面向電路進(jìn)化設(shè)計(jì)的智能優(yōu)化算法研究.pdf

1、可進(jìn)化硬件(Evolvable HardWare，EHW)是指硬件能夠通過(guò)與環(huán)境的交互作用動(dòng)態(tài)地和自適應(yīng)地改變和調(diào)整自身的結(jié)構(gòu)和行為，可進(jìn)化硬件具備自適應(yīng)、自組織、自修復(fù)的特點(diǎn)。作為可進(jìn)化硬件研究的重要分支，電路進(jìn)化設(shè)計(jì)是研究和實(shí)現(xiàn)“具有自修復(fù)、自復(fù)制能力的機(jī)器”所需要的基本前提，其有望實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電路的自動(dòng)設(shè)計(jì)并可以獲得優(yōu)于常規(guī)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)結(jié)果，因而成為國(guó)際性的研究熱點(diǎn)。但是，現(xiàn)今電路進(jìn)化設(shè)計(jì)還面臨著巨大的難度，如何提高電路進(jìn)化設(shè)計(jì)所涉及的

2、電路規(guī)模、進(jìn)化速度和復(fù)雜程度，以及所能達(dá)到設(shè)計(jì)效率和優(yōu)化程度等，都是不可回避的、極具挑戰(zhàn)性的開(kāi)放性問(wèn)題。
　　 本論文系統(tǒng)地論述了電路進(jìn)化設(shè)計(jì)的工作原理、研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，從研究電路進(jìn)化設(shè)計(jì)方法的基本理論出發(fā)，針對(duì)電路進(jìn)化設(shè)計(jì)中的進(jìn)化速度問(wèn)題，有針對(duì)性地改進(jìn)已有的進(jìn)化算法和發(fā)展更加適用的新型進(jìn)化算法。針對(duì)進(jìn)化算法及電路進(jìn)化設(shè)計(jì)的編碼方案及適應(yīng)度評(píng)估等方面，進(jìn)行了較為全面和深入的研究，主要概括如下：
　　 首先，討論分

3、析了現(xiàn)有普遍適用于電路進(jìn)化設(shè)計(jì)的遺傳算法所存在的不足，在分析博弈理論與進(jìn)化算法特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)組合邏輯電路進(jìn)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，將博弈理論分析與動(dòng)態(tài)進(jìn)化過(guò)程相結(jié)合，提出了一種基于遺傳算法的進(jìn)化博弈決策機(jī)制，利用遺傳算法來(lái)指導(dǎo)博弈者策略選擇的改進(jìn)進(jìn)化算法-博弈遺傳算法。針對(duì)組合邏輯電路門級(jí)進(jìn)化問(wèn)題，通過(guò)采用一種樹(shù)型編碼方案和可以充分兼顧電路功能符合率及資源利用率等的多目標(biāo)評(píng)估方法，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了博弈遺傳算法的有效性。
　　 其次，

4、在分析討論生物免疫系統(tǒng)和遺傳算法的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從生物免疫系統(tǒng)中選擇了一些機(jī)制進(jìn)行分析研究，并將其引入到遺傳算法中。另外針對(duì)遺傳算法算子參數(shù)對(duì)算法的影響，引入自適應(yīng)機(jī)制，使遺傳參數(shù)跟隨遺傳進(jìn)程做自適應(yīng)的調(diào)整。結(jié)合以上內(nèi)容建立相應(yīng)模型、提出算法，并在組合邏輯電路門級(jí)進(jìn)化設(shè)計(jì)和模擬電路進(jìn)化設(shè)計(jì)中進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。
　　 接著，針對(duì)模擬電路進(jìn)化設(shè)計(jì)中電路結(jié)構(gòu)的不確定性及元件參數(shù)的離散化特點(diǎn)，通過(guò)引入正交試驗(yàn)產(chǎn)生初始種群來(lái)保證初始種群的多