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Estratégias de busca no projeto evolucionista de circuitos combinacionaisManfrini, Francisco Augusto Lima 23 February 2017 (has links)
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Previous issue date: 2017-02-23 / A computação evolucionista tem sido aplicada em diversas áreas do conhecimento para a descoberta de projetos inovadores. Quando aplicada na concepção de circuitos digitais o problema da escalabilidade tem limitado a obtenção de circuitos complexos, sendo apontado como o maior problema em hardware evolutivo. O aumento do poder dos métodos evolutivos e da eficiência da busca constitui um importante passo para melhorar as ferramentas de projeto. Este trabalho aborda a computação evolutiva aplicada ao projeto de circuito lógicos combinacionais e cria estratégias para melhorar o desempenho dos algoritmos evolutivos. As três principais contribuições resultam dessa tese são: (i) o desenvolvimento de uma nova metodologia que ajuda a compreensão das causas fundamentais do sucesso/fracasso evolutivo;(ii)a proposta de uma heurística para a semeadura da população inicial; os resultados mostram que existe uma correlação entre a topologia da população inicial e a região do espaço de busca explorada; e (iii) a proposta de um novo operador de mutação denominado Biased SAM; verificou-se que esta mutação pode guiar de maneira efetiva a busca. Nos experimentos realizados o operador proposto é melhor ou equivalente ao operador de mutação tradicional. Os experimentos computacionais que validaram as respectivas contribuições foram feitos utilizando circuitos benchmark da literatura. / Evolutionary computation has been applied in several areas of knowledge for discovering Innovative designs. When applied to a digital circuit design the scalability problem has limited the obtaining of complex circuits, being pointed as the main problem in the evolvable hardware field. Increased power of evolutionary methods and efficiency of the search constitute an important step towards improving the design tool. This work approaches the evolutionary computation applied to the design of combinational logic circuits and createsstrategiestoimprovetheperformanceofevolutionaryalgorithms. The three main contributions result from this thesis are: (i) the developement of a methodology that helps to understand the success/failure of the genetic modifications that occur along the evolution; (ii) a heuristic proposed for seeding the initial population; the results showed there is a correlation between the topology of the initial population and the region of the search space which is explored. (iii) a proposal of a new mutation operator referred to as Biased SAM; it is verified that this operator can guide the search. In the experiments performed the mutation proposed is better than or equivalent to the traditional mutation. The computational experiments that prove the efficiency of the respective contributions were made using benchmark circuits of the literature.
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[en] DEVELOPMENT OF AN ANALOG RECONFIGURABLE PLATAFORM FOR THE INTRINSIC EVOLUTION OF CIRCUITS / [es] DESARROLLO DE UNA PLATAFORMA ANÁLOGICA RECONFIGURABLE PARA LA EVOLUCIÓN ÍNTRINSECA DE CIRCUITOS / [pt] DESENVOLVIMENTO DE UMA PLATAFORMA RECONFIGURÁVEL ANALÓGICA PARA A EVOLUÇÃO INTRÍNSECA DE CIRCUITOSCRISTINA COSTA SANTINI 13 August 2001 (has links)
[pt] Esta dissertação propõe uma nova plataforma reconfigurável
analógica destinada à síntese de circuitos analógicos
utilizando Algoritmos Genéticos. Plataformas Reconfiguráveis
pretendem estabelecer uma nova tendência na síntese de
circuitos eletrônicos, digitais ou analógicos. Grande
interesse é mostrado por parte dos pesquisadores em relação
às características de auto-reconfiguração e auto-adaptação
presentes nestas plataformas. Estas são características
essenciais aos sistemas que precisam funcionar por muito
tempo em ambientes hostis, como por exemplo nas missões de
exploração espacial. Industrialmente, estas características
são desejáveis na produção de equipamentos em chips
reconfiguráveis, a fim de diminuir a taxa de equipamentos
descartados por estarem fora das especificações, já que
neste caso ele seria reconfigurado. Finalmente, de maneira
genérica, estas características de auto-reconfiguração
e auto-adaptação da plataforma permitem que circuitos sejam
sintetizados, otimizados ou reparados através de métodos
evolutivos. O desenvolvimento desta dissertação foi
realizado em 4 etapas: pesquisa bibliográfica,
especificação e implementação da plataforma e estudo de
casos. Na primeira etapa buscou-se estudar a área de
Eletrônica Evolutiva, verificando suas maiores conquistas e
necessidades. Foi dada ênfase à síntese de circuitos
analógicos por evolução extrínseca e consequentemente às
plataformas reconfiguráveis analógicas desenvolvidas
comercialmente e em laboratórios de pesquisa. A
especificação e implementação da plataforma por sua vez
ocorreu em três fases ou versões, estando envolvidos o
projeto conceitual, a implementação e a obtenção e análise
dos resultados em cada uma delas. Na primeira versão buscou-
se consolidar o projeto inicial, puramente teórico,
implementando um protótipo limitado, que pudesse comprovar
a capacidade de reconfiguração e evolução e também as
desejáveis características de robustez e transparência.
