基于硬件演化的电路故障自修复实验系统设计与实现

面对复杂的环境,电路系统容易出现故障,且常规电路系统主要基于冗余容错技术提高系统的可靠性。在前期工作中提出了基于硬件演化(evolvable hardware, EHW)和补偿平衡技术(reparation balance technology, RBT)的故障自修复策略,其能够充分利用仿生原理,使电路系统具备自适应、自组织能力。设计实现了能够用于验证所提修复策略的实验系统,并选取了典型电路对基于EHW和RBT的故障自修复策略进行了实验验证,对设计具有自修复能力的电路系统具有重要的指导意义。     

基于DSP的演化硬件独立演化系统设计

演化硬件由于具有自组织、自适应、自修复的特点而在航空航天等尖端领域有广泛的应用前景.国内对模拟型演化硬件的研究大多采用仿真研究,演化速度慢且不适合多细胞演化.本文设计了一种基于DSP的可扩展的独立演化系统,实现了演化硬件自动、高速的内部演化.     

基于FPGA演化硬件控制模块的设计

简单介绍了演化硬件的概念及工作原理,详细论述了演化硬件中控制模块的设计方法,并给出了控制模块部分VHDL设计程序代码和仿真波形。最后,提出了进一步实现演化电路的研究路线。     

演化硬件研究概述

作为一门新兴的仿生技术,演化硬件（Evolvable Hardwme,EHW）由于其所具备的自主特性,自提出以来就得到人们的广泛重视。在简要介绍演化硬件定义及实现方式后,从数字型和模拟型两个方面,总结了近年来演化硬件发展中所遇到的问题及解决方式,探讨了当前演化硬件发展中仍然存在的问题,对未来发展方向进行了分析。     

演化硬件及其进展

回顾了演化硬件的历史渊源，并讨论了演化硬件涉及的主要问题，包括作为其物质基础的大规模可编程逻辑器件和应用于其上的化算法，以及具体实现时的设计思路等。最后本文扼要介绍了演化硬件的研究及应用现状和进一步的工作。     

基于电磁防护仿生概念电路演化修复关键技术研究

基于电磁防护仿生概念,以电机控制系统为例给出了设计具有自修复能力电子系统一般方法,深入分析了重配置电路模型对电路演化修复的影响,提出了优化重配置电路模型的方法。实验结果表明,利用该优化方法改进的重配置电路模型大大降低了电路生成时间,提高了电路修复速度。     

基于多目标基因表达式编程的电路演化算法

为提高电路演化的效率和成功率,对电路设计中涉及的多个目标进行了定义与量化,并针对多目标优化问题,在基因表达式编程(GEP:Gene Expression Programming)的基础上,提出了基于多目标基因表达式编程的电路演化算法(MGEP:Multi-Objective Gene Expression Progra...     

基于几何特征的自重构模块机器人自修复算法

基于网格型的自重构模块机器人,研究了一种基于几何特征分布式自重构机器人的自修复算法.它用广度和深度优先算法搜索有效的运动路径,将故障模块转移到系统构型边界处释放,并用备用模块取代.分析了该算法实现任意位置故障模块的自修复过程,并优化了自修复过程中的模块运动路径.仿真结果表明,对于三维网格型的自重构机器人,该自修复算法是可行和有效的.     

基于演化算法的自校正模糊控制

乙烯精馏塔系统的非线性、滞后性需要一种动态性能良好的自校正模糊控制器与之相对应，基于演化算法对模糊控制器的4个参数进行了动态校正，仿真效果良好?这种控制方法有效地克服了系统的不确定性，复杂性，改善了系统的动态性能，在精馏塔系统中有良好的应用前景?     

基于自组织理论的制造系统演化机制研究

制造系统(ManufacturingSystems)演化的动力主要来自系统自身的内营力、外营力、以及技术创新与扩散作用。自组织是制造系统演化的动力机制。控制参量的变化和系统要素的质、量变化均可引起制造系统演化过程的自组织。制造系统最终将稳定在熵值较低的耗散结构状态。     

一种使用VHDL程序的硬件外演化模型

针对硬件演化中内演化过分依赖专业硬件平台的问题,提出了一种基于VHDL程序的硬件外演化模型VHDLEM。根据VHDL程序语句的不同,VHDLEM分为条件行为模型CAM和遗传程序模型GPM。CAM模型使用条件判断语句模式对电路真值表进行编码演化,得到的个体转换为条件判断形式的VHDL语句,对于输入较少的电路,CAM的演化速度快;GPM模型根据VHDL的逻辑运算语句,使用遗传程序设计的方法,演化出对应真值表的电路逻辑表达式,转换为对应的VHDL程序,对于输入较多的电路,GPM模型得到的VHDL程序较CAM更加简洁,可读性更强。     

基于多维属性演化树的软件演化风格匹配方法研究

为了提高软件企业的过程能力,该文提出一种基于多维属性演化树的软件演化匹配方法,利用软件的每个版本包含的原子构件个数、原子构件大小、软件体系结构大小、有效代码行数、java文件数等属性,再通过树匹配的方法找出特定类型项目的软件演化风格,优化软件企业演化过程,为提高软件企业的过程能力提供条件.     

