演化硬件技术及其在硬件设计中的应用

本文给出了基于演化算法和可编程逻辑器件的演化硬件的实现原理,并结合一个应用 实例加以说明,分析了该方法与传统的硬件设计方法相比的优越性,最后扼要介绍了演化硬件的研究方法以及它的应用现状和发展方向。     

FPGA在演化硬件中的应用

介绍了FPGA的新应用—演化硬件EHW的进展和现状,其中主要包括EHW的概念、工作原理、存在问题和应用领域。阐述了EHW在电路与系统学科中的科学意义及其对新兴电子信息产业将产生的深远影响。     

树型编码在演化硬件中的应用

演化硬件的难点在于,当目标电路比较复杂时,解空间急骤增大,目前常用的演化方法及编码都存在一定的缺陷,可靠性不强。三元组编码是目前比较典型的一种方法,通过实验验证,在求解复杂问题时可靠性也不强,因此针对三元组编码提出一种改进策略,即利用树型结构对算法加以改进,提高算法可靠性,最终演化出消耗资源最少的数字电路.实验证明,算法改进是有效的,改进后的算法结果优于现有算法。     

函数级进化型硬件在模式识别中的应用

设计了一个基于函数级进化型硬件(FEHW)的高速模式识别系统,并提出了一种适合此系统的改进遗传学习算法——可变染色体长度遗传算法(VGA)。利用VGA代替简单的遗传算法(SGA)来处理大输入的图像数据,实时实现了3类飞机识别。仿真结果表明,VGA进化速度是SGA的9倍,识别率达到80％以上。     

演化硬件在图像边缘检测中的应用

设计基于演化硬件（Evolvable Hardware，EHW）的快速边缘检测进化系统，提出一种适于此系统的图像边缘提取操作结构，给出进化算法的编码方案，设计用于染色体评估的适应度函数，利用标准遗传算法来实现可变结构参数的图像边缘提取进化方法，并采用Roberts，Sobel，LOG，Robinson等传统边缘检测算法与进化方法进行对比试验。结果表明：进化方法边缘检测误差率最低，只有9．87％，其边缘提取的效果优于传统检测方法，     

演化硬件技术在嵌入式计算机系统中的应用

演化硬件是一个新兴的研究领域,在嵌入式系统中有很多应用,实验证明:应用演化硬件技术中的遗传算法能很好解决嵌入式系统中的软硬件划分问题,而且还可以进行自适应、自修复,开拓了硬件设计自动化的新途径。     

演化计算在硬件自动设计中的应用

给出了基于演化计算的硬件自动设计方法的实现过程,分析了该方法的特点、存在的问题及解决方案,讨论了演化计算在该应用领域的发展方向。     

基于硬件演化的电子电路故障自修复研究综述

阐述了硬件演化的基本原理, 对基于硬件演化的故障自修复国内外现状作了详细的介绍, 对故障自修复中重要的步骤作了说明, 并指出了目前存在的问题和改进的方向。基于硬件演化的故障自修复必将具有广阔的前景和重大的工程应用价值。     

硬件进化中演化算法的研究及应用

详细介绍了硬件进化的概念,硬件进化的原理与实现思想,遗传算法与蚁群算法动态融合的基本原理,融合后算法中遗传算法及蚁群算法规则.融合过程中遗传算法与蚁群算法动态衔接问题以及融合后的算法在硬件进化中的应用过程.最后,分析了通过该算法进化后硬件的进化应用前景.     

基于WIN32并行虚拟机在演化硬件中的应用研究

利用遗传算法(GA)的群体搜索模式,在演化硬件(EHW)应用中根据其本身具有的并行性,采用并行算法提高演化速度。以Messy门模型为例,介绍了利用PVM(并行虚拟机)在演化硬件问题中提高计算速度的应用,并通过与串行算法的比较,得出了在演化硬件研究中采用并行处理的优势。     

基于精英池演化算法的数字电路在片演化方法

20世纪末演化硬件技术的提出为实现硬件系统的自适应与智能化等特征提供了一种可行的新技术,现阶段电路进化是演化硬件研究的热点之一.该文引入人工经验与规则,提出一种扩展矩阵编码法,保护具有较优结构的电路个体不易被淘汰;其次,基于多目标和局部寻优技术,结合子电路杂交与单元重要性的自适应变异策略,提出了一种设计数字电路的精英池演化算法,并在可编程逻辑器件上实现电路的自主动态重构与评价等演化过程.     