Na segunda versão, implementou-se um Circuito
Reconfigurável Analógico maior, permitindo que um número
maior de blocos construtores fosse conectado à plataforma,
consequentemente permitindo que uma variedade maior de
circuitos fosse sintetizada. Na terceira versão, com a
técnica estudada e devidamente comprovada pelas versões
anteriores, buscou-se melhorar o desempenho da plataforma,
implementando uma nova interface entre o Circuito
Reconfigurável Analógico e o Algoritmo Genético. Realizou-
se um estudo de casos em cada uma das versões descritas
acima, objetivando comprovar as características e
limitações da plataforma proposta. Na primeira versão,
diferentes configurações de inversores foram sintetizadas.
Na segunda versão sintetizou-se um ou-exclusivo, que serviu
como base de comparação de desempenho com a terceira
versão. Nesta última versão sintetizou-se um ou-exclusivo,
um multiplexador, um amplificador e um amplificador
controlado por tensão. Em relação à síntese, os circuitos
sintetizados possuem configurações não convencionais,
comprovando a capacidade da técnica de explorar
características da física do silício. Além disso, os
resultados mostram que a plataforma proposta possui as
características desejáveis de uma FPAA, tais como robustez,
transparência, flexibilidade e a capacidade de auto-
reconfiguração. / [en] This dissertation investigates a new analog reconfigurable
platform, developed to supply an environment to evolve
generic analog circuits based on discrete components,
without the need of simulators. Automatic reconfiguration
of programmable devices may potentially be driven by
Evolutionary Computation techniques such as Genetic
Algorithms. Reconfigurable Platforms promise to establish a
new trend in electronic design, where a single device now
has the flexibility to implement a wide range of electronic
circuits, analog or digital. A major interest is shown by
researches towards those platforms characteristics of self-
adaptation and self- repairing through automatic
reconfiguration. These are essential features for systems
that need to perform for a long time in harsh environments
such as those employed in space exploration missions.
Industrially, those features can be applied on analog
Evolvable Hardware chip, with the aim to improve the yield
rate and produce smaller circuits. This research had four
steps: a study of related works, the concept of the
platform, it`s implementation and cases studies. In the
first step, the focus was to study about Evolvable
Hardware, it`s main researches and published work,
eferences, and the area actual position. An emphasis has
been given to intrinsic evolution, and consequently, to the
study of the analog reconfigurable platforms. The concept
of the platform and it`s implementation had three steps,
and each one of these had its own concept, implementation
and experiments steps. The first step aimed at proving the
initial concept, totally theoretical. Due to that a limited
prototype has been implemented, and the features of self-
adaptation through automatic reconfiguration, tranparency
and robustness were studied. In the second step, a bigger
Reconfigurable Analog Circuit has been developed,
allowing the evolution of a wider range of circuits. In the
third step, the initial concept of the plataform was
already well proved, so the aim was at developing a better
interface between the software and the reconfigurable
platform to make the evolution faster. In each one of the
steps described above a case study has been done. The focus
was to study and prove the platform`s characteristics and
drawbacks. The experiments taken in the first step were
inverter circuit topologies. In the second step an
exclusive-or has been synthetized. The evolution time of
this experiment was compared to the evolution time of the
same experiment evolved in the third step of implementation
of the platform. And in this third step, due to the faster
