Введение. 
Аппаратная реализация генетических алгоритмов

Актуальность работы связана с возрастающим интересом применения генетических алгоритмов в автономных системах, вопросами повышения быстродействия времеемких генетических алгоритмов и развитием нового направления в области проектирования аппаратных средств, получившего название эволюционные аппаратные средства. Как следствие расширения области применения, наиболее остро встает вопрос разработки методов повышения эффективности генетических алгоритмов по целому набору критериев. Решением подобных вопросов выступает аппаратная реализация генетических алгоритмов.

Идея применения генетических алгоритмов в системах автоматизированного проектирования активно развивается наряду с другими направлениями. Впервые эта идея была предложена С. Луисом [Louis et al., 1991] и Д. Раулинсом [Rawlins et al., 1993] в 1991 году и экспериментально проверена в области цифровых схем. В дальнейшем, предложенные методы были развиты и доработаны, и получили применение во многих автоматизированных системах проектирования аппаратуры. В настоящий момент бурно развивается одно из наиболее перспективных направлений в данной области, связанное с проектированием самореконфигурируемых аппаратных средств [Sidhu et al., 2000] и автоматического проектирования схем, реализации динамической реконфигурации в мобильных системах [Smit et al., 2002], построение реконфигурируемых аппаратных средств на одном кристалле БИС [Kajitani et al., 1998]. [Chatchawit et al., 2001] и др.

Использование генетических алгоритмов (ГА) [Курейчик 2004 и др.] как механизма для автоматического проектирования схем на реконфигурируемых платформах [Blondet et al., 2003], получило название эволюционные аппаратные средства (Evolvable Hardware) [Higuchi et al., 1993], [Sakanashi et al., 1999], которое также используется синонимом для несколько общего направления, известного как эволюционная электроника (Evolutionary Electronics) [Zebulum et al., 2002]. В большинстве случаев, генетические алгоритмы выступают как программные модули, где ГА моделируется программно, и только конечное решение, полученное с помощью ГА, используется для эволюционирования схемы. Для автономных решений и задач, связанных с построением эволюционных аппаратных средств, программная реализация ГА является неприемлемой по целому ряду критериев. Сам факт автономности исключает наличие возможности использования программных решений, выполняемых на ПК или кластерным методом. С другой стороны, автономные системы, как правило, функционируют в режиме реального времени, что накладывает ряд требований на временные характеристики используемых алгоритмов, в связи с чем, вопрос использования программных моделей перестает быть актуальным.