【摘 要】
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随着社会的进步和发展,人们不断涉及到很多复杂的实际应用问题。他们对计算机的计算速度和智能性提出了挑战。演化算法是用计算机模拟大自然的演化过程,特别是生物进化过程,来求
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随着社会的进步和发展,人们不断涉及到很多复杂的实际应用问题。他们对计算机的计算速度和智能性提出了挑战。演化算法是用计算机模拟大自然的演化过程,特别是生物进化过程,来求解复杂问题的一类智能计算模型。这种用种群组织搜索的方式使得演化算法特别适合大规模并行。 本文的主要内容是讨论并行演化算法、并根据对分布并行系统的研究,针对电子电路演化问题提出相应的可靠、有效的并行演化算法。 首先我们介绍了演化算法的来源和发展,及其主要分支,并根据演化算法的算法框架讨论了演化算法的特点。在第二章中给出了演化算法的基本实现技术,对于模式定理、积木块假设与遗传算法欺骗问题、隐含并行性作了严密的论证。并对演化算法的效率提出了3大改进方向。第三章我们对演化硬件领域里较为简单的电子电路的演化进行了讨论,使用Miller的编码方案,基于Xilinx Virtex-Ⅱ系列FPGA,对演化硬件设计进行研究。采用对2输入1输出的门电路以及二路选择器作为电路单元,通过对电路逻辑单元矩阵的演化,实现了逻辑电路的自动化设计。最后还对得到的2个最优电路进行了分析。推演出了一个重要结论。第四章我们就并行算法的一些概念以及MPI、C展开讨论。介绍了本文并行算法赖以实现的平台MPICH系统。对其全部的4种通信模式:标准模式、缓存模式、同步模式、就绪模式进行了介绍。并且作为以后编成实现的依据提供出来。最后本文以电子电路的并行演化问题为主要研究对象,设计了分布式异步并行演化算法,并以演化硬件实验室8台PC机互联而成的机群系统作为模拟的并行环境进行了大规模实验,系统地测试了算法中一些重要的并行控制参数,包括对解的平均质量和并行加速比两方面的影响,得到了一些崭新的实验结果,并作了一些合理的分析和解释。当然,这些结论的得出是基于我们所解决的具体问题的,尚不能完全从理论上作出严格的证明,它们对于并行演化逻辑电路的研究者在解决其他问题时是否适用还有待进一步验证。我们希望本文的研究能为这些研究者的算法设计提供一定的指导性。
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