interface, other experiments were evolved, such as a
multiplexer circuit and an amplifier. The evolved circuits
has shown no conventional designs, proving that the
evolutionary algorithms can explore some of the regions
beyond the scope of conventional me thods, raising
the possibility that better designs can be found. The
results have also shown that the proposed platform has the
desired features of self-adaptation and self-repairing
through automatic reconfiguration, transparency,
flexibility and robustness. / [es] Esta disertación propone una nueva plataforma analógica reconfigurable destinada a la síntesis de
circuitos analógicos utilizando Algoritmos Genéticos. Las Plataformas Reconfigurables pretenden
establecer una nueva tendencia en la síntesis de circuitos electrónicos, digitales o analógicos. Existe
gran interés por parte de los investigadores en relación a las características de autoreconfiguración y
autoadaptación presentes en estas plataformas. Estas características son esenciales en sistemas que
necesitan funcionar por mucho tiempo en ambientes hostiles, como por ejemplo en las misiones de
exploración espacial. Industrialmente, estas características son deseables en la producción de equipos
en chips reconfigurables, A fin de disminuir la tasa de equipos descartados por estar fuera de las
especificaciones, ya que en este caso él sería reconfigurado. Finalmente, de manera genérica, estas
características de autoreconfiguración y autoadaptación de la plataforma permiten que la
sintetización de los circuitos, otimizados o reparados a través de métodos evolutivos. Esta disertación
fue realizada en 4 etapas: investigación bibliografía, especificación e implementación de la
plataforma y estudio de casos. En la primera etapa se desarrolla un estudio sobre temas de
Electrónica Evolutiva, que contempla las mayores conquistas y necesidades de ésta área. Se enfatizó
en la síntesis de circuitos analógicos por evolución extrínseca y como consecuencia en las plataformas
reconfigurables analógicas desarrolladas comercialmente y en laboratórios de investigación. La
especificación e implementación de la plataforma por su vez ocurrió en tres fases o versiones, que
involucra el proyecto conceptual, la implementación, obtención y análisis de los resultados en cada
una de ellas. En la primera versión se consolida el proyecto inicial, puramente teórico,
implementando un prototipo limitado, que pudiese comprobar la capacidad de reconfiguración y
evolución y también las características deseables de robustez y transparencia. En la segunda versión,
se implementó un Circuito Reconfigurable Analógico mayor, permitiendo conectar un número mayor
de bloques constructores, permitiendo así que una variedad mayor de circuitos fuese sintetizada. En
la tercera versión, con la técnica estudiada y comprobada por las versiones anteriores, se buscó
mejorar el desempeño de la plataforma, implementando uma nueva interfaz entre el Circuito
Reconfigurable Analógico y el Algoritmo Genético. Se realizó un estudio de casos en cada una de las
versiones descritas acima, con el objetivo de comprobar las características y limitaciones de la
plataforma propuesta. En la primera versión, diferentes configuraciones de inversores fueron
sintetizadas. En la segunda versión se sintetizó un o-exclusivo, que sirvió como base de comparación
del desempeño con la tercera versión. En esta última versión se sintetizó un o-exclusivo, un
multiplexador, un amplificador y un amplificador controlado por tensión. En relación a la síntesis, los
circuitos sintetizados poseen configuraciones no convencionales, comprobando la capacidad de la
técnica de explorar características de la física del silício. Además, los resultados muestran que la
plataforma propuesta posee las características deseables de una FPAA, tales como robustez,
transparencia, flexibilidad y la capacidad de auto reconfiguración.
