【人工智能系列 - 智能硬件 - 04】演化硬件的基本原理

演化硬件是通过模拟自然演化过程将演化算法的思想用于硬件物理结构的设计，由二个要素构成：一个是以CPLD、FPGA为代表的可编程逻辑器件（PLD），另一个是演化算法。

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上。

通常使用以下公式作为演化硬件的定义：

，即：

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发展实现历程。

一方面，演化计算提供了演化硬件实现的理论和方法基础；

另一方面，可编程逻辑器件（Programmable Logic Device）为演化硬件提供了物质基础。

演化硬件的主要优势就在于：当环境条件发生改变或者系统硬件出现故障时，演化硬件可以通过自动地重新构造自身的硬件结构来确保系统的功能保持不变。

这一优势意味着实现真正的自修复系统的可行性。

通常基于FPGA的硬件设计是一种自顶向下的设计流程，其过程是先从行为级或寄存器传输级（RTL）上对硬件设计进行描述，之后结合厂家的工艺库，经过综合后生成网表文件，然后布局和布线通过相应的软件生成FPGA 的硬件配置位串，最后将配置位流下载到FPGA 中，完成整个硬件的设计，其中还要在各不同层次进行仿真模拟，以确保设计的正确性。