JPH0981615A - 回路設計装置および方法 - Google Patents
回路設計装置および方法Info
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- JPH0981615A JPH0981615A JP7236512A JP23651295A JPH0981615A JP H0981615 A JPH0981615 A JP H0981615A JP 7236512 A JP7236512 A JP 7236512A JP 23651295 A JP23651295 A JP 23651295A JP H0981615 A JPH0981615 A JP H0981615A
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- chromosome
- logic
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- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/30—Circuit design
- G06F30/34—Circuit design for reconfigurable circuits, e.g. field programmable gate arrays [FPGA] or programmable logic devices [PLD]
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- Computer Hardware Design (AREA)
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- Evolutionary Computation (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大規模な論理回路を設計することができるよ
うにする。 【解決手段】 遺伝的アルゴリズムに基づいて、プログ
ラム可能な論理回路（ＰＬＤ： Programmable Logic De
vice）の回路構成を更新し、目的の出力を行う論理回路
を設計する。遺伝的アルゴリズムに従って、ＰＬＤの回
路構成を導出する文法ルール（例えば、図５（ａ）乃至
図５（ｄ））の集合を染色体とし、この染色体（文法ル
ールの集合）を更新していき、最適な回路構成を与える
染色体を導出する。このとき、染色体の長さは、文法ル
ールの数に比例するので、ＰＬＤの回路の規模に依存せ
ず、ＰＬＤの回路が大規模である場合でも、適度な計算
時間で、回路構成の設計を行うことができる。
うにする。 【解決手段】 遺伝的アルゴリズムに基づいて、プログ
ラム可能な論理回路（ＰＬＤ： Programmable Logic De
vice）の回路構成を更新し、目的の出力を行う論理回路
を設計する。遺伝的アルゴリズムに従って、ＰＬＤの回
路構成を導出する文法ルール（例えば、図５（ａ）乃至
図５（ｄ））の集合を染色体とし、この染色体（文法ル
ールの集合）を更新していき、最適な回路構成を与える
染色体を導出する。このとき、染色体の長さは、文法ル
ールの数に比例するので、ＰＬＤの回路の規模に依存せ
ず、ＰＬＤの回路が大規模である場合でも、適度な計算
時間で、回路構成の設計を行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路設計装置およ
び方法に関し、特に、遺伝的アルゴリズムに基づいて、
回路構成を変更していく回路設計装置および方法に関す
る。
び方法に関し、特に、遺伝的アルゴリズムに基づいて、
回路構成を変更していく回路設計装置および方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、設計者は、ロボットなどを制御す
る複雑な論理回路を設計する場合、多くの基本的な論理
素子を経験的に組み合わせて、論理回路を設計してい
た。しかしながら、最近では、遺伝的アルゴリズム（Ｇ
Ａ： Genetic Algorithm）に基づいて、経験的な知識を
必要とせずに論理回路を設計する方法が、例えば、樋口
氏らによって、「遺伝的アルゴリズム（北野宏明編、産
業図書）」において、「遺伝的学習によるハードウェア
進化の基礎実験」として紹介されている。
る複雑な論理回路を設計する場合、多くの基本的な論理
素子を経験的に組み合わせて、論理回路を設計してい
た。しかしながら、最近では、遺伝的アルゴリズム（Ｇ
Ａ： Genetic Algorithm）に基づいて、経験的な知識を
必要とせずに論理回路を設計する方法が、例えば、樋口
氏らによって、「遺伝的アルゴリズム（北野宏明編、産
業図書）」において、「遺伝的学習によるハードウェア
進化の基礎実験」として紹介されている。
【０００３】この方法においては、ＦＰＧＡ（Field Pr
ogrammable Gate Array）に代表される、プログラム可
能な論理回路（ＰＬＤ： Programmable Logic Device）
の回路構成を、ＧＡに基づいて繰り返し変更し、目的の
出力を行う論理回路を作成する。
ogrammable Gate Array）に代表される、プログラム可
能な論理回路（ＰＬＤ： Programmable Logic Device）
の回路構成を、ＧＡに基づいて繰り返し変更し、目的の
出力を行う論理回路を作成する。
【０００４】ＰＬＤは、ＡＮＤ論理演算、ＯＲ論理演算
などの基本的な論理計算の種類を動的に選択することが
できる論理セルを複数個有し、各論理セルが実行する論
理計算の種類と、これらの論理セル間の回路結合のパタ
ーンを変更することができる。
などの基本的な論理計算の種類を動的に選択することが
できる論理セルを複数個有し、各論理セルが実行する論
理計算の種類と、これらの論理セル間の回路結合のパタ
ーンを変更することができる。
【０００５】ＧＡにおいては、最適化する対象を特徴づ
けるものが遺伝子で表現され、この遺伝子を連結するこ
とで、染色体が生成される。そして、複数の染色体を繰
り返し更新することで、対象を最適な状態へ近づけてい
く。
けるものが遺伝子で表現され、この遺伝子を連結するこ
とで、染色体が生成される。そして、複数の染色体を繰
り返し更新することで、対象を最適な状態へ近づけてい
