Project detail

Methods of polymorphic digital circuit design

Duration: 01.01.2006 — 31.12.2008

Funding resources

Czech Science Foundation - Standardní projekty

- whole funder (2006-01-01 - 2008-12-31)

On the project

Jedná se o multidisciplinární projekt umělé inteligence a mikroelektroniky v nové oblasti výzkumu, která se nazývá polymorfní elektronika. Polymorfní obvody jsou takové obvody, které realizují různé užitečné funkce v různých prostředích (např. realizují sčítání při určité teplotě a násobení při jiné teplotě). Nedochází však u nich k přepínání těchto funkcí - jsou multifunkční v principu. Cílem projektu je navrhnout metody pro rutinní vytváření netriviálních polymorfních číslicových obvodů a demonstrovat možnosti polymorfních obvodů v reálných  aplikacích, které nelze známými technikami realizovat efektivně nebo vůbec. Pro realizaci netriviálních polymorfních obvodů budeme uvažovat polymorfní hradlo jako základní stavební blok. Na úrovni hradel také budou navrženy a implementovány návrhové metody, které budou využívat principy evolučního návrhu. V rámci projektu bude realizován integrovaný obvod, který bude obsahovat polymorfní hradla. Tento projekt vychází z naší dlouholeté zkušenosti v oblastech evoluční elektroniky a návrhu číslicových obvodů.

Description in English
This is a multidisciplinary project of artificial intelligence and microelectronics in a new area of research called polymorphic electronics. Polymorphic circuits are circuits that are able to implement various useful functions in various environments (e.g. to implement addition at a given temperature and multiplication at another temperature). However, no functional switch is used; they are multifunctional in principle. The objective of this project is to propose methods for routine designing of nontrivial polymorphic digital circuits and to utilize polymorphic circuits in real-world applications whose implementation is impossible or difficult by means of conventional methods. Polymorphic gates will be considered as basic building blocks for implementation of polymorphic circuits. New evolutionary-based design methods will be developed operating at the polymorphic gate level. We will design and implement an integrated circuit consisting of polymorphic gates. This project was formulated on the basis of our long-term experience in evolutionary electronics and digital circuit design.

Keywords

informatika; návrh číslicových obvodů; evoluční algoritmus

Key words in English

computer science; digital circuit design; evolutionary algorithm

Mark

GA102/06/0599

Default language

Czech

People responsible

Bidlo Michal, doc. Ing., Ph.D. - fellow researcher
Drábek Vladimír, doc. Ing., CSc. - fellow researcher
Gajda Zbyšek, Ing., Ph.D. - fellow researcher
Kotásek Zdeněk, doc. Ing., CSc. - fellow researcher
Musil Vladislav, prof. Ing., CSc. - fellow researcher
Prokop Roman, Ing., Ph.D. - fellow researcher
Růžička Richard, doc. Ing., Ph.D., MBA - fellow researcher
Stareček Lukáš, Ing., Ph.D. - fellow researcher
Vašíček Zdeněk, doc. Ing., Ph.D. - fellow researcher
Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D. - principal person responsible

Units

Department of Computer Systems
- beneficiary (2006-01-01 - not assigned)
Faculty of Electrical Engineering and Communication
- co-beneficiary (2006-01-01 - 2008-12-31)
Faculty of Information Technology
- co-beneficiary (2006-01-01 - 2008-12-31)

Results

SEKANINA, L.; STAREČEK, L.; KOTÁSEK, Z. Novel Logic Circuits Controlled by Vdd. Proc. of 2006 IEEE Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems Workshop. Praha: IEEE Computer Society, 2006. p. 85-86. ISBN: 1424401844.
Detail

GAJDA, Z. A Core Generator for Multi-ALU Processors Utilized in Genetic Parallel Programming. Proc. of 2006 IEEE Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems Workshop. Praha: IEEE Computer Society, 2006. p. 238-240. ISBN: 1424401844.
Detail