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An Adaptive Modular Redundancy Technique to Self-regulate Availability, Area, and Energy Consumption in Mission-critical ApplicationsAl-Haddad, Rawad N. 01 January 2011 (has links)
As reconfigurable devices' capacities and the complexity of applications that use them increase, the need for self-reliance of deployed systems becomes increasingly prominent. A Sustainable Modular Adaptive Redundancy Technique (SMART) composed of a dual-layered organic system is proposed, analyzed, implemented, and experimentally evaluated. SMART relies upon a variety of self-regulating properties to control availability, energy consumption, and area used, in dynamically-changing environments that require high degree of adaptation. The hardware layer is implemented on a Xilinx Virtex-4 Field Programmable Gate Array (FPGA) to provide self-repair using a novel approach called a Reconfigurable Adaptive Redundancy System (RARS). The software layer supervises the organic activities within the FPGA and extends the self-healing capabilities through application-independent, intrinsic, evolutionary repair techniques to leverage the benefits of dynamic Partial Reconfiguration (PR). A SMART prototype is evaluated using a Sobel edge detection application. This prototype is shown to provide sustainability for stressful occurrences of transient and permanent fault injection procedures while still reducing energy consumption and area requirements. An Organic Genetic Algorithm (OGA) technique is shown capable of consistently repairing hard faults while maintaining correct edge detector outputs, by exploiting spatial redundancy in the reconfigurable hardware. A Monte Carlo driven Continuous Markov Time Chains (CTMC) simulation is conducted to compare SMART's availability to industry-standard Triple Modular Technique (TMR) techniques. Based on nine use cases, parameterized with realistic fault and repair rates acquired from publically available sources, the results indicate that availability is significantly enhanced by the adoption of fast repair techniques targeting aging-related hard-faults. Under harsh environments, SMART is shown to improve system availability from 36.02% with lengthy repair techniques to 98.84% with fast ones. This value increases to "five nines" (99.9998%) under relatively more favorable conditions. Lastly, SMART is compared to twenty eight standard TMR benchmarks that are generated by the widely-accepted BL-TMR tools. Results show that in seven out of nine use cases, SMART is the recommended technique, with power savings ranging from 22% to 29%, and area savings ranging from 17% to 24%, while still maintaining the same level of availability.
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Evolvable Production Systems: Demand Responsive PlanningAkillioglu, Hakan January 2011 (has links)
Dynamic and unforeseeable characteristic of the current market and production environment is not feasible to be met through pre-set parameters being dependent on the predictions. Handling this matter requires to keep focus on production system adaptability. Evolvable Production System has achieved fully system reconfigurability through process oriented modularity and multi agent based distributed control system architecture. One of the essential enhancements provided by EPS on the shop floor is achieving minimized/eliminated system setup time in response to changing product requirements. Manufacturing planning and control system, on the other hand, follows hierarchical principles which are quite much reliant on the predicted information so to structure production and planning environment on it. Production system limitations, such as lack of adaptability in response to changing conditions, are in fact influencing the planning system to be structured on the predictions. The enhancements which are ensured by the architecture of EPS enable to relax the constraints on planning system which are imposed by the limitations of production system. These enhancements have an effect at different levels in the planning hierarchy. On the light of these improvements, the planning framework as it is used so far in the industry becomes invalid and this arise a requirement for planning system structure to be designed according to a fully reconfigurable system to be able to benefit such a production system by all means. This thesis targets to enlighten the relation between the production system characteristics and planning system structure by emphasizing the planning problems and proposing a planning reference architecture solution to be able achieve a responsive planning framework. / <p>QC 20140916</p>
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Sistema embarcado reconfigurável de forma estática por programação genética utilizando hardware evolucionário híbridoAlmeida, Manoel Aranda de 04 March 2016 (has links)
Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-10-03T18:47:50Z