く。
【０００６】従来、ＰＬＤにおける論理セルの機能と論
理セル間の回路結合のパターンが、染色体で表現され、
この染色体（ＰＬＤの回路構成）をＧＡに基づいて更新
していき、目的の出力を行う論理回路を作成するように
なされている。
理セル間の回路結合のパターンが、染色体で表現され、
この染色体（ＰＬＤの回路構成）をＧＡに基づいて更新
していき、目的の出力を行う論理回路を作成するように
なされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複雑な
制御を行う論理回路を設計する場合、多数の論理演算素
子が必要とされ、これらの論理演算素子間の結合パター
ンも複雑になる。従来の技術では、ＰＬＤにおける論理
セルの機能と回路結合のパターンを染色体で表現するた
め、染色体の長さは、論理セルの数に応じて長くなる。
従って、大規模な論理回路を設計する場合、非常に長い
染色体に対してＧＡに基づく演算を行う必要があるた
め、多くの計算時間を要するという課題を有している。
制御を行う論理回路を設計する場合、多数の論理演算素
子が必要とされ、これらの論理演算素子間の結合パター
ンも複雑になる。従来の技術では、ＰＬＤにおける論理
セルの機能と回路結合のパターンを染色体で表現するた
め、染色体の長さは、論理セルの数に応じて長くなる。
従って、大規模な論理回路を設計する場合、非常に長い
染色体に対してＧＡに基づく演算を行う必要があるた
め、多くの計算時間を要するという課題を有している。
【０００８】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、所定の数の文法ルールからなる文法ルールの
集合で、論理セルの機能と結合パターンを生成し、これ
らの文法ルールを染色体で表現することで、染色体の長
さを論理セルの数に依存しないようにし、大規模な論理
回路を設計できるようにするものである。
たもので、所定の数の文法ルールからなる文法ルールの
集合で、論理セルの機能と結合パターンを生成し、これ
らの文法ルールを染色体で表現することで、染色体の長
さを論理セルの数に依存しないようにし、大規模な論理
回路を設計できるようにするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の回路設
計装置は、演算を行い、動的に演算機能を変更すること
ができる演算手段と、演算機能を導出する文法ルールを
染色体とする遺伝的アルゴリズムに基づいて、演算手段
の出力が目的の出力に近づくように、演算機能を変更す
る制御手段とを備えることを特徴とする。
計装置は、演算を行い、動的に演算機能を変更すること
ができる演算手段と、演算機能を導出する文法ルールを
染色体とする遺伝的アルゴリズムに基づいて、演算手段
の出力が目的の出力に近づくように、演算機能を変更す
る制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】請求項２に記載の回路設計方法は、演算を
行う、動的に演算機能を変更することができる演算素子
の前記演算機能を導出する文法ルールを染色体とする遺
伝的アルゴリズムに基づいて、前記演算の結果が目的の
値に近づくように、前記演算機能を変更することを特徴
とする。
行う、動的に演算機能を変更することができる演算素子
の前記演算機能を導出する文法ルールを染色体とする遺
伝的アルゴリズムに基づいて、前記演算の結果が目的の
値に近づくように、前記演算機能を変更することを特徴
とする。
【００１１】請求項１に記載の回路設計装置において
は、動的に演算機能を変更することができる演算手段
は、演算を行い、制御手段は、演算機能を導出する文法
ルールを染色体とする遺伝的アルゴリズムに基づいて、
演算手段の出力が目的の出力に近づくように、演算機能
を変更する。
は、動的に演算機能を変更することができる演算手段
は、演算を行い、制御手段は、演算機能を導出する文法
ルールを染色体とする遺伝的アルゴリズムに基づいて、
演算手段の出力が目的の出力に近づくように、演算機能
を変更する。
【００１２】請求項２に記載の回路設計方法において
は、演算を行う、動的に演算機能を変更することができ
る演算素子の前記演算機能を導出する文法ルールを染色
体とする遺伝的アルゴリズムに基づいて、前記演算の結
果が目的の値に近づくように、前記演算機能を変更す
る。
は、演算を行う、動的に演算機能を変更することができ
る演算素子の前記演算機能を導出する文法ルールを染色
体とする遺伝的アルゴリズムに基づいて、前記演算の結
果が目的の値に近づくように、前記演算機能を変更す
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の回路設計装置の
一実施例の構成例を示している。この構成例は、ＰＬＤ
１（演算手段）を備える。ＰＬＤ１は、演算装置２（制
御手段）に接続され、演算装置２の制御信号に従って、
その回路構成を変更し、その回路構成で、ロボット１１
に制御信号を出力するようになされている。
一実施例の構成例を示している。この構成例は、ＰＬＤ
１（演算手段）を備える。ＰＬＤ１は、演算装置２（制
御手段）に接続され、演算装置２の制御信号に従って、
その回路構成を変更し、その回路構成で、ロボット１１
に制御信号を出力するようになされている。
【００１４】ロボット１１は、ＰＬＤ１から供給される
制御信号に従って、動作を行うようになされている。設
計者２１は、ロボット１１の動作を観察し、所定の評価
方法（評価関数）に従って、その動作の評価を行い、入
力装置３を操作して演算装置２に、その評価に対応する
入力を行う。
制御信号に従って、動作を行うようになされている。設
計者２１は、ロボット１１の動作を観察し、所定の評価
方法（評価関数）に従って、その動作の評価を行い、入
力装置３を操作して演算装置２に、その評価に対応する
入力を行う。
【００１５】演算装置２は、所定の数の染色体を保持
し、各染色体から、ＰＬＤ１の回路構成を導出して、制
御信号としてＰＬＤ１に出力するようになされている。
また、すべての染色体について、ロボット１１の動作と
設計者２１の評価が終了した後、演算装置２は、ＧＡに
基づいて、評価が高い動作を実現した回路構成に対応す
る染色体の子孫が次世代に多く残る確率を高くして、染
色体を更新するようになされている。
し、各染色体から、ＰＬＤ１の回路構成を導出して、制
