EVOLVABLE HARDWARE (EL.3)

Tateo’s Interdisciplinary Lifelong Learning Project

T I L L L

LEARNING - BLOG - COMMUNITY

Learning, knowledge sharing and Communities engagement about: Artificial Intelligence, Augmented / Virtual / Mixed Reality, Automation, Electronics, Computer Science and Information Technology, Mobile Technologies, Problem Solving, Readings, Social Media, Simulation, Artificial Vision, Work and Soft Skills

by Tateo Giovanni Battista

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LEARNING

ELECTRONICS

Evolvable Hardware

{Hardware Evolutivo}

Hashtag keywords: #electronics #evolutiveHardware #EH #evolutiveAlgorithm #FPTA #FPGA #FPAA #failureManagement #criticalResources #TILLL #TateoBlog 

Summary. Electronic devices often find themselves operating in situations different from those for which they were designed. In these cases it would be useful if the device could automatically adapt to the new conditions. Specific cases can be those of fault management or that of the rationalization of critical resources. Let's analyze the application to the hardware of the heuristic approach inspired by the natural phenomenon of evolution. 

{Spesso i dispositivo elettronici si trovano a funzionare in situazioni differenti da quelle per cui sono stati progettati. In questi casi farebbe comodo se il dispositivo potesse adattarsi automaticamente alle nuove condizioni. Casi specifici possono essere quelli della gestioni dei guasti o quello della razionalizzazione delle risorse critiche. Analizziamo l’applicazione all’hardware dell’approccio euristico ispirato al fenomeno naturale della evoluzione}

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1. Functional adaptation to exceptional operating conditions

{Adattamento del funzionamento a condizioni operative eccezionali}

  It often happens that electronic devices work in situations different from those for which they were designed. In these cases it would be useful if the device could automatically adapt to the new operating conditions. Typical examples of these situations are failure management or rationalization of critical resources. 

  {Spesso capita che i dispositivi elettronici funzionano in situazioni differenti da quelle per cui sono stati progettati. In questi casi farebbe comodo se il dispositivo potesse adattarsi automaticamente alle nuove condizioni operative. Esempi tipici di queste situazioni sono rappresentati dalla gestione dei guasti o della razionalizzazione delle risorse critiche}

  Failure Management. In critical environments and where safety must be guaranteed, it is useful for the system to recognize when a part of it becomes inefficient or fails and promptly replace it using one of the redundant elements provided.

  Gestione dei guasti. In ambienti critici ed in cui occorre garantire la sicurezza è utile che il sistema riconosca quando una sua parte diventa inefficiente o si guasta e la sostituisca prontamente utilizzando uno degli elementi ridondanti previsti.

  Rationalization of critica resources. Sometimes in environments with limited resources it can be useful to use only the components that are strictly necessary. Think of aerospace applications or mobile phone applications.

  {Utilizzo razionale delle risorse. Talvolta in ambienti con risorse limitate può essere utile utilizzare soltanto le componenti strettamente necessarie. Si pensi alle applicazioni aerospaziali oppure alle applicazioni di telefonia mobile}

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2. Evolvable Hardware

{Hardware evolutivo}

Occorre quindi un meccanismo che supervisioni il funzionamento del sistema e permetta ad esso di evolvere in funzione delle nuove condizioni. Un sistema hardware evolutivo (EH Evolvable Hardware) è infatti un sistema euristico capace di accorgersi dell'inadeguatezza di una soluzione e decidere come farla evolvere, sintetizzando una serie di modifiche che la trasformano in una soluzione migliore.

Resources and insights.

(1) Evolvable hardware: Darwin dans du silicium

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3. Evolvable Hardware implementation by means of Programmable Logics

{Realizzazione di Hardware Evolutivo per mezzo di Logiche programmabili}

  Programmable logics, such as FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), FPAAs (Field Programmable Analog Arrays), and FPTAs (Field Programmable Transistor Arrays), thanks to their good reconfiguration capacity, are very suitable for the realization of evolutionary hardware systems (Evolvable Hardware in Anglo-Saxon and briefly EH). The main peculiarity of the EHs consists in being autonomously able to transform themselves to adapt to the operating conditions and, therefore, decide to partially but substantially modify their functions, to offer optimized performance more effective when the boundary conditions change, i.e. all the signals. at the entrance and at the exit.

