该文系统介绍了演化硬件的基本原理和实现方法,并在研究实例的基础上对演化硬件的实现技术进行了研究.演化硬件就是能够通过与环境的相互作用,自动的动态改变其结构和行为的硬件,它的技术基础是演化算法和可编程逻辑器件,即可以用下面的公式来定义演化硬件:演化算法+可编程逻辑器件=演化硬件.演化计算是演化硬件的理论基础.演化计算就是用计算机模拟大自然特别是生物的演化过程来求解复杂问题的一类计算模型.演化计算最主要的几个因素就是编码方案、适应函数、选择策略、控制参数和遗传算子,而这些因素的确定又是相互决定和影响的.一个好的演化算法必须综合考虑以上各个因素以达到最佳效果.可编程逻辑器件是演化硬件的硬件基础.它们的电路结构可以用一些结构位串来表示,因此,可以将结构位串当作演化算法中的染色体,通过演化计算来优化硬件.现在的演化硬件研究工作主要集中在三个领域:创新、范化和可演化性.演化硬件可以通过减少抽象约束找到新的设计,并通过联合共同的抽象进行设计规则的搜索.演化硬件通过范化技术只研究较少的特殊元素而达到对整个硬件系统的研究,主要研究内容有输入范化、操作环境范化和演化硬件固有的范化.可演化性的研究目的就是尽可能提高搜索的质量和速度,采用更抽象的表示偏压可以提高搜索速度,但是可能超过更好的或更新的解,如何合理的使用偏压对可演化性至关重要.演化硬件的主要瓶颈在于演化速度,而提高演化速度的主要方法是通过缩短染色体长度降低演化规模,以及开发算法固有的并行性.我们的实例以这两种方法作为基础,在一个软硬件协同设计平台之上,采用分而治之的思想,将大规模的电路演化分解成模块内部结构的演化和模块之间连接的演化两个层次同时进行,将并行算法的技术引入硬件演化之中,同时使用分层次编码以及模块内部结构层次上的函数级编码,缩短染色体长度并提高解的质量和速度.这里我们利用外演化的方法通过演化了一个具体电路一伪随机数发生器.在此基础上对演化硬件的一些理论进行了验证和研究,包括演化各种算子和控制参数在演化硬件中的作用;对于两个层次的演化,它们之间用什么方式进行通信;整个电路的评估值如何分配到每个连接及方法树每个结点;电路模块功能和连线对电路的影响等问题.最后对未来的工作进行了展望.