[发明专利]胚胎电子系统数学描述方法

说明书

本发明公开了一种胚胎电子系统数学描述方法，涉及具备自修复能力的新型仿生硬件技术领域。所述方法包括：建立胚胎电子系统的功能函数、性能函数和状态函数；利用功能函数来描述胚胎电子系统的功能信息，利用性能函数来描述胚胎电子系统的性能信息，利用状态函数描述胚胎电子系统的工作状态信息；利用功能函数来判断胚胎电子系统能否正常工作，利用性能函数来评估胚胎电子系统的自修复能力和硬件资源消耗，利用状态函数来分析胚胎电子系统的工作状态。所述方法能够准确的对系统的功能、性能和工作状态进行描述，将胚胎电子系统从电子领域转化到数学领域，能够从数学的角度对胚胎电子系统开展理论研究。

技术领域

本发明涉及具备自修复能力的新型仿生硬件技术领域，尤其涉及一种胚胎电子系统数学描述方法。

背景技术

随着信息技术的不断发展，电子系统不断向着复杂化、智能化和集成化的方向发展。同时，电子系统开始广泛应用于航空航天、深海探测和强电磁环境等领域，这些都对电子系统的可靠性提出了更高的要求。基于冗余容错技术的提高电子系统可靠性的方法存在硬件资源消耗大、容错对象有限和环境适应能力差等不足。胚胎电子系统是一种模仿多细胞生物的生长和发育等过程而设计的新型仿生硬件，具有故障自检测和自修复能力。胚胎电子系统的提出，为复杂未知环境高可靠性电子系统的设计提供了一种新思路。

经过20多年的发展，胚胎电子系统研究取得了很大的进步。在胚胎电子系统结构与自修复方式方面，学者提出了经典二维胚胎电子系统及自修复方法、蜂窝状胚胎电子系统及自修复方法、自适应可重构多细胞胚胎电子系统及自修复方法、原核胚胎电子系统结构及自修复方法、总线胚胎电子系统及自修复方法、基于膜计算理论的仿生胚胎电子系统及自修复方法、具有多种连接方式的胚胎电子系统及自修复方法、基于OCN(On ChipNetwork)的e-DNA结构胚胎电子系统及自修复方法、RISA胚胎电子系统、SABRE胚胎电子系统、三维空间的胚胎电子系统及自修复方法、基于功能分解的新型总线胚胎电子系统及自修复方法、基于图论的多层胚胎电子系统及自修复方法等。

胚胎电子系统的故障检测方面：学者们深入研究了电子细胞内基因存储模块与互联资源的自检测。针对胚胎电子系统故障检测设计困难，检测率低等问题，提出了一种基于双模冗余的在线故障检测方法。在胚胎电子系统层面，研究了基于自主布线的阵列自主容错机制，芯片级故障定位和自修复方法。此外，研究了三维胚胎电子系统在线自诊断与容错设计及互联资源在线分布式容错方法。

此外，为降低电子系统硬件消耗，学者设计了部分基因循环存储的基因存储结构。基于n/k系统理论对胚胎电子系统的可靠性进行了建模分析，研究了胚胎电子系统故障自修复策略的选择及阵列的布局优化等问题。为合理选择胚胎电子系统中空闲细胞，基于电子系统的硬件消耗和可靠性，研究了胚胎电子系统内空闲细胞数目的配置选择问题。

目前，胚胎电子系统主要处于理论研究实验阶段，研究集中在胚胎电子系统的结构设计、故障自检测方法、故障自修复策略及小规模应用实验等方面，还未开展胚胎电子系统的数学描述的研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够准确的对胚胎电子系统的功能、性能和工作状态进行描述，将胚胎电子系统从电子领域转化到数学领域，能够从数学的角度对胚胎电子系统开展理论研究的胚胎电子系统数学描述方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种胚胎电子系统数学描述方法，其特征在于包括：

建立胚胎电子系统的功能函数、性能函数和状态函数；

利用功能函数来描述胚胎电子系统的功能信息，利用性能函数来描述胚胎电子系统的性能信息，利用状态函数描述胚胎电子系统的工作状态信息；

利用功能函数来判断胚胎电子系统能否正常工作，利用性能函数来评估胚胎电子系统的自修复能力和硬件资源消耗，利用状态函数来分析胚胎电子系统的工作状态。