人工免疫算法的改进与IP核实现

发布时间：2017-04-27 12:03

  本文关键词：人工免疫算法的改进与IP核实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在工程实践中,常常会遇到一些难以建立准确数学模型,难以解决的复杂的问题,以往都是以经验为基础来人工解决问题,随着计算机的出现和普及,一些智能的方法被应用起来。人工免疫就是这些人工智能方法的一个分支。然而,人工免疫等智能方法具有一个致命的弱点,那就是计算消耗非常大,速度非常慢。本课题就是基于解决人工免疫速度慢的问题而设计的——以硬件来实现人工免疫。 首先,介绍人工免疫的起源,发展以及研究现况,同时讨论了复杂算法在硬件实现方面的研究进展。高性能计算市场的需求和微电子产业在中国突飞猛进的发展给复杂算法的硬件实现带来了机遇。不管在人工智能领域,还是在信号处理,图像视频处理领域,都无处不见算法硬件化的影子。 其次,从人工免疫的源泉生物免疫系统开始,简单地阐述了生物免疫系统的三道防线,探讨了生物免疫信息传递,抗体特异性结构,以及免疫记忆方面有利于人类开发的特性,并给出了相关启示性看法。从人工免疫模型和人工免疫算法两个角度介绍了现在流行的人工免疫方面的理论内容,包括三层人工免疫系统模型,基于正常模型的免疫系统,克隆选择算法等免疫理论。 再次,提出了一种免疫与遗传混合的算法。设计了一种选择算子的设计模式,将遗传算法中的选择算子应用到克隆选择算法中,提高克隆选择算法的多样性。还提出了一种算子变异的思想,并将该思想与三层免疫系统结合,设计一种新型的三层免疫系统构架。给出了个算子变异的应用实例,即在克隆选择算法中对亲和度计算算子进行变异操作。对上述两种算法都进行了MATLAB仿真分析。 最后,分别采用串行和并行两种方式实现克隆选择算法的IP核。串行实现是以各个模块之间进行通信控制来实现,并行方式是采用内部流水线的方法来设计。两种方式实现的IP核在ModelSim中进行仿真验证,获得了非常好的时序效果。
【关键词】：人工免疫系统 克隆选择 现场可编程门阵列 IP核 算子变异 算法硬件实现
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP18;TN47
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 人工免疫理论现状10-12
• 1.2 复杂算法的硬件实现12-16
• 1.3 主要贡献和内容16-18
• 第二章 免疫理论18-34
• 2.1 生物免疫系统18-21
• 2.2 人工免疫理论21-33
• 2.3 小结33-34
• 第三章 克隆选择算法的改进34-43
• 3.1 克隆选择算法34-35
• 3.2 算子介绍35-36
• 3.3 克隆选择算法与遗传算法36-37
• 3.4 克隆选择改进方案研究37-38
• 3.5 选择算子改进方案38-40
• 3.6 选择算子改进的克隆选择算法仿真40-42
• 3.7 小结42-43
• 第四章 算子变异43-50
• 4.1 从个体变异到算子变异43-45
• 4.2 三层可视化免疫系统45-46
• 4.3 实例设计46-49
• 4.4 小结49-50
• 第五章 克隆选择算法的硬件实现50-66
• 5.1 IP核与FPGA50-51
• 5.2 实验平台与实验流程51
• 5.3 整体思路与构架51-55
• 5.4 串行IP核实现与仿真验证55-61
• 5.5 并行IP核实现与仿真验证61-65
• 5.6 IP核的应用与比较65
• 5.7 小结65-66
• 第六章 总结与展望66-67
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-74
• 硕士攻读期间发表的论文74-75
• 致谢75

【参考文献】

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  本文关键词：人工免疫算法的改进与IP核实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：330555