中立性存在的基因表达式硬件演化算法

针对硬件演化的快速收敛需求和中立存在对硬件演化的作用,提出了有向图基因表达式(GGEP)硬件演化算法。GGEP结合了基因表达式与有向图结构,是一种适用于电路演化的遗传编程方法。GGEP具有天然的中立性存在,使用适应度关联距离(fdc)对比中立存在和不存在时硬件演化的难度。电路演化实验验证了GGEP算法的有效性以及中立性存在的积极作用。实验结果表明:与其他演化算法比较,GGEP的成功率最高,二位乘法器的平均演化代数要少4~20倍;相同的算法复杂度下,中立性存在比不存在时,组合逻辑电路收敛速率提高近1倍,二位乘法器的成功率提高20%~30%。     

基于自差分分析的硬件木马检测研究

针对硬件木马旁路检测方法的噪声干扰问题,提出了基于自差分分析的硬件木马检测方法.基于旁路信号特征分析提出了两点假设:a.相同采样窗口内旁路信号的噪声变化小;b.不同激励下硬件木马的旁路特征存在差异.对同一采样窗口内不同激励的旁路信号进行自差分分析,将安全芯片与待测芯片的直接对比转变为自差分信号的相对差异分析,从而降低工艺噪声和环境噪声的干扰.提出了自差分分析的旁路信号模型以及相应检测流程.搭建了基于在线可编程门阵列芯片的验证平台,以8051微处理器内核为实验对象,采用马氏距离度量多点旁路信号差异,验证了假设的正确性,构建了待测芯片集合,成功检测出逻辑规模低至0.025%的硬件木马.     

“好”基因对自现及其在遗传算法协同演化中的应用研究

简述协同演化及自现的概念,提出以计算高适应类染色体基因对作用力,区别“好”基因对,寻找演化基因,实现自现的方法,并给出自现在协同演化中实现的应用模型,为自现在协同演化中的实验提供理论基础,对染色体较长的复杂工程应用问题有重要指导意义。     

具有进化能力的新型胚胎电子自修复系统

针对胚胎电子电路及其自修复方法——行/列移除和细胞移除的不足,提出了一种具有进化能力的新型胚胎电子自修复系统.该自修复系统具有功能层、修复层和进化层3个层次.功能层实现目标电路功能;修复层采用行/列移除进行目标电路的实时修复;进化层利用功能层剩余资源进化具有更大自修复能力的目标电路结构.该自修复系统既保证了目标电路的实时自修复,又能够充分利用功能层的电子细胞资源,提高了目标电路的自修复能力.通过电路的仿真实验,验证了所提出自修复系统的优越性.      

自修复智能混凝土简支梁试验研究

采用免振捣自密实混凝土作为自修复智能混凝土的基材,内置玻璃纤维,分别在修复空心玻璃纤维内注入α-氰基丙烯酸酯胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂和聚氨酯胶粘剂,进行自修复自密实混凝土简支梁构件的三分点纯弯试验.比较了这3种胶粘剂的修复效能,及内置不同数量修复玻璃长管对简支梁承载力恢复和提高能力的差异.     

自修复芯片

未来的电子系统将自行监测，自行改变功能以及自行修复损坏的电路一所有这一切均无需外来干预，这就是自主计算的梦想。虽说梦想尚未成现实，但IBM公司的工程师和科学家已经向梦想的实现迈出了一大步，他们开发了一种芯片上的熔丝，利用此前被认为是半导体电路中一种严重可靠性问题的物理现象来使熔丝烧断，或者用公司当局推荐的说法是程控烧毁。     

自修复混凝土研究进展

智能混凝土是建筑材料与智能科技相结合的产物,是智能材料的一种。自修复混凝土是智能混凝土发展的高级阶段。混凝土在受力或其他因素的作用下,会出现裂缝,影响了混凝土的使用寿命。自修复混凝土在出现裂缝时,能自动分泌出粘结液并渗入裂缝中,使混凝土裂缝重新愈合,恢复甚至提高混凝土的性能。全面回顾了自修复混凝土的发展背景和国内外的研究现状,阐述了现今自修复混凝土研究与应用中存在的问题,通过深入分析,展望了自修复混凝土的发展趋势和应用前景。     

基于自适应HereBoy算法的电路进化设计实验研究

针对电路进化设计演化后期种群收敛速度放慢等问题,采用自适应Here Boy算法,融入遗传算法的群体概念,研究自适应因子在进化算法中对演化收敛速度的影响。运用类神经网络的电路模型和矩阵编码方法对组合电路进行编码,建立了电路编码到电路功能的映射关系,采用外部进化方式进行电路适应度值评估,引入自适应遗传算子提高算法收敛速度和种群多样性。二位二进制乘法器电路的进化结果表明,该方法较传统Here Boy算法在电路进化设计进程中电路平均演化代数及演化时间明显减小,在进化后期,随着种群演化代数增加适应度值平均涨幅提高。