SEKANINA, L. On Dependability of FPGA-Based Evolvable Hardware Systems That Utilize Virtual Reconfigurable Circuits. Computing Frontiers 2006 Conference. New York: Association for Computing Machinery, 2006. p. 221-228. ISBN: 1595933026.
Detail

SEKANINA, L.; STAREČEK, L.; GAJDA, Z.; KOTÁSEK, Z. Evolution of Multifunctional Combinational Modules Controlled by the Power Supply Voltage. Proc. of the 1st NASA/ESA Conference on Adaptive Hardware and Systems. Piscataway: IEEE Computer Society, 2006. p. 186-193. ISBN: 0-7695-2614-4.
Detail

SEKANINA, L.; MARTÍNEK, T.; GAJDA, Z. Extrinsic and Intrinsic Evolution of Multifunctional Combinational Modules. 2006 IEEE World Congress on Computational Intelligence. CA: IEEE Computational Intelligence Society, 2006. p. 9676-9683. ISBN: 0-7803-9489-5.
Detail

GAJDA, Z. Návrh polymorfních obvodů. Sborník příspěvků pracovního semináře Počítačové architektury & diagnostika pro studenty doktorského studia. Bratislava: Ústav informatiky Slovenskej akadémie vied, 2006. s. 55-60. ISBN: 80-969202-2-7.
Detail

STAREČEK, L. Modelování polymorfních hradel a obvodů. Sborník příspěvků Česko-slovenského semináře Počítačové architektury a diagnostika pro studenty doktorandského studia. Bratislava: Slovenská akademie věd, 2006. s. 67-72. ISBN: 80-969202-2-7.
Detail

RŮŽIČKA, R.; SEKANINA, L. Evolutionary Circuit Design in REPOMO - Reconfigurable Polymorphic Module. Proceedings of the Second IASTED International Conference on Computational Intelligence. Anaheim: ACTA Press, 2006. p. 237-241. ISBN: 0-88986-602-3.
Detail

GAJDA, Z. Metody návrhu polymorfních obvodů. Sborník příspěvků Česko-slovenského semináře Počítačové architektury a diagnostika pro studenty doktorandského studia. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, 2007. s. 19-25. ISBN: 978-80-7043-605-9.
Detail

DRÁBEK, V. Hardware Unit for Motion Estimation. Electronic Devices and Systems. Brno: Faculty of Electrical Engineering and Communication BUT, 2007. p. 17-21. ISBN: 978-80-214-3470-7.
Detail

RŮŽIČKA, R. New Polymorphic NAND/XOR Gate. Proceedings of 7th WSEAS International Conference on Applied Computer Science. WSEAS Applied Informatics & Communications. Computer Science Challenges. Venice: World Scientific and Engineering Academy, 2007. p. 192-196. ISBN: 978-960-6766-15-2. ISSN: 1790-5117.
Detail

STAREČEK, L.; SEKANINA, L.; KOTÁSEK, Z. Reduction of Test Vectors Volume by Means of Gate-Level Reconfiguration. Proc. of 2008 IEEE Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems Workshop. Bratislava: IEEE Computer Society, 2008. p. 255-258. ISBN: 978-1-4244-2276-0.
Detail

SEKANINA, L. Design and Analysis of a New Self-Testing Adder Which Utilizes Polymorphic Gates. 2007 IEEE Workshop on Design and Diagnostics of Electronic Circuits and Systems. Gliwice: IEEE Computer Society, 2007. p. 243-246. ISBN: 1424411610.
Detail

GAJDA, Z.; SEKANINA, L. Reducing the Number of Transistors in Digital Circuits Using Gate-Level Evolutionary Design. 2007 Genetic and Evolutionary Computation Conference. New York: Association for Computing Machinery, 2007. p. 245-252. ISBN: 9781595936974.
Detail

SEKANINA, L. Evolvable hardware: Tutorial. 2007 Genetic and Evolutionary Computational Conference. New York: Association for Computing Machinery, 2007. p. 3627-3644. ISBN: 9781595936981.
Detail