御信号としてＰＬＤ１に出力するようになされている。
また、すべての染色体について、ロボット１１の動作と
設計者２１の評価が終了した後、演算装置２は、ＧＡに
基づいて、評価が高い動作を実現した回路構成に対応す
る染色体の子孫が次世代に多く残る確率を高くして、染
色体を更新するようになされている。
【００１６】図２は、ＰＬＤ１の構成例を示している。
この構成例は、複数の論理セル４１−１乃至４１−Ｎを
備える。これらの論理セル４１−１乃至４１−Ｎは、Ａ
ＮＤ論理演算、ＯＲ論理演算などの複数の基本的な論理
計算機能を有し、外部から供給される制御信号に従っ
て、動的に、実行する論理計算の種類を変更するように
なされている。
この構成例は、複数の論理セル４１−１乃至４１−Ｎを
備える。これらの論理セル４１−１乃至４１−Ｎは、Ａ
ＮＤ論理演算、ＯＲ論理演算などの複数の基本的な論理
計算機能を有し、外部から供給される制御信号に従っ
て、動的に、実行する論理計算の種類を変更するように
なされている。
【００１７】論理セル４１−１乃至４１−Ｎは、どの論
理セル同士でも結合することができるようになされてお
り、それぞれの論理セル間を結合するか否かは、外部か
ら供給される制御信号で決定される。論理セル間を結合
する場合は、結合スイッチ４２−１乃至４２−Ｍのうち
の対応する結合スイッチをオンにする。例えば、論理セ
ル４１−Ｎと論理セル４１−１とを結合する場合、結合
スイッチ４２−１をオンにする。
理セル同士でも結合することができるようになされてお
り、それぞれの論理セル間を結合するか否かは、外部か
ら供給される制御信号で決定される。論理セル間を結合
する場合は、結合スイッチ４２−１乃至４２−Ｍのうち
の対応する結合スイッチをオンにする。例えば、論理セ
ル４１−Ｎと論理セル４１−１とを結合する場合、結合
スイッチ４２−１をオンにする。
【００１８】図３は、演算装置２の構成例を示してい
る。この構成例は、ＣＰＵ６１を備え、このＣＰＵ６１
は、ＲＯＭ６２に記憶されているプログラムに従って、
各種処理、例えば、ＧＡのプログラムに従って、設計者
２１が入力装置３を操作して入力するロボットの動作の
評価に応じて、ＰＬＤ１の新たな回路構成を算出するよ
うになされている。ＲＡＭ６３は、ＣＰＵ６１が各種処
理をする上において必要なデータ、プログラムなどを適
宜記憶するようになされている。
る。この構成例は、ＣＰＵ６１を備え、このＣＰＵ６１
は、ＲＯＭ６２に記憶されているプログラムに従って、
各種処理、例えば、ＧＡのプログラムに従って、設計者
２１が入力装置３を操作して入力するロボットの動作の
評価に応じて、ＰＬＤ１の新たな回路構成を算出するよ
うになされている。ＲＡＭ６３は、ＣＰＵ６１が各種処
理をする上において必要なデータ、プログラムなどを適
宜記憶するようになされている。
【００１９】設計者２１が入力したロボット１１の動作
の評価は、入力装置３からインターフェース６４を介し
て入力される。また、ＰＬＤ１に対する制御信号の出力
も、インターフェース６４を介して行われる。
の評価は、入力装置３からインターフェース６４を介し
て入力される。また、ＰＬＤ１に対する制御信号の出力
も、インターフェース６４を介して行われる。
【００２０】次に、図４のフローチャートを参照して、
上記実施例の動作について説明する。
上記実施例の動作について説明する。
【００２１】最初に、ステップＳ１において、演算装置
２は、所定の数の文法ルールを作成する。図５に示すよ
うに、各文法ルールは、左辺に１個のアルファベットを
有し、右辺に各要素がアルファベットである２×２行列
を有する。演算装置２は、この文法ルールから遺伝子を
作成し、遺伝子を所定の数だけ連結したものを染色体と
する。演算装置２は、所定の数の初期染色体を生成す
る。
２は、所定の数の文法ルールを作成する。図５に示すよ
うに、各文法ルールは、左辺に１個のアルファベットを
有し、右辺に各要素がアルファベットである２×２行列
を有する。演算装置２は、この文法ルールから遺伝子を
作成し、遺伝子を所定の数だけ連結したものを染色体と
する。演算装置２は、所定の数の初期染色体を生成す
る。
【００２２】例えば、図５（ａ）のルール１を遺伝子と
する場合、ルール１は、ＡＯＣＨＬと表現される。従っ
て、例えば、図５（ａ）のルール１、図５（ｂ）のルー
ル２、および図５（ｃ）のルール３を遺伝子で表現し、
これらの遺伝子で始まる染色体を記述すると、図６に示
すように、ＡＯＣＨＬＦＫＨＬＫＨＴＱＪＴ・・・とな
る。このようにして、所定の長さの染色体を、所定の数
作成する。
する場合、ルール１は、ＡＯＣＨＬと表現される。従っ
て、例えば、図５（ａ）のルール１、図５（ｂ）のルー
ル２、および図５（ｃ）のルール３を遺伝子で表現し、
これらの遺伝子で始まる染色体を記述すると、図６に示
すように、ＡＯＣＨＬＦＫＨＬＫＨＴＱＪＴ・・・とな
る。このようにして、所定の長さの染色体を、所定の数
作成する。
【００２３】次に、ステップＳ２において、これらの文
法ルールを利用して、ＰＬＤ１における論理セル４１−
１乃至４１−Ｎの数に対応する大きさを有するアルファ
ベットの行列を生成する。例えば、図７（ａ）に示すよ
うに、最初に、１個のアルファベット（Ｏ）を設定し、
左辺にこのアルファベット（Ｏ）を有する文法ルール、
例えば、図５（ｄ）に示すルール４を適用して、アルフ
ァベット（Ｏ）を図７（ｂ）に示す２×２行列に変換す
る。次に、この２×２行列の各要素Ｑ、Ｏ、Ｔ、および
Ｅに対して、左辺にこれらのアルファベットを有する文
法ルール（図示せず）を適用することで、この２×２行
列は、図７（ｃ）に示す４×４行列に変換される。
法ルールを利用して、ＰＬＤ１における論理セル４１−
１乃至４１−Ｎの数に対応する大きさを有するアルファ
ベットの行列を生成する。例えば、図７（ａ）に示すよ
うに、最初に、１個のアルファベット（Ｏ）を設定し、
左辺にこのアルファベット（Ｏ）を有する文法ルール、
例えば、図５（ｄ）に示すルール４を適用して、アルフ
ァベット（Ｏ）を図７（ｂ）に示す２×２行列に変換す
る。次に、この２×２行列の各要素Ｑ、Ｏ、Ｔ、および
Ｅに対して、左辺にこれらのアルファベットを有する文
法ルール（図示せず）を適用することで、この２×２行
列は、図７（ｃ）に示す４×４行列に変換される。
【００２４】同様に、この４×４行列の各要素に文法ル
ールを適用すると、図７（ｄ）に示す８×８行列にな
