA的DSP独立演化系统,并对外部演化结果进行下载测试,实现了对外部演化结果的检验。通过测试证明该演化系统适用于FPTA单细胞或多细胞演化实验。     

基于独立演化系统的演化硬件实验

演化硬件是指能利用进化算法实现自修复和自适应的硬件。融合了电路自动设计、可重构硬件、人工智能和自治系统等相关内容它不仅是一种具有自适应与自修复特性的仿生物态硬件电路,是新兴的仿生电子学的主要研究内吝之一,而且是一种新颖的硬件设计思想与方法。该文设计了一种基于FPTA的DSP独立演化系统,并对外部演化结果进行下载测试,实现了对外部演化结果的检验通过测试证明该演化系统适用于FPTA单细胞或多细胞演化实验。     

灰盒模糊测试自适应技术研究

分析了在不同测试环境下灰盒模糊测试各个阶段的不适应问题,针对反馈获取、反馈处理和样本生成三个阶段机制存在的问题分别提出了自适应技术进行解决。针对样本生成机制存在的格式破坏缺陷,导致测试效率低下的问题,提出了样本格式修复技术;针对反馈获取机制存在的缺陷,导致部分进化样本被漏报的问题,提出了路径追踪位图自适应技术;针对反馈处理机制存在的缺陷,导致优选语料库效率较低的问题,提出了语料选择自适应技术。基于提出的理论实现了原型系统,该原型系统在针对MathType、unzip、binutils等软件进行测试时代码分支发现的效率提高了20%以上,解决了部分进化样本的漏报问题,发现了一些商用软件的漏洞。