  {Le logiche programmabili, come per esempio le FPGA (Field Programmable Gate Array), le FPAA (Field Programmable Analog Array), e le FPTA (Field Programmable Transistor Array), grazie alla loro buona capacità di riconfigurazione si prestano molto bene per la realizzazione di sistemi hardware evolutivi (Evolvable Hardware in lingua anglosassone e brevemente EH). La principale peculiarità degli EH consiste nell'essere autonomamente in grado di trasformarsi per adattarsi alle condizioni operative e, quindi, decidere di modificare parzialmente ma sostanzialmente le proprie funzionalità, per offrire prestazioni ottimizzate più efficaci al cambiare delle condizioni al contorno ossia di tutti i segnali in ingresso e all’uscita}

In this case, genes are groups of transistors that can be compared to chromosomes according to their configuration, they define the functional logic elements.

  {In questo caso i geni sono gruppi di transistor che possono essere paragonati ai cromosomi a secondo della loro configurazione definiscono gli elementi logici funzionali}

Hashtag keywords: #evolvableHardware #EH #FPGA #FPAA #FPTA #TateoBlog #TILLL

Resources and insights.

(1) Evolvable hardware. Using Evolutionary Computation to Design and Optimize Hardware Systems, Jason D. Lohn and Gregory S. Hornby

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4. Bio-inspired algorithms

{Algoritmi ispirati alla natura}

  If you appreciated my reflections on Evolutionary Electronics I am sure that you would also like to read the following article, belonging to the thematic area dedicated to artificial intelligence and which deals specifically with artificial intelligence techniques inspired by the typical mechanisms of nature

  Se hai apprezzato queste mie riflessioni sulla Elettronica Evolutiva sono certo che ti farebbe piacere la lettura anche della seguente articolo, appartenente all'area tematica dedicata all'intelligenza artificiale e che tratta specificatamente delle tecniche di intelligenza artificiale ispirate ai meccanismi tipici della natura

Artificial Intelligence inspired to the principles of the life: the Artificial Life

{L'Intelligenza Artificiale ispirata ai meccanismi della vita artificiale: la Artificial Life}

 (AI.1.3.1)

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5. Sources and insight

{Fonti ed approfondimenti}

  Listed below are many references to sources I have consulted during the writing of this article and I suggest you use them to go deeper into the topics covered within 
  {In seguito ho riportato alcuni riferimenti alle fonti che ho consultato durante la redazione di questo articolo e che ti suggerisco di utilizzare per approfondire gli argomenti che ho trattato al suo interno}

( 1 ) Logiche programmabili evolutive, Lucio Pellizzari, Elettronica Oggi 439 Settembre 2014, pag 62/104;

( 3 ) Evolvable hardware, Wikipedia;
( 4 ) An Evolvable Hardware Tutorial, Springer, International Conference on Field Programmable Logic and Application, FPL 2004: Field Programmable Logic and Application pp 821-830;
( 5 ) Evolvable Hardware in Theory and Implementation;
( 6 ) Evolvable Hardware Implemented by FPGA, Petr Burian. This paper deals with the implementation of the evolvable hardware by FPGA devices. The present work examines the dependence of particular aspects of the genetic algorithm for the evolvable hardware domain usage;
( 7 ) Progettazione di un sistema per l’evoluzione intrinseca di Circuiti su FPGA, D. B. Bartolini, M. Carminati, Tesi di Laurea, Politecnico di Milano, July 2009.
( 8 ) NASA used a genetic algorithm to design a novel antenna, gecco 2004.
( 9 ) Real-World Applications of Analog and Digital Evolvable Hardware, IEEE 1999.
( 10 ) Genetic Algorithms and their use in the Design of Evolvable Hardware, Manas Tungare
( 11 ) [book] Introduction to Evolvable Hardware: A Practical Guide for Designing Self-Adaptive Systems, by Garrison W. Greenwood, Andrew M. Tyrrell, Amazon.
( 12 ) The Heidelberg FPTA Evolution System, Universität Heidelberg

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6. More generally

{Più in generale}

  This article deals about the events dedicated to electronics technologies. But if you want to examine this discipline, from a more general point of view, then I invite you to reading the following article that is the lead one of the thematic area dedicated to this discipline, within  Tateo~Learning (>).