り、さらに、この行列の要素に文法ルールを適用する
と、図７（ｅ）の１６×１６行列となる。このようにし
て、アルファベットの行列における行の数（＝列の数）
が、ＰＬＤ１における論理セル４１−１乃至４１−Ｎの
数以上になるまで、行列の各成分に文法ルールを適用す
る。従って、所定の数の文法ルールだけで、大規模なア
ルファベットの行列を作成することもできる。
ールを適用すると、図７（ｄ）に示す８×８行列にな
り、さらに、この行列の要素に文法ルールを適用する
と、図７（ｅ）の１６×１６行列となる。このようにし
て、アルファベットの行列における行の数（＝列の数）
が、ＰＬＤ１における論理セル４１−１乃至４１−Ｎの
数以上になるまで、行列の各成分に文法ルールを適用す
る。従って、所定の数の文法ルールだけで、大規模なア
ルファベットの行列を作成することもできる。
【００２５】例えば、論理セル４１−１乃至４１−Ｎの
数が１６（Ｎ＝１６）である場合、図７（ｅ）に示す行
列の大きさで充分であり、このアルファベットの行列を
変換して、論理セルの結合状態と、各論理セルが実行す
る機能を表す論理回路結合行列を作成する。
数が１６（Ｎ＝１６）である場合、図７（ｅ）に示す行
列の大きさで充分であり、このアルファベットの行列を
変換して、論理セルの結合状態と、各論理セルが実行す
る機能を表す論理回路結合行列を作成する。
【００２６】論理回路結合行列の対角成分は、論理セル
４１−１乃至４１−Ｎの機能を表し、論理回路結合行列
の右上半分の成分は、論理セル４１−１乃至４１−Ｎの
結合状態を表現する。例えば、論理回路結合行列の第ｉ
行、第ｊ列の成分をＡｉｊで表すと、図８に示すよう
に、論理セル４１−１乃至４１−Ｎの機能が全部で６個
ある場合、対角成分Ａｉｉは、０乃至５の整数とし、第
ｉ番目の論理セル４１−ｉの機能（ＡＮＤ論理演算、Ｏ
Ｒ論理演算など）を表現する。
４１−１乃至４１−Ｎの機能を表し、論理回路結合行列
の右上半分の成分は、論理セル４１−１乃至４１−Ｎの
結合状態を表現する。例えば、論理回路結合行列の第ｉ
行、第ｊ列の成分をＡｉｊで表すと、図８に示すよう
に、論理セル４１−１乃至４１−Ｎの機能が全部で６個
ある場合、対角成分Ａｉｉは、０乃至５の整数とし、第
ｉ番目の論理セル４１−ｉの機能（ＡＮＤ論理演算、Ｏ
Ｒ論理演算など）を表現する。
【００２７】また、非対角成分Ａｉｊは、０もしくは１
とし、第ｉ番目の論理セル４１−ｉと第ｊ番目の論理セ
ル４１−ｊの結合状態を表現する。Ａｉｊ＝１である場
合、Ａｉｊは、論理セル４１−ｉと論理セル４１−ｊが
結合することを表し、Ａｉｊ＝０である場合、Ａｉｊ
は、これらの論理セル４１−ｉ，４１−ｊが結合してい
ないことを表す。従って、この行列の右上半分もしくは
左下半分の成分だけで結合状態を表現することができ
る。この構成例においては、行列の右上半分の成分を利
用している。
とし、第ｉ番目の論理セル４１−ｉと第ｊ番目の論理セ
ル４１−ｊの結合状態を表現する。Ａｉｊ＝１である場
合、Ａｉｊは、論理セル４１−ｉと論理セル４１−ｊが
結合することを表し、Ａｉｊ＝０である場合、Ａｉｊ
は、これらの論理セル４１−ｉ，４１−ｊが結合してい
ないことを表す。従って、この行列の右上半分もしくは
左下半分の成分だけで結合状態を表現することができ
る。この構成例においては、行列の右上半分の成分を利
用している。
【００２８】次に、図７（ｅ）に示すようなアルファベ
ットの行列から、この論理回路結合行列を作成するに
は、例えば、アルファベットの行列の対角成分につい
て、Ａからアルファベット順に、０，１，２，３，４，
５，０，１，２，３，・・・と、０乃至５のいずれかに
変換し、非対角成分については、Ａ，Ｂ，Ｃを０に、そ
の他のアルファベットを１に変換する。これにより、図
７（ｅ）に示すアルファベットの行列を、図８に示す論
理回路結合行列に変換することができる。
ットの行列から、この論理回路結合行列を作成するに
は、例えば、アルファベットの行列の対角成分につい
て、Ａからアルファベット順に、０，１，２，３，４，
５，０，１，２，３，・・・と、０乃至５のいずれかに
変換し、非対角成分については、Ａ，Ｂ，Ｃを０に、そ
の他のアルファベットを１に変換する。これにより、図
７（ｅ）に示すアルファベットの行列を、図８に示す論
理回路結合行列に変換することができる。
【００２９】このようにして、演算装置２は、文法ルー
ルの集合から論理回路結合行列を生成し、この行列を制
御信号として、ＰＬＤ１に出力する。ＰＬＤ１は、この
制御信号に従って、回路構成（論理セル４１−１乃至４
１−Ｎの機能および結合状態）を変更する。
ルの集合から論理回路結合行列を生成し、この行列を制
御信号として、ＰＬＤ１に出力する。ＰＬＤ１は、この
制御信号に従って、回路構成（論理セル４１−１乃至４
１−Ｎの機能および結合状態）を変更する。
【００３０】次にステップＳ３において、ＰＬＤ１は、
ステップＳ２で設定した論理回路に従って、ロボット１
１を動作させる。このロボット１１の動作を観察した設
計者２１は、ステップＳ４において、その動作を所定の
評価方法に従って評価し、入力装置３を操作して、その
評価を演算装置２に入力する。
ステップＳ２で設定した論理回路に従って、ロボット１
１を動作させる。このロボット１１の動作を観察した設
計者２１は、ステップＳ４において、その動作を所定の
評価方法に従って評価し、入力装置３を操作して、その
評価を演算装置２に入力する。
【００３１】ステップＳ５において、演算装置２は、設
計者２１が入力した評価から、設計者２１が満足する動
作をロボット１１が行ったか否かを判断し、設計者２１
が満足する動作を行った場合は、処理を終了し、設計者
２１が満足していない場合、ステップＳ６に進む。
計者２１が入力した評価から、設計者２１が満足する動
作をロボット１１が行ったか否かを判断し、設計者２１
が満足する動作を行った場合は、処理を終了し、設計者
２１が満足していない場合、ステップＳ６に進む。
【００３２】ステップＳ６においては、すべての染色体
に対応して、ロボット１１を動作させたか否かを判断
し、すべての染色体についてロボット１１を動作させる
まで、ステップＳ２乃至ステップＳ５の処理を繰り返
し、これらの処理が終了した後、ステップＳ７に進む。
に対応して、ロボット１１を動作させたか否かを判断
し、すべての染色体についてロボット１１を動作させる
まで、ステップＳ２乃至ステップＳ５の処理を繰り返
