20040923

Evolução extrínseca x intrínseca

Os primeiros circuitos FPGA não eram adequados para implementar aplicações de hardware evolutivo, pois não aceitavam instruções de configuração aleatórias. Além disso, algumas arquiteturas não eram públicas e o tempo gasto para reconfigurar um circuito podia ser inviavelmente alto. A simulação da evolução diretamente no hardware teria pouco êxito, dado esse conjunto de desvantagens. Naquele momento, as aplicações de hardware evolutivo giravam em torno de uma evolução simulada ou evolução extrínseca (DE GARIS, 1999). Uma simulação em software do FPGA, executada com o auxílio de uma HDL ("Hardware Description Language"), é submetida a um algoritmo evolucionário, e apenas a configuração mais adaptada à tarefa em questão é carregada no hardware. A maior parte da evolução é externa ao circuito integrado.

Apenas em 1995, com o advento da série 6200 do FPGA Xilinx, o paradigma evolutivo pôde ser incorporado diretamente ao hardware. Sua robustez a configurações aleatórias, a redução do tempo necessário para reconfigurar o circuito e uma arquitetura de domínio público fizeram com que o FPGA 6200 se tornasse a ferramenta ideal para a aplicação do conceito de evolução intrínseca (DE GARIS, 1999). A cada ciclo, o algoritmo evolucionário gera um novo conjunto de instruções, que é usado para reconfigurar o próprio hardware - cada combinação podendo ser avaliada diretamente na execução de sua tarefa. Desse modo, as restrições naturais impostas pelo hardware são observadas automaticamente e todas as suas características - algumas difíceis de simular - podem ser exploradas (THOMPSON, 1995; SIPPER e RONALD, 2000).

Posteriormente, foram criados circuitos especialmente voltados para o hardware evolutivo, alguns deles incorporando todas as etapas evolutivas, característica fundamental em aplicações em tempo real. De fato, esse último tipo de adaptação é essencial em tarefas que exigem interações com ambientes dinâmicos, em que não se pode utilizar dispositivos totalmente pré-programados (SIPPER e RONALD, 2000).

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DE GARIS, H. Evolvable hardware: principles and practice. Kyoto: Evolutionary Systems Department, ATR, 1999. 10 p. (Relatório técnico).
SIPPER, M. e RONALD, E.M.A. A new species of hardware. IEEE Spectrum, vol. 37, no. 3, pp. 59-64, março de 2000.
THOMPSON, A. Evolving electronic robot controllers that exploit hardware resources. In: EUROPEAN CONFERENCE ON ARTIFICIAL LIFE (ECAL95), 3rd., 1995. Advances in Artificial Life, Proceedings... Berlim: Springer-Verlag, 1995. p. 640-656.