BIDLO, M. Evolutionary Development of Generic Multipliers: Initial Results. Proc. of the 2007 NASA/ESA Conference on Adaptive Hardware and Systems. Los Alamitos: IEEE Computer Society, 2007. p. 405-412. ISBN: 0-7695-2866-X.
Detail

DRÁBEK, V. The Evolution of Graphical Processors. 6th Electronic Circuits and Systems Conference (ECS 2007). Bratislava: Faculty of Informatics and Information Technology Slovak University of Technology in Bratislava, 2007. p. 97-102. ISBN: 978-80-227-2697-9.
Detail

BRYAN, L.; FUČÍK, O.; DRÁBEK, V. HW-Based Object Detection Method for Traffic Monitoring. 6th Electronic Circuits and Systems Conference (ECS 2007). Bratislava: Faculty of Electrical Engineering and Information Technology, Slovak University of Technology in Bratislava, 2007. p. 93-96. ISBN: 978-80-227-2697-9.
Detail

STAREČEK, L.; SEKANINA, L.; GAJDA, Z.; KOTÁSEK, Z.; PROKOP, R.; MUSIL, V. On Properties and Utilization of Some Polymorphic Gates. 6th Electronic Circuits and Systems Conference (ECS 2007). Bratislava: Faculty of Informatics and Information Technology Slovak University of Technology in Bratislava, 2007. p. 77-81. ISBN: 978-80-227-2697-9.
Detail

STAREČEK, L. Polymorfní hradla pro optimalizaci testu obvodu. Sborník příspěvků Česko-slovenského semináře Počítačové architektury a diagnostika pro studenty doktorandského studia. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni, 2007. s. 41-46. ISBN: 978-80-7043-605-9.
Detail

RŮŽIČKA, R.; STAREČEK, L. Development of Building Blocks for Polymorphic Digital Circuits. Proceedings of the Work in Progress Session of 10th Euromicro DSD 2007. Linz: Johannes Kepler University Linz, 2007. p. 33-34. ISBN: 978-3-902457-16-5.
Detail

SEKANINA, L.; RŮŽIČKA, R.; VAŠÍČEK, Z.; PROKOP, R.; FUJCIK, L. REPOMO32 - New Reconfigurable Polymorphic Integrated Circuit for Adaptive Hardware. Proc. of the 2009 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence - Workshop on Evolvable and Adaptive Hardware. Nashville: IEEE Computational Intelligence Society, 2009. p. 39-46. ISBN: 978-1-4244-2755-0.
Detail

VAŠÍČEK, Z.; ČAPKA, L.; SEKANINA, L. Analysis of Reconfiguration Options for a Reconfigurable Polymorphic Circuit. Proc. of the 2008 NASA/ESA Conference on Adaptive Hardware and Systems. Los Alamitos: IEEE Computer Society, 2008. p. 3-10. ISBN: 978-0-7695-3166-3.
Detail

RŮŽIČKA, R.; SEKANINA, L.; PROKOP, R. Physical Demonstration of Polymorphic Self-checking Circuits. Proc. of the 14th IEEE Int. On-Line Testing Symposium. Los Alamitos: IEEE Computer Society, 2008. p. 31-36. ISBN: 978-0-7695-3264-6.
Detail

RŮŽIČKA, R.; PROKOP, R. Bifunctional NAND/NOR Gates as Building Blocks for Polytronics. Proceedings of CSE 2008. Stará Lesná: The University of Technology Košice, 2008. p. 200-207. ISBN: 978-80-8086-092-9.
Detail

GAJDA, Z. Návrh polymorfních obvodů. Počítačové architektury a diagnostika 2008. Liberec: Technická univerzita v Liberci, 2008. s. 17-23. ISBN: 978-80-7372-378-1.
Detail

ŽALOUDEK, L.; SEKANINA, L. Transistor-level Evolution of Digital Circuits Using a Special Circuit Simulator. Evolvable Systems: From Biology to Hardware. Lecture Notes in Computer Science. Berlin: Springer Verlag, 2008. p. 320-331. ISBN: 978-3-540-85856-0.
Detail

