진화알고리즘을 통한 디지털회로의 자동 설계 알고리즘

Abstract

진화 알고리즘은 여러 분야에서 최적의 해를 효율적으로 구하기 위해 활용되고 있다. 그러나, 기존의 진화 알고리즘들, 특히 디지털 회로의 자동 설계를 위한 방법들은 디지털회로 설계의 해공간 자체의 특성 때문에 문제의 확장성 (Scalability) 측면에 있어서 별 진전을 보이지 못하고 있다. 본 논문은 디지털 회로 설계에 사용되는 진화 알고리즘의 성능을 향상시키기 위해 ‘가상 세포 프로그래밍 (Virtual Cell Programming, VCP)를 제안하였다. 이 알고리즘은 위로부터 아래로 가상 개체군 (Virtual Population), 세포 (Cell), 그리고 유전자-단백질 (Gene-Protein)의 세 개의 계층으로 구성되어 있다. 가상 개체군 계층 (VPL)은 개체군의 숫자를 목표 회로의 출력 개수만큼 구성하여, 세포 계층 (CL)에서 우성 개체 (Elite)를 선별하여 관리하고, 모든 세포 개체 (Cell)들이 모든 가상 개체군에 존재하도록 하여 다양성을 증진시킨다. 유전자-단백질 계층 (GPL)의 개체들은 다입력 AND 게이트로 치환되며, CL의 개체는 그러한 GPL의 개체들을 하위원소로 복제하여 OR 동작을 수행함으로써, PAL 구조처럼 동작하게 된다. Cell은 하나의 출력 선으로 치환될 수 있으며, 회로의 모든 출력선 (목표)들과 비교 및 평가된다. 유전자-단백질 계층의 개체에 들어오는 입력들 중 연결되지 않는 입력의 개수를 제어함으로써, 목표회로로 빠른 시간 내에 진화하였으며, Scalability가 향상되었다.