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DissMAA.pdf: 3325891 bytes, checksum: 1b4744d48d74943990bed42753cc4b4c (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T18:28:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1
DissMAA.pdf: 3325891 bytes, checksum: 1b4744d48d74943990bed42753cc4b4c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T18:28:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016-03-04 / Não recebi financiamento / The use of technology based on Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), a
reconfigurable technology, has become a frequent object of study. This technique is
feasible and a promising application in the development of embedded systems, however,
the difficulty in finding a flexible and efficient way to perform such an application is their
bigger problem. In this work, a virtual and reconfigurable architecture (AVR) in FPGA for
hardware applications is presented using a Genetic Programming Software on the
development of an optimal reconfiguration for this AVR, in order to build a hardware
capable of performing a given task in an embedded system. This proposal is a simple,
flexible and efficient way to achieve appropriate applications in embedded systems, when
compared to other reconfigurable hardware techniques. The representation of phenotype
of the proposed evolutionary system is based on a bi-dimensional network function
elements (EF). The GPLAB tool for MATLAB is used in Genetic Programming, and the
solution found by this procedure is converted into a memory mapping to represent the best
solution, where it is used to reconfigure the hardware. In the tests, GPLAB found results
for logic circuits in a few generations, and for image filters containing efficient solutions,
where there was little hardware occupation, especially memory, in the cases this has been
presented, with a reduced chromosome size, shows a proposal efficiency. / O uso da tecnologia baseada em Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), de forma
reconfigurável, para a solução de diversos problemas atuais, tem se tornado um frequente
objeto de estudo. Essa técnica é de aplicação viável e promissora na elaboração de
sistemas embarcados, porém, a dificuldade em encontrar uma forma flexível e eficiente de
realizar tal aplicação é o seu maior problema. Neste trabalho, é apresentada uma
arquitetura virtual e reconfigurável (AVR) em FPGA para aplicações em hardware,
utilizando um software de Programação Genética na elaboração de uma reconfiguração
ótima para esta AVR, de forma a construir um hardware capaz de efetuar uma determinada
tarefa em um sistema embarcado. Esta proposta é uma forma simples, flexível e eficiente
de realizar aplicações adequadas em sistemas embarcados, quando comparada a outras
técnicas de hardware reconfigurável. A representação do fenótipo no sistema evolutivo
proposto se baseia em uma rede de elementos de função (EF) bidimensional. A ferramenta
GPLAB, para MATLAB, é usada na Programação Genética, e a solução encontrada por
esta é convertida em um mapeamento de memória com o cromossomo da melhor solução,
onde este é usado para reconfigurar o hardware. Nos testes realizados, a GPLAB
encontrou resultados para circuitos lógicos em poucas gerações, e para filtros de imagem
encontrou soluções eficientes, onde ocorreu pouca ocupação de hardware, principalmente
da memória nos casos apresentados, apresentando um cromossomo de tamanho
reduzido, o que demonstra uma boa eficiência da proposta.
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Evoluční návrh kombinačních obvodů / EVOLUTIONARY DESIGN OF COMBINATIONAL DIGITAL CIRCUITSHojný, Ondřej January 2021 (has links)
This diploma thesis deals with the use of Cartesian Genetic Programming (CGP) for combinational circuits design. The work addresses the issue of optimizaion of selected logic circuts, arithmetic adders and multipliers, using Cartesian Genetic Programming. The implementation of the CPG is performed in the Python programming language with the aid of NumPy, Numba and Pandas libraries. The method was tested on selected examples and the results were discussed.
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[en] EVOLVABLE AUTOMATIC REPAIR AND ADJUSTMENT OF ELECTRONIC CIRCUITS / [es] REPARACIONES Y AJUSTES AUTOMÁTICOS DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS A TRAVÉS DE ELECTRÓNICA EVOLUTIVA / [pt] REPAROS E AJUSTES AUTOMÁTICOS DE CIRCUITOS ELETRÔNICOS ATRAVÉS DE ELETRÔNICA EVOLUCIONÁRIAHELIO TAKAHIRO SINOHARA 13 August 2001 (has links)
[pt] Esta dissertação investiga a utilização de técnicas de
Eletrônica Evolucionária nos processos de reparo e ajuste
de circuitos eletrônicos. O objetivo do trabalho foi
avaliar o desempenho de algoritmos de computação
evolucionária no reparo de circuitos eletrônicos
efeituosos e no ajuste e melhoria de circuitos não ótimos,
fornecendo desta forma, base teórica e experimental para
ferramentas de reparo e ajuste automático de circuitos.
