免疫遗传算法的逻辑电路进化设计研究
PDF下载 (332)朱金仁,史旭华 *.免疫遗传算法的逻辑电路进化设计研究[J].宁波大学学报(理工版),2015,28(02):36-41.DOI:
ZHU Jin-ren,SHI Xu-hua *.Research on Evolutionary Design of Logic Circuit Based on Immune Genetic Algorithm[J].Journal of Ningbo University(Natural Science & Engineering Edition),2015,28(02):36-41.DOI:
| Title: | Research on Evolutionary Design of Logic Circuit Based on Immune Genetic Algorithm |
| 作者: | 朱金仁, 史旭华 * |
| Author(s): | ZHU Jin-ren, SHI Xu-hua * |
| 关键词: | 免疫遗传算法; 进化设计; 多目标评估; 选择策略 |
| Keywords: | immune genetic algorithm; evolutionary design; multi-object assessment; selection policy |
| 分类号: | TP391.9 |
| 文献标识码: | A |
| 摘要: | 针对电路进化设计时传统进化算法收敛速度慢且易陷入局部最优解等问题, 模拟人体免疫系统的机制, 设计了一种改进的免疫遗传算法用于逻辑电路的进化设计. 首先建立电路进化设计模型, 对种群中抗体进行多目标适应度评估; 然后改进抗体的选择机制并将精英抗体作为记忆单元保存; 最后引入自适应交叉、变异策略保持抗体多样性并提高算法的收敛性. 实验结果表明: 该算法具有较强的全局搜索能力, 能有效地减少搜索到全局最优解的迭代次数, 并设计出新颖、高效的电路结构. |
| Abstract: | In order to overcome the problems with the traditional algorithms in designing logic circuits such as slow evolution speed and premature convergence, by simulating the body’s immune system mechanisms, an improved immune genetic algorithm is proposed for the evolutionary design of logic circuit. Firstly, it takes multi-object fitness evolution to assess the individuals of population. Then, the individuals with high fitness are stored by elitist strategy as a memory unit for improving the selection mechanism of the individual. Finally, by adopting the adaptive crossover and mutation strategy, the diversity of individuals is maintained and the convergence of the algorithm is improved. The search ability of the proposed method is tested using the two-bit multiplier. Compared with the genetic algorithms and immune algorithms, the experiment results show that proposed design has strong global search capability, effectively reducing the convergence algebra of optimal solution. |
| 参考文献 /References: | [1] Yao X, Higuchi T. Promises and challenges of evolvable hardware[J]. IEEE Transactions on Applications and Reviews, 1999, 29(1):87-97. [2] 纪震, 田涛, 朱泽轩, 等. 进化硬件研究进展[J]. 深圳大学学报: 理工版, 2011, 28(3):255-263. [3] 莫宏伟, 徐立芳. 基于Memetic算法的电路演化设计研究[J]. 电子学报, 2013, 41(5):1036-1040. [4] 赵曙光, 王宇平, 杨万海, 等. 基于多目标自适应遗传算法的逻辑电路门级进化方法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2004, 16(4):402-406. [5] 张义国, 罗文坚, 王煦法. 基于免疫原理的逻辑电路设计算法[J]. 计算机工程与应用, 2006, 11(1):38-40; 62. [6] Xu Haiqin, Ding Yongsheng, Huang Zhihua. Adaptive immune genetic algorithm for logic circuit design[C]// Proceedings of the First ACM/SIGEVO Summit on Genetic and Evolutionary Computation, ACM, 2009: 639-644. [7] Harding S, Miller J F, Banzhaf W. Developments in cartesian genetic programming: Self-modifying CGP[J]. Genetic Programming and Evolvable Machines, 2010, 11(3/4):397-439. [8] 吴江, 唐常杰, 李大勇, 等. 基于多目标基因表达式编程的电路演化算法[J]. 吉林大学学报: 信息科学版, 2011, 29(3):245-261. [9] 陶砚蕴, 林家骏, 徐萃华. 有向图基因表达式程序的电路演化模型[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2010, 22(1):94-99. [10] 刘楠楠, 史旭华. 基于抗体浓度的克隆选择多目标优化算法及其应用[J]. 宁波大学学报: 理工版, 2013, 26(3):57-61. [11] 梁后军. 电路进化设计算法研究[D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2009. |
| 备注/Memo: | 收稿日期: 2014－02－15. 宁波大学学报（理工版）网址: http://journallg.nbu.edu.cn/基金项目: 国家自然科学基金（61273146）; 国家重点实验室项目（ICT1237）; 宁波市自然科学基金（2012A610005）.第一作者: 朱金仁（1986－）, 男, 安徽安庆人, 在读硕士研究生, 主要研究方向: 电路进化设计. E-mail: zhujinren309@sina.com*通信作者: 史旭华（1967－）, 女, 浙江宁波人, 博士/副教授, 主要研究方向: 智能计算及应用等. E-mail:shixuhua@nbu.edu.cn 宁波大学学报（理工版）网址：http://journallg.nbu.edu.cn/ |