し、これらの処理が終了した後、ステップＳ７に進む。
【００３３】そして、ステップＳ７において、演算装置
２は、各染色体に対するロボット１１の動作に対する設
計者２１の評価から、ＧＡに基づいて、選択処理、交叉
処理、突然変異処理の３つの処理を行い、次世代の染色
体を生成する。
２は、各染色体に対するロボット１１の動作に対する設
計者２１の評価から、ＧＡに基づいて、選択処理、交叉
処理、突然変異処理の３つの処理を行い、次世代の染色
体を生成する。
【００３４】選択処理においては、染色体の集団の中か
ら、設計者２１の評価に比例した確率で染色体を選択し
て、染色体のペアをつくる。従って、評価の高い（ロボ
ット１１の動作を実現する）染色体に対して、多くのペ
アをつくる確率が高くなり、次世代に多くの子孫を残す
確率が高くなる。
ら、設計者２１の評価に比例した確率で染色体を選択し
て、染色体のペアをつくる。従って、評価の高い（ロボ
ット１１の動作を実現する）染色体に対して、多くのペ
アをつくる確率が高くなり、次世代に多くの子孫を残す
確率が高くなる。
【００３５】交叉処理においては、選択処理で選択され
た各ペアに対して、乱数で２つの染色体を交叉する場所
を決定し、その桁以降のすべての桁の値を、２個の染色
体の間で交換する。例えば、左から４桁目で染色体ＡＯ
ＣＨＬＦＫＨＬＫ・・・と染色体ＢＴＴＤＴＣＤＭＴＰ
・・・を交叉させる場合、染色体ＢＴＴＤＬＦＫＨＬＫ
・・・と、染色体ＡＯＣＨＴＣＤＭＴＰ・・・の２個の
染色体がつくられる。
た各ペアに対して、乱数で２つの染色体を交叉する場所
を決定し、その桁以降のすべての桁の値を、２個の染色
体の間で交換する。例えば、左から４桁目で染色体ＡＯ
ＣＨＬＦＫＨＬＫ・・・と染色体ＢＴＴＤＴＣＤＭＴＰ
・・・を交叉させる場合、染色体ＢＴＴＤＬＦＫＨＬＫ
・・・と、染色体ＡＯＣＨＴＣＤＭＴＰ・・・の２個の
染色体がつくられる。
【００３６】突然変異処理は、染色体において、乱数で
決定した桁のアルファベットを変化させるもので、次世
代の染色体をつくるとき、ある一定の低い確率で行われ
る。突然変異処理を行う場合は、変化させる桁を乱数を
用いて決定し、その桁のアルファベットを変更する。例
えば、染色体ＪＦＡＩＥＭＪＥＣＰにおいて、左から３
桁目（アルファベットＡ）で突然変異が起きた場合、処
理後の染色体は、例えば、ＪＦＢＩＥＭＪＥＣＰとな
る。
決定した桁のアルファベットを変化させるもので、次世
代の染色体をつくるとき、ある一定の低い確率で行われ
る。突然変異処理を行う場合は、変化させる桁を乱数を
用いて決定し、その桁のアルファベットを変更する。例
えば、染色体ＪＦＡＩＥＭＪＥＣＰにおいて、左から３
桁目（アルファベットＡ）で突然変異が起きた場合、処
理後の染色体は、例えば、ＪＦＢＩＥＭＪＥＣＰとな
る。
【００３７】次世代の染色体を生成した後、ステップＳ
２に戻り、ステップＳ２乃至ステップＳ７の処理を、ス
テップＳ５において設計者２１が、ロボットの動作に満
足するまで繰り返す。
２に戻り、ステップＳ２乃至ステップＳ７の処理を、ス
テップＳ５において設計者２１が、ロボットの動作に満
足するまで繰り返す。
【００３８】以上のようにして、ＰＬＤ１の回路構成を
導出する文法ルールの集合を染色体として、ＧＡに基づ
いて文法ルール（染色体）を更新することで、目的の信
号を出力する論理回路を設計する。
導出する文法ルールの集合を染色体として、ＧＡに基づ
いて文法ルール（染色体）を更新することで、目的の信
号を出力する論理回路を設計する。
【００３９】図９は、本発明の回路設計回路および方法
の一実施例でＭＸＯＲ（多重排他的論理和）問題の一例
を解く場合の、適応度と染色体の世代との関係を示して
いる。適応度は、各染色体が表現するＰＬＤの出力が、
目標となる出力にどの程度近いかを表す指標である。こ
のＭＸＯＲ問題は、６４個の論理セルを有するＰＬＤを
用いて、８個のＸＯＲ論理素子から構成される論理回路
の入力と出力の関係（１６入力、８出力）を実現するこ
とを課題とする。
の一実施例でＭＸＯＲ（多重排他的論理和）問題の一例
を解く場合の、適応度と染色体の世代との関係を示して
いる。適応度は、各染色体が表現するＰＬＤの出力が、
目標となる出力にどの程度近いかを表す指標である。こ
のＭＸＯＲ問題は、６４個の論理セルを有するＰＬＤを
用いて、８個のＸＯＲ論理素子から構成される論理回路
の入力と出力の関係（１６入力、８出力）を実現するこ
とを課題とする。
【００４０】ＰＬＤに所定の入力を行い、この入力に対
するＰＬＤの出力と、８個のＸＯＲを用いた場合の出力
（問題の解）との差が小さくなるように、ＧＡを用い
て、ＰＬＤの機能を更新していく。
するＰＬＤの出力と、８個のＸＯＲを用いた場合の出力
（問題の解）との差が小さくなるように、ＧＡを用い
て、ＰＬＤの機能を更新していく。
【００４１】この例においては、従来の技術を用いた場
合、９５世代目でも適応度が７５０（最大値）であるの
に対して、本発明の回路設計装置および方法の一実施例
を用いた場合、１０世代目で、適応度が７８０となる回
路構成を表現する染色体が現れ、迅速に回路設計を行う
ことができる。
合、９５世代目でも適応度が７５０（最大値）であるの
に対して、本発明の回路設計装置および方法の一実施例
を用いた場合、１０世代目で、適応度が７８０となる回
路構成を表現する染色体が現れ、迅速に回路設計を行う
ことができる。
【００４２】図１０は、本発明の回路設計装置および方
法の一実施例で、６マルチプレクサ（6-Multiplexor）
問題の一例を解く場合の、適応度と染色体の世代との関
係を示している。
法の一実施例で、６マルチプレクサ（6-Multiplexor）
問題の一例を解く場合の、適応度と染色体の世代との関
係を示している。
【００４３】６マルチプレクサは、４つの入力チャンネ
ルと、２つのマルチプレックス信号チャンネルと、１つ
の出力チャンネルを有し、マルチプレックス信号チャン
ネルの値に従って、４つのうちの１つの入力チャンネル
の値を出力チャンネルに出力する。６マルチプレクサ問
題は、この６マルチプレクサの入力と出力との関係を実
現することを課題とする。
ルと、２つのマルチプレックス信号チャンネルと、１つ
の出力チャンネルを有し、マルチプレックス信号チャン
ネルの値に従って、４つのうちの１つの入力チャンネル
の値を出力チャンネルに出力する。６マルチプレクサ問
題は、この６マルチプレクサの入力と出力との関係を実
