Mikä on kehittyvä laitteisto?

Kehittyvä laitteisto käyttää uudelleenkonfiguroitavaa elektroniikkaa ja mukautuvaa prosessia suunnitellakseen piirejä, jotka ovat ihanteellisia tiettyihin sovelluksiin. Suosituin kaupallisesti saatavana oleva uudelleenkonfiguroitavan elektroniikan tyyppi on FPGA (kenttäohjelmoitava porttijärjestelmä). Kun määrität piirin kuntotiedot, kehittyvä laitteisto voidaan ohjelmoida mukautumaan automaattisesti käsillä olevaan tehtävään.

Yksi näkyvä sovellus kehittyvästä laitteistosta on ohjauspiirien luominen roboteille. Kuvittele robotti, joka on varustettu kehittyvällä piirillä, jonka tehtävänä on navigoida esteiden täyttämän huoneen läpi. Laitteisto on ohjelmoitu kehittymään reaaliajassa; piirit, jotka minimoivat törmäykset esteisiin, “palkitaan” ja tulevat evoluutiosuunnitelmat perustuvat onnistuneiden varianttien ominaisuuksiin.

Yksi motivaatio kehitettävien laitteistojen käyttämiselle on se, että robotiikkajärjestelmiemme monimutkaistumisen myötä tehottomista yleiskäyttöisistä tietokoneista koostuvien piirien suunnittelusta tulee väsyttävää. Käyttämällä kehittyvää laitteistoa ratkaisemaan mukautuva ohjaustehtävä reaaliajassa, käytämme erikoistuneita tietokoneita, jotta voimme indeksoida hakutilan läpi jatkuvalla palautteella todellisesta maailmasta. Evoluutiotekniikat mahdollistavat piirikonfiguraatioiden automatisoidun tuotannon, jota insinöörit eivät ehkä ole koskaan ajatelleet. Jatkuva piirimuunnelmien luominen ja testit näille muunnelmille vaihtavat laskentatehoa suunnittelun älykkyyteen.

Joskus termiä kehitettävä laitteisto sovelletaan myös staattiseen laitteistoon, joka on suunniteltu käyttämällä evoluution algoritmeja. Mutta tyypillisesti se viittaa itse laitteistoon, jolla on kyky kehittyä. Kehitettävän laitteiston perimmäinen tavoite on luoda yleiskäyttöinen moduuli, joka voidaan kytkeä mihin tahansa, mikä vaatii elektroniikkaa ja tuottaa optimaalisen piirikannan, jossa tarvitaan vain vähän ihmisen suunnittelutietoa.

Kehitettävän laitteiston ala on erittäin tuore, ja se on suunniteltu kesällä 1992. Sen perustajana pidetään tekoälyn tutkijaa Hugo de Garisia. Kehittyviä laitteistotekniikoita on jo sovellettu monille robotiikan aloille, mukaan lukien ilmailualan sovellusten ohjauspiirit.