The Fast Evaluation Strategy for Evolvable Hardware

An evolutionary algorithm implemented in hardware is expected to operate much faster than the equivalent software implementation. However, this may not be true for slow fitness evaluation applications. This paper introduces a fast evolutionary algorithm (FEA) that does not evaluate all new individuals, thus operating faster for slow fitness evaluation applications. Results of a hardware implementation of this algorithm are presented that show the real time advantages of such systems for slow fitness evaluation applications. Results are presented for six optimisation functions and for image compression hardware.     

基于EHW的可进化传感器的研究

为克服常规传感器对信号采集和处理的局限,探求了一种具有智能传感并自适应于外部环境的机理,将常规传感器和可进化硬件相结合,提出了一种可进化传感器的基本框架,介绍了基于遗传算法和可进化硬件原理的具有自适应能力和容错特性的可进化传感器的初步研究。     

基于多目标自适应遗传算法的逻辑电路门级进化方法

提出一种改进的遗传算法,通过网表级编码、多目标评估和遗传参数自适应等措施,可依据多个设计目标,以较少的运算量自动生成和优化逻辑电路．在数字乘法器、偶校验器等进化设计实验中,通过比手工设计和同类方法更优的新奇设计结果展示了该方法的有效性和先进性．     

An Improved Evolvable Oscillator and Basis Function Set for Control of an Insect-Scale Flapping-Wing Micro Air Vehicle

This paper introduces an improved evolvable and adaptive hardware oscillator design capable of supporting adaptation intended to restore control precision in damaged or imperfectly manufactured insect-scale flapping-wing micro air vehicles. It will also present preliminary experimental results demonstrating that previously used basis function sets may have been too large and that significantly improved learning times may be achieved by judiciously culling the oscillator search space. The paper will conclude with a discussion of the application of this adaptive, evolvable oscillator to full vehicle control as well as the consideration of longer term goals and requirements.     

数字系统硬件在线进化技术研究

电路的在线进化设计是通过演化的方式实现电路的功能,可视为进化算法与可编程逻辑器件的结合;针对制约进化设计能力的主要“瓶颈”一染色体过长导致进化设计受限,文中一方面结合FPGA中的逻辑资源,采用基于LUT（查找表）逻辑功能与连线的分段编码方案,降低染色体长度,另一方面,采用了改进了的进化策略（ES）,以克服算法的早熟并加快收敛速度;文中以两位乘法器电路的在线进化作为实例,给出了具体的实现方法。     

电路外部演化生成的软件模拟

介绍了一个基于演化母板的演化平台,该平台使用的是演化母板和基本元素相分离的结构,允许有更多类型的基本元素通过子板接入到演化母板上,使生成的电路种类更多,方式更加灵活。以一位全加器为实例,说明如何利用软件模拟方法实现电路外部演化生成。利用二叉树进行适应度评估的软件模拟,给出了主要函数程序代码。     

Evolvable Hardware in Evolutionary Robotics

In recent decades the research on Evolutionary Robotics (ER) has developed rapidly. This direction is primarily concerned with the use of evolutionary computing techniques in the design of intelligent and adaptive controllers for robots. Meanwhile, much attention has been paid to a new set of integrated circuits named Evolvable Hardware (EHW), which is capable of reconfiguring its architectures unlimited time based on artificial evolution techniques. This paper surveys the application of evolvable hardware in evolutionary robotics. The evolvable hardware is an emerging research field concerning the development of evolvable robot controllers at the hardware level to adapt to dynamic changes in environments. The context of evolvable hardware and evolutionary robotics is reviewed, and a few representative experiments in the field of robotic hardware evolution are presented. As an alternative to conventional robotic controller designs, the potentialities and limitations of the EHW-based robotic system are discussed and summarized.