  {Questo articolo tratta degli eventi dedicati alle tecnologie elettroniche. Ma se vuoi esaminare questa disciplina, da un punto di vista più generale, ti invito a leggere il seguente articolo che è il capostipite dell'area tematica dedicata a questa disciplina, all'interno di Tateo~Learning (>)}

The electronics

{L'elettronica}

 ( EL )

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7. Stay up to date
{Rimani aggiornato}

If you are interested in the topics covered in the current article and want to be updated on my latest compositions dealing with them, then I invite you to register:

on the Facebook page

"Electronics by Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning" (>)

and at the Pinterest dashboard

"Electronics by Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning" (>)

which I dedicated specifically for sharing the most recent changes made to the corresponding thematic area of Tateo~Learning (>).

{Se sei interessato agli argomenti trattati nell'articolo corrente e vuoi essere aggiornato sulle mie ultime composizioni che trattano di essi, allora ti invito a registrarti:

alla pagina Facebook

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alla bacheca Pinterest

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che ho dedicato appositamente per la condivisione delle modifiche più recenti apportate all'area tematica corrispondente di Tateo~Learning (>)}

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8. Let's keep in touch

{Teniamoci in contatto}

  I hope you enjoyed this article, belonging to the Learning (>) section of the Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning (TILLL) project (>), and that the notes and observations I gathered within it meets your interests. 

  If you want stay tuned with the TILLL project evolution, then I invite you to follow the next upgrades that are published on the TILLL's Blog and on the social media pages dedicated to the TILLL community.

  {Spero che questo articolo, appartenente alla sezione Learning (>) del progetto Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning (TILLL) (>), ti sia piaciuto e che le note e le osservazioni che ho raccolto al suo interno soddisfino i tuoi interessi. 

  Se vuoi rimanere aggiornato sull'evoluzione del progetto TILLL, allora ti invito a seguire i prossimi aggiornamenti che vengono pubblicati sul Blog di TILLL e sulle pagine social dedicate alla community TILLL}

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9. Something about me, the founder and author of Tateo~Blog Project

{Qualcosa su di me, il fondatore e sull'autore del progetto Tateo~Blog}

First of all, thank you for visiting one of the pages of my blog. My name is Giovanni Battista Tateo (shortly Bat) and I am the founder and author of a project of Interdisciplinary Lifelong Learning of which the Tateo~Blog (:::) blog is the means of sharing. I was initially an Information Technology expert, and later I became an electronic engineer, specializing in industrial Automation. I'm passionate about Artificial intelligence, Virtual Reality, Simulation, and I'm an expert in Artificial Vision applied to industrial Automation. Currently, and starting four years ago, I am employed as a Proposal Engineer at Mer Mec S.p.A. (:::) company. Previously, starting in 2004, I was employed, always at the same company, as a Designer of Artificial Vision Systems and Image Processing Algorithms, applied in particular to Railway Diagnostics. I am a supporter and promoter of Lifelong Learning, Social Networking and Knowledge Sharing by means of the web. If you want more details about me, visit the About Me (:::) page.

{Innanzitutto ti ringrazio per aver visitato una delle pagine del mio blog. Mi chiamo Giovanni Battista Tateo (brevemente Bat) e sono il fondatore e l'autore di un progetto Lifelong Learning Interdisciplinare di cui il blog Tateo~Blog (:::) ne è il mezzo di condivisione. Sono stato in principio un esperto di Informatica, e in seguito sono diventato un Ingegnere Elettronico, specializzato in Automazione Industriale. Sono un appassionato di Intelligenza Artificiale, Realtà Virtuale, Simulazione, e sono un esperto di Visione Artificiale applicata all'Automazione Industriale. Attualmente, ed a partire dall'anno 2016, sono impiegato come Proposal Engineer presso la società Mer Mec S.p.A. (:::). Precedentemente, a partire dal 2004, sono stato impiegato, sempre presso la stessa società, come Progettista di Sistemi di Visione Artificiale e di Algoritmi di Elaborazione delle Immagini, applicati in particolare alla Diagnostica Ferroviaria. Sono un sostenitore e promotore dell'apprendimento permanente, dei social network e della condivisione delle conoscenze tramite il web. Se vuoi ulteriori dettagli su di me, visita la pagine About Me (:::)}

  References to contact me. Following you can find my personal references that you can use if you want to contact me directly, and the links to my social accounts that you can use to follow me or to keep in touch with me by means of social media networks.

  {Riferimenti per contattarmi. In seguito puoi trovare i miei riferimenti personali che puoi utilizzare se vuoi contattarmi personalmente, ed i collegamenti ai miei account social che puoi utilizzare per seguirmi e rimanere in contatto con me tramite le reti di social media}

Eng. Tateo Giovanni Battista

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