A necessidade de ferramentas que efetuem reparos de
circuitos eletrônicos em situações emergenciais, bem como a
diversidade de defeitos encontrados nos vários tipos de
circuito, motivaram esta pesquisa. O trabalho de pesquisa
foi desenvolvido em 6 etapas principais: um estudo sobre
algoritmos evolutivos e suas aplicações na área da
Eletrônica Evolucionária; uma revisão de estratégias de
múltiplos objetivos que culminou na proposta de um novo
parâmetro de importância para os objetivos dos algoritmos
evolutivos e na reformulação do cálculo do erro no Método
de Minimização de Energia; o projeto de um protótipo de
plataforma reconfigurável; a proposta de uma técnica de
reparos e ajustes por evolução extrínseca; a proposta de
uma técnica de reparos e ajustes por evolução intrínseca; e
o estudo de casos. De acordo com o objetivo do trabalho de
avaliar o desempenho do algoritmos evolutivos no reparo e
ajuste de circuitos eletrônicos, primeiramente efetuou-se
um estudo sobre a aplicação destes algoritmos na área da
eletrônica evolucionária. Este estudo envolveu as
diferentes formas de representação e avaliação, bem como os
principais operadores. Também fez parte deste estudo
estratégias de múltiplos objetivos e suas aplicações na
otimização e síntese de circuitos, tanto por evolução
extrínseca quanto intrínseca. Como resultado deste estudo
preliminar, verificou-se a necessidade de reavaliar a
metodologia de múltiplos objetivos baseada na minimização
de energia, atribuindo valores de importância diferentes
aos diferentes objetivos dos algoritmos evolutivos. Foi
proposto então um parâmetro Importância do Objetivo que
prioriza atender aos objetivos mais importantes desses
algoritmos. Ou seja, privilegia as mais relevantes
características avaliadas do circuito. Foi ainda revista a
fórmula de cálculo do erro no Método de Minimização de
Energia, sugerindo-se outra que baseia-se na avaliação do
melhor indivíduo. Esta proposta visa direcionar o processo
evolutivo para os objetivos não satisfeitos do melhor
indivíduo. As técnicas de reparos e ajustes automáticos por
evolução extrínseca aqui propostas são muito semelhantes às
técnicas de síntese de circuitos por computação
evolucionária. Foi dada especial atenção à avaliação dos
circuitos e aos objetivos dos algoritmos que estão
intimamente relacionados com o circuito original não
defeituoso ou com o circuito ideal. Para realizar reparos e
ajustes automáticos por evolução intrínseca faz-se
necessário o uso de uma plataforma reconfigurável de
circuitos eletrônicos. Isto implica em uma diferente forma
de representação dos circuitos quando comparamos esta
técnica com aquela baseada em evolução extrínseca. Além
disso, técnicas de inicialização da população dos
algoritmos evolutivos foram utilizadas para orientar a
evolução com base na topologia do circuito falho. Para
possibilitar a realização de experimentos com evolução
extrínseca, foi projetado e implementado um protótipo de
plataforma reconfigurável para circuitos analógicos chamada
de PAMA. Foram realizados estudos de caso de modo a avaliar
o desempenho destas técnicas de reparos e ajustes
automáticos tanto por evolução extrínseca quanto por
evolução intrínseca. Além disso foi avaliada a relevância e
o desempenho do parâmetro Importância do Objetivo. Nos
estudos de caso realizados foram utilizados circuitos bem
conhecidos, como portas TTL / [en] This dissertation investigates the application of Evolvable
Hardware Techniques in the process of repair and adjustment
of electronic circuits. The objective of this work was to
evaluate the performance of evolvable techniques in the
repair of defective electronic circuits and in the
adjustment of non-optimum circuits, providing theoretical
and experimental basis for self-adjustment and self-repair
tools. The need of emergency repair tools for electronic
circuits, besides the diversity of damages that can be found
in various types of circuits has motivated this research.
This research had 6 steps: a study on evolvable algorithms
and its application in Evolvable Hardware field; a review
of multi-objective strategies that motivated the proposal of
the parameter Objective`s Importance and of a new formula
to calculate the error in the Energy Minimization Method;
the design of a prototype of reconfigurable platform; the
proposal of techniques to extrinsically evolve the repair
and to adjust circuits; a proposal of techniques to
intrinsically repair and adjust circuits; and the case
studies. According to the objective of this work of
evaluating the performance of evolvable algorithms in the
repair and adjustment of electronic circuits, at first a
study on representation, evaluation and operators of these
algorithms was done. Multi-objective strategies and its
applications in extrinsic and intrinsic evolution for
optimisation and synthesis of circuits was also part of
this study. As result of this preliminary study, was
observed that each objective has a different importance. If
this importance is not assigned to the objectives, some
circuits may have a good fitness but important objectives
may not be satisfied while not so important ones may be.