現することを課題とする。
【００４４】この例においては、ＰＬＤに４つの入力チ
ャンネルと、２つのマルチプレックス信号チャンネルに
対応する入力を行い、この入力に対するＰＬＤの出力
と、実際の６マルチプレクサの出力（問題の解）との差
が小さくなるように、ＧＡを用いて、ＰＬＤの機能を更
新していく。
ャンネルと、２つのマルチプレックス信号チャンネルに
対応する入力を行い、この入力に対するＰＬＤの出力
と、実際の６マルチプレクサの出力（問題の解）との差
が小さくなるように、ＧＡを用いて、ＰＬＤの機能を更
新していく。
【００４５】従来の技術を用いた場合、４５世代目でも
適応度が０．６６（最大値）であるのに対して、本発明
の回路設計装置および方法の一実施例を用いた場合、５
世代目で、適応度が０．９８となる回路構成を表現する
染色体が現れ、迅速に回路設計を行うことができる。
適応度が０．６６（最大値）であるのに対して、本発明
の回路設計装置および方法の一実施例を用いた場合、５
世代目で、適応度が０．９８となる回路構成を表現する
染色体が現れ、迅速に回路設計を行うことができる。
【００４６】なお、以上の実施例においては、ロボット
１１の制御回路を設計したが、一般の論理回路の設計に
も、本発明を適用することができる。
１１の制御回路を設計したが、一般の論理回路の設計に
も、本発明を適用することができる。
【００４７】上記実施例において、ＧＡを利用して、論
理回路の全域を設計したが、既に設計されている論理回
路を文法ルールに変換し、その文法ルールをＧＡの染色
体に組み込むことで、その論理回路を、新たに設計する
論理回路の一部として利用することもできる。この場
合、組み込まれる文法ルールに対しては、ＧＡにおける
交叉処理と突然変異処理を行わず、その設計済みの論理
回路が、新たに設計する論理回路に組み込まれるように
する。
理回路の全域を設計したが、既に設計されている論理回
路を文法ルールに変換し、その文法ルールをＧＡの染色
体に組み込むことで、その論理回路を、新たに設計する
論理回路の一部として利用することもできる。この場
合、組み込まれる文法ルールに対しては、ＧＡにおける
交叉処理と突然変異処理を行わず、その設計済みの論理
回路が、新たに設計する論理回路に組み込まれるように
する。
【００４８】
【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の回路設
計装置および請求項２に記載の回路設計方法によれば、
演算機能を導出する文法ルールを染色体とする遺伝的ア
ルゴリズムに基づいて、演算の結果が、目的の値に近づ
くように、演算機能を変更するようにしたので、染色体
の長さは、文法ルールの数に比例し、論理回路の規模に
は依存しないので、大規模な論理回路を迅速かつ簡単に
設計することができる。
計装置および請求項２に記載の回路設計方法によれば、
演算機能を導出する文法ルールを染色体とする遺伝的ア
ルゴリズムに基づいて、演算の結果が、目的の値に近づ
くように、演算機能を変更するようにしたので、染色体
の長さは、文法ルールの数に比例し、論理回路の規模に
は依存しないので、大規模な論理回路を迅速かつ簡単に
設計することができる。
【図１】本発明の回路設計装置の一実施例の構成例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】図１の実施例におけるＰＬＤ１の構成例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】図１の実施例における演算装置２の構成例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図４】図１の実施例の動作を説明するフローチャート
である。
である。
【図５】図１の実施例で利用される文法ルールの例を示
す図である。
す図である。
【図６】図１の実施例で利用される染色体の例を示す図
である。
である。
【図７】図５に示すような文法ルールに従って、行列を
展開する例を示す図である。
展開する例を示す図である。
【図８】図１の実施例において導出される論理回路結合
行列の例を示す図である。
行列の例を示す図である。
【図９】本発明の一実施例を適用してＭＸＯＲ問題の一
例を解いたときの、適応度と染色体の世代との関係を示
す図である。
例を解いたときの、適応度と染色体の世代との関係を示
す図である。
【図１０】本発明の一実施例を適用して６マルチプレク
サ問題の一例を解いたときの、適応度と染色体の世代と
の関係を示す図である。
サ問題の一例を解いたときの、適応度と染色体の世代と
の関係を示す図である。
１ ＰＬＤ ２ 演算装置 ３ 入力装置 １１ ロボット ２１ 設計者 ４１−１乃至４１−Ｎ 論理セル ４２−１乃至４２−Ｍ 結合スイッチ ６１ ＣＰＵ ６２ ＲＯＭ ６３ ＲＡＭ ６４ インターフェース
Claims (2)
- 【請求項１】 演算を行い、動的に演算機能を変更する
ことができる演算手段と、 前記演算機能を導出する文法ルールを染色体とする遺伝
的アルゴリズムに基づいて、前記演算手段の出力が目的
の出力に近づくように、前記演算機能を変更する制御手
段とを備えることを特徴とする回路設計装置。 - 【請求項２】 演算を行う、動的に演算機能を変更する
ことができる演算素子の前記演算機能を導出する文法ル
ールを染色体とする遺伝的アルゴリズムに基づいて、前
記演算の結果が目的の値に近づくように、前記演算機能
を変更することを特徴とする回路設計方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7236512A JPH0981615A (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 回路設計装置および方法 |
| EP96306552A EP0763796A3 (en) | 1995-09-14 | 1996-09-10 | Circuit designing device and method using a genetic algorithm |
| US08/712,996 US5897628A (en) | 1995-09-14 | 1996-09-10 | Circuit designing method and circuit designing device |
