文档介绍：(EvolvableHardware),简称EHW或E-Hard。它是一种硬件电路(现在是一种大规模集成电路),其能够像生物一样根据环境的变化而改变自身的结构以适应其生存环境,具有自组织、自适应、自修复功能。演化硬件这一概念是在1992年由日本HugodeGaris和瑞士联邦工学院同时正式提出,从而初步实现了早在20世纪50年代计算机之父JohnVonNeumann所提出的关于研制具有自繁殖与自修复能力的机器的设想。演化硬件的实现,建立在演化计算和可编程逻辑器件发展的基础之上。可编程逻辑器件和演化算法的快速发展极大地推动和促进了演化硬件的实现进程。,使自身的电路结构实时地适应外界的变化,并且能够进行自修复,以延长自身的工作寿命。其在电路设计、自动控制、容错系统、模式识别与人工智能、机器人、深空和深海探测等领域都有着极其广泛的应用前景,特别是对于使用环境恶劣、电子设备需要长期工作,同时技术人员无法及时提供维护修理的情况。如在深空探测中,宇宙空间中航天器的硬件需要承受故障、老化、温度漂移和辐射,特别是极高的温度和辐射环境条件对航天器的灾难性的冲击,演化硬件有助于保护已有的功能,实现航天器故障硬件的自修复和对恶劣环境的自适应。二、设计思路根据用来作为器件演化平台所使用的硬件的不同,设计思路可分为两种。一种是使用Xilinx公司的FPGA芯片作为硬件演化平台,此时对FPGA的位串进行读写操作时就必须使用Xilinx公司提供的JBits软件。JBits由一系列的Java类库组成,可以控制位流配置数据的产生,并提供了能够直接访问XilinxVirtex-II(tm)FPGA芯片位流结构文件的应用程序接口(API)。API可以用来构建能够在XilinxVirtex-IIFPGA芯片内部执行的数字电路设计和参数核。同时API还提供了对Virtex-II结构的最底层的接口,因此它也能充当基础来构造传统电路的布局和布线,并且应用针对性的工具来完成更为精细的规定任务。使用JBits进行位串的读写、设置、获取等操作,主要是通过调用相应函数单元的Java类来实现。另一种是按照由美国喷气发动机推进实验室(JPL)所提出FPTA(FieldProgrammableTransistorArray)拓扑结构使用晶体管构造的阵列作为硬件演化平台,所构建的可编程晶体管阵列既可以生成模拟电路又可以生成数字电路,并且还克服了商业FPGA芯片需要通过厂商提供的工具软件来完成对其内部结构配置的缺陷。以上是从硬件演化平台出发进行的总体上的划分,如果进一步的精细划分,就需要考虑设计中演化算法的实现问题,是通过软件编程在计算机上实现,还是通过构建硬件电路实现。在演化硬件的起步阶段,演化算法的实现大部分都是软件实现的,通过在计算机上编写程序实现位串的演化,使得演化硬件的实时性受到了极大的限制。而随着演化硬件的发展,软件编程实现的演化算法运行缓慢的问题成为演化硬件应用研究的瓶颈,演化算法的硬件实现开始成为研究者考虑的问题。通过对演化算法的硬件化,可以在很大程度上改善演化硬件的实时性。三、适应度函数确定通过对于具体应用要求的分析,建立适应度测试集,即所要求实现的硬件的输入与输出的对应关系,例如,输入001001对应输出为110101。