[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
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:1819 |
| Date | 13 August 2001 |
| Creators | HELIO TAKAHIRO SINOHARA |
| Contributors | MARLEY MARIA BERNARDES REBUZZI VELLASCO, MARCO AURÉLIO CAVALCANTI PACHECO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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