The use of a new parameter called Objective`s Importance was
proposed to solve this problem. The calculus of the error
in the Energy Minimization Method was also reformulated
to give more importance to the best individual. The
techniques of extrinsic evolvable repair and adjustment
proposed here are very similar to the evolvable techniques
used to synthesize circuits. The circuits` evaluation and
algorithm`s objectives were studied and some changes were
proposed. To intrinsically repair circuits is necessary to
use a reconfigurable platform of analog circuits. This
method is different from the extrinsic one. The individuals
representation in this case may vary and depends on the
platform used. Techniques to initialise populations were
used to seed the population. To make intrinsic evolution
experiments possible, a reconfigurable platform for analog
circuits called PAMA was designed and implemented. Through
the case studies the performance of the techniques proposed
were evaluated. Tests with intrinsic and extrinsic systems
were done. The relevance and performance of the Objective`s
Importance parameter was also studied. Well known analog
circuits like TTL gates and amplifiers were used in the
experiments. The results showed the accomplishment of such
class of techniques and tools, which are very useful to
repair circuits, especially in emergencies. Due to the
viability of using evolvable techniques and its advantages
when compared to the regular methods, the plans are, in
future work, to keep testing variations of these methods and
testing these techniques in bigger circuits. / [es] Esta disertación investiga la utilización de técnicas de electrónica Evolutiva en los procesos de
reparación y ajuste de circuitos electrónicos. El objetivo del trabajo fue evaluar el desempeño de
algoritmos de computación evolutiva en la reparación de circuitos electrónicos defectuosos y en el
ajuste y mejoría de los circuitos no óptimos, ofreciendo una base teórica y experimental para
herramientas de reparación y ajuste automático de circuitos. La necesidad de herramientas que
efectuen reparaciones de circuitos electrónicos en situaciones de emergencia, bien como la
diversidad de defectos encontrados en los varios tipos de circuito, motivaron esta investigación. El
trabajo de investigación fue desarrollado en 6 etapas principales: un estudio sobre algoritmos
evolutivos y sus aplicaciones en el área de la Electrónica Evolutiva; una revisión de estrategias de
múltiples objetivos que culminó en la propuesta de un nueva parámetro de importancia para los
objetivos de los algoritmos evolutivos y en la reformulación del cálculo del error en el Método de
Minimización de Energía; el proyecto de un prototipo de plataforma reconfigurable; la propuesta de
una técnica de reparaciones y ajustes por evolución extrínseca; la propuesta de una técnica de
reparaciones y ajustes por evolución intrínseca; y el estudio de casos. De acuerdo con los objetivo del
trabajo de evaluar el desempeño del algoritmos evolutivos en la reparación y ajuste de circuitos
electrónicos, primeramente se efectuó un estudio sobre la aplicación de estos algoritmos en el área
de la electrónica evolutiva. Este estudio involucró las diferentes formas de representación y
evaluación, así como los principales operadores. También forma parte de este estudio las estrategias
de múltiples objetivos y sus aplicaciones en la optimización y síntesis de circuitos, tanto por evolución
extrínseca como intrínseca. Como resultado de este estudio preliminar, se verificó la necesidad de
reevaluar la metodología de múltiples objetivos baseada en la minimización de energía atribuyendo
valores de importancia diferentes a los diferentes objetivos de los algoritmos evolutivos. Se propone
entonces un parámetro Importancia del objetivo que prioriza atender los objetivos más importantes de
esos algoritmos. O sea, favorece las características más relevantes del circuito. Se revisó la fórmula de
cálculo del error en el Método de Minimización de Energía sugiriendo otra que se basa en la
evaluación del mejor individuo. Esta propuesta direcciona el proceso evolutivo para los objetivos no
satisfechos del mejor individuo. Las técnicas de reparación y ajustes automáticos por evolución
extrínseca que aqui se proponen son muy semejantes a las técnicas de síntesisde circuitos por
computación evolucionaria. Fue dada especial atención a la evaluación de los circuitos y al os
objetivos de los algoritmos que están íntimamente relacionados con el circuito original no defectuoso
o con el circuito ideal. Para realizar reparaciones y ajustes automáticos por evolución intrínseca se
hace necesario el uso de una plataforma reconfigurable de circuitos electrónicos. Esto trae consigo
una forma diferente de representación de los circuitos cuando comparamos esta técnica con la
basada en evolución extrínseca. Además, técnicas de inicialización de la populación de los
algoritmos evolutivos fueron utilizadas para orientar la evolución con base en la topología del circuito
fallo. Para poder realizar los experimentos con evolución extrínseca, se proyectó e implementado un
protótipo de plataforma reconfigurable para circuitos analógicos llamada de PAMA. Fueron
realizados estudios de caso de modo a evaluar el desempeño de estas técnicas de reparaciones y
ajustes automáticos tanto por evolución extrínseca cuanto por evolución intrínseca. En los estudios de
caso realizados se utilizaron circuitos bien conocidos, como puertas TTL y pré-ampli
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