SEKANINA, L. Evolution of Polymorphic Self-Checking Circuits. Evolvable Systems: From Biology to Hardware. Lecture Notes in Computer Science. Berlin: Springer Verlag, 2007. p. 186-197. ISBN: 978-3-540-74625-6.
Detail

BIDLO, M.; VAŠÍČEK, Z. Cellular Automata-Based Development of Combinational and Polymorphic Circuits: A Comparative Study. Evolvable Systems: From Biology to Hardware. Lecture Notes in Computer Science. Berlin: Springer Verlag, 2008. p. 106-117. ISBN: 978-3-540-85856-0.
Detail

GAJDA, Z.; SEKANINA, L. Gate-Level Optimization of Polymorphic Circuits Using Cartesian Genetic Programming. Proc. of 2009 IEEE Congress on Evolutionary Computation. NA: IEEE Computational Intelligence Society, 2009. p. 1599-1604. ISBN: 978-1-4244-2958-5.
Detail

SEKANINA, L.; MIKUŠEK, P. Analysis of Reconfigurable Logic Blocks for Evolvable Digital Architectures. Applications of Evolutionary Computing. Lecture Notes in Computer Science. Berlin: Springer Verlag, 2008. p. 144-153. ISBN: 978-3-540-78760-0.
Detail

ŠIMEK, V.; POKORNÝ, P. Communication of sensor modules. Proceedings of the 12th konference Student EEICT 2006. Volume II. Brno: Faculty of Electrical Engineering and Communication BUT, 2006. p. 56-58. ISBN: 80-214-3161-X.
Detail

BIDLO, M.; BIDLO, R.; SEKANINA, L. Designing a Novel General Sorting Network Constructor Using Artificial Evolution. Transactions on Engineering, Computing and Technology, 2006, vol. 15, no. 10, p. 85-90. ISSN: 1305-5313.
Detail

SEKANINA, L. Evolutionary Functional Recovery in Virtual Reconfigurable Circuits. ACM Journal on Emerging Technologies in Computing Systems, 2007, vol. 3, no. 2, p. 1-22. ISSN: 1550-4832.
Detail

RŮŽIČKA, R. On Bifunctional Polymorphic Gates Controlled by a Special Signal. WSEAS Transactions on Circuits, 2008, vol. 7, no. 3, p. 96-101. ISSN: 1109-2734.
Detail

SEKANINA, L.; STAREČEK, L.; KOTÁSEK, Z.; GAJDA, Z. Polymorphic Gates in Design and Test of Digital Circuits. International Journal of Unconventional Computing, 2008, vol. 4, no. 2, p. 125-142. ISSN: 1548-7199.
Detail

OČENÁŠEK, J.; CANTÚ-PAZ, E.; PELIKÁN, M.; SCHWARZ, J. Design of Parallel Estimation of Distribution Algorithms. In Scalable Optimization via Probabilistic Modeling. Studies in Computational Intelligence. Berlin: Springer Verlag, 2006. p. 187-201. ISBN: 978-3-540-34953-2.
Detail

SEKANINA, L.; VAŠÍČEK, Z.; RŮŽIČKA, R.; BIDLO, M.; JAROŠ, J.; ŠVENDA, P. Evoluční hardware: Od automatického generování patentovatelných invencí k sebemodifikujícím se strojům. Edice Gerstner. Edice Gerstner. Praha: Nakladatelství Academia, 2009. 328 s. ISBN: 978-80-200-1729-1.
Detail

SEKANINA, L.; RŮŽIČKA, R.; VAŠÍČEK, Z.; PROKOP, R.; FUJCIK, L.: REPOMO32; REPOMO32 - Rekonfigurovatelný polymorfní integrovaný obvod. Ústav počítačových systémů, Fakulta informačních technologií VUT v Brně, Božetěchova 2, 612 66 Brno, http://www.fit.vutbr.cz/units/UPSY/. URL: https://www.fit.vut.cz/research/product/60/. (funkční vzorek)
Detail

Responsibility: Sekanina Lukáš, prof. Ing., Ph.D.