Интеллектуальные системы схемотехнического проектирования

Интеллектуальные системы схемотехнического проектирования
1. Введение
2. Системы на основе продукционных баз знаний
3. Системы параметрической оптимизации
4. Интегрированные подходы
5. Системы топологического синтеза
6. Выводы
д.т.н., проф. Л.А. Зинченко

Интеллектуальные системы схемотехнического проектирования
1. Введение
2. Системы на основе продукционных баз знаний
3. Системы параметрической оптимизации
4. Интегрированные подходы
5. Системы топологического синтеза
6. Выводы

Введение
Эволюционное проектирование электронных и электрических цепей – новая область научных исследований, базирующаяся на исследованиях в эволюционной биологии, теории цепей и теории алгоритмов.
Теория цепей
Эволюционная биология
Теория
алгоритмов
Эвол.
проектир.

Введение. Программное и аппаратное эволюционное проектирование
Проектные требования
Генерация множества решений
.R 1 0 200 ..
Моделирование
Проектные требования удовлетворены?
Да
Нет
Описание решений (SPICE)
Проектные требования
Программируемые
микросхемы
Установка начальной
конфигурации 10001
Установка параметров
измерительной аппаратуры
Измерительная аппаратура
Проектные требования удовлетворены?
Да
Аппаратное решение
Нет
Обновление
конфигурации
10110

Введение. Алгоритм проектирования цифро-аналоговых интегральных схем
Идея
Системное проектирование
Проектирование архитектуры
Схемотехническое проектирование стандартных ячеек
Проектирование топологии стандартных ячеек
Проектирование топологии интегральной схемы
Производство и тестирование
Выбор топологии
Выбор параметров

1. Введение
2. Системы на основе продукционных баз знаний
3. Системы параметрической оптимизации
4. Интегрированные подходы
5. Системы топологического синтеза
6. Выводы

Системы на основе продукционных баз знаний
Выбор топологии из базы знаний
по заданному
сценарию проектирования
База знаний
Проектные требования
Назначение параметров схемы в соответствие со сценарием проектирования
Описание проектного решения
Сценарий проектирования

Системы на основе продукционных баз знаний

1. Введение
2. Системы на основе продукционных баз знаний
3. Системы параметрической оптимизации
4. Интегрированные подходы
5. Системы топологического синтеза
6. Выводы

Параметрическая оптимизация
Оптимизация параметров схемы
Исходное решение
Оценка вариантов решений
Оптимизированное решение
Варианты решений
Проектные требования удовлетворены?
Проектные требования
Да
Нет

Параметрическая оптимизация

Коммерческие средства параметрической оптимизации

1. Введение
2. Системы на основе продукционных баз знаний
3. Системы параметрической оптимизации
4. Интегрированные подходы
5. Системы топологического синтеза
6. Выводы

Интегрированные подходы

1. Введение
2. Системы на основе продукционных баз знаний
3. Системы параметрической оптимизации
4. Интегрированные подходы
5. Системы топологического синтеза
6. Выводы

Структурная схема систем топологического синтеза, основанных на генетическом
программировании
Создание исходного решения (многополюсника)
Проектные
требования
Оценка возможных решений
Множество решений
Проектные требования
удовлетворены?
Да
Нет
Изменение текущих решений на основе эвристических правил
SER
R1
R2
…

Подходы к топологическому синтезу на основе генетического программирования

Структурная схема систем топологического синтеза, основанных на генетических
алгоритмах
Генерация закодированных возможных решений
0110100…
Проектные
требования
Оценка возможных решений
Множество решений
Проектные требования удовлетворены?
Да
Нет
Преобразование в фенотип
.R 1 0 200 …
Генерация новых возможных решений
100110…

Подходы к топологическому синтезу на основе генетических алгоритмов

Структурная схема систем топологического синтеза, основанных на эволюционных вероятностных алгоритмах
Генерация первоначального вероятностного распределения
Проектные
требования
Моделирование
Множество решений
Проектные требования удовлетворены?
Да
Нет
Генерация возможных решений на основе вероятностного распределения
Построение новой модели
распределения

Подходы к топологическому синтезу на основе эволюционных вероятностных алгоритмов

1. Введение
2. Системы на основе продукционных баз знаний
3. Системы параметрической оптимизации
4. Интегрированные подходы
5. Системы топологического синтеза
6. Выводы

Выводы
Эволюционное проектирование радиоприемных и радиопередающих устройств активно используется в промышленности и в научных исследованиях;
В настоящее время только эволюционное проектирование способно решать задачи творческого синтеза
При проектировании на основе эволюционных вычислений возможно оптимизация с учетом различных критериев (DFM, DFR и т.д.)

