Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Постоянный прогресс науки и техники требует совершенствования одного из основных помощников человека - ЭВМ. Основные задачи, стоящие перед ЭВМ - это обработка знаний, обучение и самообучение, самоорганизация, адаптация к окружающей среде, накапливание информации, естественное общение с человеком в процессе решения различных задач. Создание"' интеллектуальных ЭВМ и рабочих станций с "дружественньш" по отношению к пользователю математическим и программным обеспечениями С МО и ПО), переход от алгоритмов обработки данных к альтернативной технологии автоформализации профессиональных знаний, моделирование эволюции позволяют увеличить эффективность деятельности инженеров, конструкторов, технологов, менеджеров. Все это должно' быть связано с новой концепцией компьютерного, интеллектуального, интегрированного моделирования, проектирования и производства.
Элементной базой ЭВМ новых поколений, являются сверхбольшие и сверхскоростные интегральные схемы (СБИС и ССБИС), содержащие миллион и более транзисторов на кристалле. В этом случае трудоемкость задач проектирования, конструирования и технологии резко возрастает, и использовать NP-полнке и алгоритмы с экспоненциальной временной сложностью становится невозможным из-за необходимости обработки огромных массивов информации . В этой связи становится необходимым модернизация структуры, как самих традиционных САПР, так и основных алгоритмов, входящих в МО САПР. Одним из актуальных подходов такой модернизации является использование методов моделирования эволюции и генетических алгоритмов.
ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИИ состоит в анализе, разработке, исследовании и применении методов эволюционного моделирования и генетических алгоритмов для решения задач конструкторского проектирования.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ в диссертации основаны на использовании теории графов, теории множеств, теории алгоритмов, методологии исскуственного интеллекта.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В диссертации разработаны следующие основные научные положения:
1. Разработана архитектура схем генетического поиска
применительно к задачам конструкторского проектирования.
2. Построены новые модифицированные операторы генетического
-4,---поиска, ориентированные на комбинаторно-логические задачи.
3. Разработаны новые и модифицированные . схемы селекции,
позволяющие осуществлять выход из локальных оптимумов.
4. Предложены алгоритмы. компоновки, размещения, трассировки,
сжатия и верификации, г—^бляющие получать множество локальных
оптимумов. Этап экспериментаиол«х исследований показал преимущество
генетических алгоритмов С ГА) по сравнение с последовательными и
итерационными методами.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕКОМЕНДАЦИИ ГО ПРИМЕНЕНИЮ. Результаты диссертационной работы состоят в следующем:
разработанные методы с применением ГА могут быть использованы для разработки технологических конструкций ЭВМ различного назначения;
автоматизированное проектирование, основанное на использовании эволюционного моделирования и ГА, позволяет изменять степень автоматизации процесса проектирования с учетом квалификации пользователя;
методология ГА позволяет распараллеливать процесс решения;
разработанные алгоритмы применены для решения задач проектирования схем комбинаторно-логического характера.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Разработанные алгоритмы использованы при выполнении межвузовской научно-технической программы "Разработка учебно-методических комплексов по изучению перспективных информационных технологий*', а также при выполнении подпрограммь; "Информатизация проектирования", программы Госкомвуза России "Информатизация образования". В рамках договора о творческое содружестве между Ассоциацией САПР и Центром САПР Мичиганского университета (США) разработаны алгоритмы упаковки и сжатия топологии СБИС. Результаты этих работ внедрены на предприятиях г.Москвы, г.Таганрога. Материалы диссертации используются в учебном процессе і МГТУ и МИРЭА Сг.Москва). Акти о внедрении и использовании результатої работы приведены в приложении к диссертации.
Автор защищает следующие новые научные положения: 1. Обобщенная методология решения основных зада* конструкторского проектирования с помощью ГА.
-
Схемы генетического поиска, позволяющие, в отличии о-, существующих методов конструкторского проектирования, находить ш одно, а некоторое множество эффективных решений.
-
Алгоритмы компоновки, размещения, трассировки и други: основных задач конструкторского проектирования с применением ГА
- 5 -отличавшиеся возможностью параллельного формирования квазиоптимальных результатов.
АПРОБАЦИЯ основных научных и практических результатов работы преходилась на Всероссийских научно-технических конференциях с участием зарубежных представителей "Интеллектуальные САПР" (г. Гелэиддик, 1990г., 1992г... 1993г., 1994г.), Семинаре НТО радиотехники, электроники и- связи им.А. С.Попова "Проблемы магнитной записи" (г. Москва, 1993г.), Зональной конференции Пензенского ВНТОРЗС ем.А.С. Попова "Автоматизация проектирования РЭА и ЭВА" Сг. Пенза, 1990г.), Всесоюзном семинаре "Создание ИСАПР СБИС" Сг. Москва, 1990г.)
ПУБЛИКАЦИИ. По материалам диссертационной работы опубликовано 5 печатных.работ, материалы вошли в два отчета по НИР.
СТРУКТУРА И ОБЪЕЛ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, галогенных на 136 страницах, 55 рисунков, 12 таблиц, списка литературы из 115 наименований к приложения.
