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EDAPLD论文
基于生物学的电子电路设计
摘要：介绍了可进化硬件的机理和相关技术，着重阐述了一种基于进化论中遗传算法的
大规模电子电路设计方法，分析了如何通过可进化硬件的机理来实现复杂系统的高容错
性设计。介绍了进化电子电路设计的设计架构及基本设计步骤实现进化电子电路设计的
设计环境。展望了基于可进化硬件思想的电子电路设计的发展前景。
关键词：可进化硬件 遗传算法 电子电路设计 现场可编程门阵列
在人类的科学研究中，有不少研究成果得益于大自然的启发，例如仿生学技术。随着
计算机技术和电子技术的发展，许多的科学研究越来越与生物学紧密相联。在人工智能
方面，已经实现了能用计算机和电子设备模仿人类生物体的看、听、和思维等能力；另
一方面，受进化论的启发，科学家们提出了基于生物学的电子电路设计技术，将进化理
论的方法应用于电子电路的设计中，使得新的电子电路能像生物一样具有对环境变化的
适应、免疫、自我进化及自我复制等特性,用来实现高适应、高可靠的电子系统。这类电
子电路常称为可进化硬件(ＥＨＷ, Ｅｖｏｌｖａｂｌｅ
ＨａｒｄＷａｒｅ)。本文主要介绍可进化硬件ＥＨＷ的机理及其相关技术并根据这种机
理对高可靠性电子电路的设计进行讨论。
１ ＥＨＷ的机理及相关技术
计算机系统所要求解决的问题日趋复杂，与此同时，计算机系统本身的结构也越来越
复杂。而复杂性的提高就意味着可靠性的降低，实践经验表明，要想使如此复杂的实时
系统实现零出错率几乎是不可能的，因此人们寄希望于系统的容错性能：即系统在出现
错误的情况下的适应能力。对于如何同时实现系统的复杂性和可靠性，大自然给了我们
近乎完美的蓝本。人体是迄今为止我们所知道的最复杂的生物系统，通过千万年基因进
化，使得人体可以在某些细胞发生病变的情况下，不断地进行自我诊断，并最终自愈。
因此借用这一机理，科学家们研究出可进化硬件（ＥＨＷ,Ｅ
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