Приложение

Ресурсы
Конференции
Конференции по эволюционной электронике
- Конференции с секциями по эволюционной электронике
• Литература
Журналы
Книги
Web ресурсы

Конференции по эволюционной электронике
Прошедшие
- International Conference on Evolvable Systems ICES’05
September 12-14, 2005, Barcelona, Spain
- 1st NASA/ESA Conference on Adaptive Hardware and Systems (AHS-2006)
June 15- 18, 2006, Hilton Istanbul, Turkey http://ehw.jpl.nasa.gov/events/ahs2006/
Предстоящие:
- NASA/ESA Conference on Adaptive Hardware and Systems (AHS-2007)
August 5-6, 2007, Edinburgh, UK
http://www.see.ed.ac.uk/ahs2007/AHS.htm/
- International Conference on Evolvable Systems ICES’07, 6-8 April 2007, Wuhan, China

Конференции с секциями по эволюционной электронике
Прошедшие:
IEEE World Congress on Computational Intelligence,
July 16 – 21, 2006, Vancouver, Canada http://www.wcci2006.org/home.html/
- Genetic and Evolutionary Computation Conference
July 8 -12, 2006, Seattle, USA
Предстоящие:
- EuroGP2007 & EvoCOP2007, incorporating EvoWorkshops2007
11-13 April, 2007, Valencia, Spain

Журналы
• Genetic Programming and Evolvable Machines:
http://www.kluweronline.com/issn/1389-2576
• IEEE Transactions on Evolutionary Computation:
http://www.ieee-nns.org/
• Evolutionary Computation Journal (MIT Press) :
http://www.mitpress.mit.edu/EVCO/
• International Journal of SMART ENGINEERING SYSTEM DESIGN
http://web.umr.edu/~dagli
Тематические номера журналов:
• Soft Computing Journal
http://www.springer.de
•IEE Proceedings Computer-Digital Techniques
http://www.iee.org/Publish/Journals/ProfJourn/Proc/CDT/evolvable_hardware.pdf

Книги
• Thompson, A., “Hardware Evolution: Automatic design of electronic circuits in reconfigurable hardware by artificial evolution”, Springer-Verlag, 1998,http://www.cogs.susx.ac.uk/users/adrianth/ade.html
• Zebulum et Al, “Evolutionary Electronics: Automatic Design of Electronic Circuits and Systems by Genetic Algorithms”, CRC Press, 2001 http://www.crcpress.com/shopping_cart/products/product_detail.asp?sku=0865
• Sekanina, L., Evolvable Components From Theory to Hardware Implementations”, Springer, 2003, http://www.springer.de/cgi-bin/search_book.pl?isbn=3-540-40377-9&cookie=done
• John Koza, “Genetic Programming: On the Programming of Computers by Means of Natural Selection” MIT Press , 1992;
• John Koza, “Genetic Programming II: Automatic Discovery of Reusable Programs” MIT Press, 1994.

Книги
• John Koza, “Genetic Programming III: Darwinian Invention and Problem Solving” Morgan Kaufmann Publishers, 1999.
John Koza, “Genetic Programming IV: Routine Human-Competitive Machine Intelligence” published by KluwerAcademic Publishers, 2003.
Goldberg, D., “Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning”, Addison-Wesley Publishing Company, Inc., Reading, Massachusetts, 1989.
• Higuchi, T. , “Evolvable Hardware and its Applications”, chapter in “Computational Intelligence The Expert Speak” by Fogeland Robinson, IEEE Press, 2003.
• Miller, J. F., Thomson, P., and Fogarty, T., “Designing Electronic Circuits Using Evolutionary Algorithms. Arithmetic Circuits: A Case Study”, chapter 6 in Genetic Algorithms Recent Advancements and Industrial Applications. Wiley, 1997.