| KR1019960039538A KR100432594B1 (ko) | 1995-09-14 | 1996-09-12 | 회로설계소자및회로설계방법 |
| US09/170,541 US5926803A (en) | 1995-09-14 | 1998-10-13 | Circuit designing method and circuit designing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7236512A JPH0981615A (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 回路設計装置および方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0981615A true JPH0981615A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=17001811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7236512A Pending JPH0981615A (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 回路設計装置および方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5897628A (ja) |
| EP (1) | EP0763796A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0981615A (ja) |
| KR (1) | KR100432594B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004109916A1 (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-16 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | デジタルシステム、デジタルシステムのクロック信号調整方法および、その調整方法で実行する処理プログラムを記録した記録媒体 |
| JP2008517736A (ja) * | 2004-10-29 | 2008-05-29 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | センサ素子の再構成可能なアレイのための最適化スイッチング構成 |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5909674A (en) * | 1996-12-23 | 1999-06-01 | Philips Electronics North America Corp. | Method for optimizing the layout and charge maps of a flowline of pick and place machines |
| US5864833A (en) * | 1996-12-23 | 1999-01-26 | Philips Electronics North American Corp. | Apparatus for optimizing the layout and charge maps of a flowline of pick and place machines |
| US6336107B1 (en) * | 1997-07-31 | 2002-01-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Method and system of automatic arrangement of composing elements |
| US6260178B1 (en) * | 1999-03-26 | 2001-07-10 | Philips Electronics North America Corporation | Component placement machine step size determination for improved throughput via an evolutionary algorithm |
| US6728666B1 (en) | 1999-09-13 | 2004-04-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Evolvable circuit with transistor-level reconfigurability |
| US7072814B1 (en) | 1999-09-13 | 2006-07-04 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Evolutionary technique for automated synthesis of electronic circuits |
| US6526556B1 (en) | 1999-09-13 | 2003-02-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Evolutionary technique for automated synthesis of electronic circuits |
| US6768973B1 (en) | 2000-04-12 | 2004-07-27 | Unilever Home & Personal Care Usa, Division Of Conopco, Inc. | Method for finding solutions |
| US6757667B1 (en) | 2000-04-12 | 2004-06-29 | Unilever Home & Personal Care Usa, Division Of Conopco, Inc. | Method for optimizing formulations |
