On Feasibility of Adaptive Level Hardware Evolution for Emergent Fault Tolerant Communication

يك نقص فيزيكي دايمي در خطوط ارتباطي بين دو عامل سخت افزاري معمولاً مي تواند به عدم عملكرد صحيح منجرشود. در اين مقاله به مطالعه ي امكان پذيري تكامل يك ارتباط خودسازمان‌ده براي غلبه بر مشكل ذكر شده پرداخته مي شود. در اين نوع ارتباط يك پروتكل تكاملي، به صورت خودبه‌خودي بين عامل‌ها تكامل مي يابد كه مي تواند خود را با تغييرات محيطي مثل نقص‌هاي فيزيكي وفق دهد. براي توليد چنين ارتباطي در اين پژوهش از سخت‌افزارهاي تكامل‌پذير استفاده شده است. سخت‌افزار تكامل پذير با استفاده از الگوريتم‌هاي تكاملي در طراحي و تعيين ساختار مجدد سامانه-هاي سخت‌افزاري پديدمي آيد. عامل‌هاي سخت‌افزاري به‌كار رفته دراينتحقيق ازالگوريتم ژنتيك براي ايجاد يك ارتباط تحمل‌پذيرخطا استفاده مي كنند. امكان پذيري اين ايده با شبيه‌سازي آزمون انتقال تصوير بين دو عامل سخت‌افزاري مورد مطالعه قرارگرفته است. در اين آزمون نقص‌هاي فيزيكي دايمي به خطوط ارتباطي بين عامل‌هاي سخت‌افزار تكامل‌پذير تزريق شده‌اند. نتايج اوليه ي‌شبيه سازي نشان‌دهنده ي توليد يك ارتباط خود سازمان‌ده و مقاوم در برابر خطا بين عامل‌هاي سخت‌افزاري است، اگر چه در سطوح گيت و كاركردي محدوديت‌هايي براي بازيابي در برابر خطا وجود دارد. براي رفع اين محدوديت‌ها، يك ره‌يافت وفقي براي استفاده در سخت‌افزارهاي تكامل‌پذير ارايه شده است كه برخي از مشكلات مانند اثر ايستايي در الگوريتم ژنتيك را بهبود داده است.

A permanent physical fault in communication lines usually leads to a failure. The feasibility of evolution of a self-organized communication is studied in this paper to mitigate this problem. In this case a communication protocol may emerge between blocks and also can adapt itself to environmental changes like physical faults and defects. In spite of the faults, blocks may continue to function, since a self-organized nature can provide self-healing capabilities. In the present paper, Evolvable Hardware is to create such a fault tolerant communication without any predefined protocol using a GA algorithm. Evolvable Hardware is a concept that aims the application of evolutionary algorithms to hardware design. The feasibility of this idea is studied in simu lation of two reconfigurable blocks that are intended to transmit video streams through their communication lines. Permanent physical faults are induced in the communication lines between Evolvable Hardware blocks. Although the results show the emergence of fault tolerant protocols among Evolvable Hardware blocks without human intervention, there are some limitations in functional and gate level evolution of the blocks. Thus, a new adaptive approach is presented in this paper to defeat some limitations like the stalling effect of GA in faulty conditions.