| US6510547B1 (en) * | 2000-10-20 | 2003-01-21 | Xilinx, Inc. | Method and apparatus for evolving an object using simulated annealing and genetic processing techniques |
| GB0105357D0 (en) * | 2001-03-03 | 2001-04-18 | Marconi Comm Ltd | Evolutionary programming of configurable logic devices |
| US20020164070A1 (en) * | 2001-03-14 | 2002-11-07 | Kuhner Mark B. | Automatic algorithm generation |
| US20030033251A1 (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-13 | David Sherlock | Secure multi-function cash dispensing system |
| US20040066462A1 (en) * | 2002-10-07 | 2004-04-08 | Mark Medow | Peripheral component interconnect (PCI) card for controlling a motorized zoom lens of a camera |
| US20050071302A1 (en) * | 2003-09-29 | 2005-03-31 | Mcguffin Tyson R. | Method and system for mapping genes to characteristics in a genetic optimization process |
| GB2408599A (en) * | 2003-11-29 | 2005-06-01 | Ibm | Multi-objective genetic optimization method |
| US7171633B1 (en) | 2003-12-12 | 2007-01-30 | Altera Corporation | Estimating quality during early synthesis |
| US7100141B1 (en) | 2003-12-23 | 2006-08-29 | Altera Corporation | Technology mapping technique for fracturable logic elements |
| SE0402098D0 (sv) * | 2004-08-30 | 2004-08-30 | Abb Ab | A control system |
| US8706423B2 (en) * | 2008-08-29 | 2014-04-22 | Jang Partners, Llc | Chemical reaction-type metaheuristic |
| DE102010032314A1 (de) * | 2010-07-27 | 2012-02-02 | Volkswagen Ag | Verfahren und Vorrichtung zum modellbasierten Entwurf einer elektronischen Schaltung |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5390282A (en) * | 1992-06-16 | 1995-02-14 | John R. Koza | Process for problem solving using spontaneously emergent self-replicating and self-improving entities |
| JP2974900B2 (ja) * | 1993-12-13 | 1999-11-10 | 株式会社 エイ・ティ・アール人間情報通信研究所 | 自律進化型ハードウェア設計システム |
-
1995
- 1995-09-14 JP JP7236512A patent/JPH0981615A/ja active Pending
-
1996
- 1996-09-10 US US08/712,996 patent/US5897628A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-09-10 EP EP96306552A patent/EP0763796A3/en not_active Withdrawn
- 1996-09-12 KR KR1019960039538A patent/KR100432594B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-10-13 US US09/170,541 patent/US5926803A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004109916A1 (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-16 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | デジタルシステム、デジタルシステムのクロック信号調整方法および、その調整方法で実行する処理プログラムを記録した記録媒体 |
| JP2008517736A (ja) * | 2004-10-29 | 2008-05-29 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | センサ素子の再構成可能なアレイのための最適化スイッチング構成 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0763796A3 (en) | 1998-04-01 |
| US5897628A (en) | 1999-04-27 |
| KR100432594B1 (ko) | 2004-09-04 |
| US5926803A (en) | 1999-07-20 |
| EP0763796A2 (en) | 1997-03-19 |
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