PID UTN con Incorporación en Programa de Incentivos

Código UTN: UTI3812

Fecha de Inicio: 01/01/2016 - Fecha de Finalización: 31/12/2018

Dirección: Dra. Gabriela Peretti

Resumen

El término Hardware Evolutivo (EHW, Evolvable Hardware) se refiere al hardware que puede cambiar su arquitectura y comportamiento de manera dinámica y autónoma mediante la interacción con su entorno. Este tipo particular de hardware está inspirado en los principios de adaptación encontrados en la naturaleza. Estos consisten en alteraciones más o menos significativas en los organismos de los individuos o en sus modos de vida que les permiten la subsistencia. 

Este concepto se puede aplicar a circuitos electrónicos gracias a la combinación de hardware reconfigurable (RHW, Reconfigurable Hardware) y algoritmos evolutivos (EA, Evolutionary Algorithms). La adaptación del RHW a condiciones cambiantes se logra mediante la reprogramación de los circuitos implementados en el mismo, basada en los resultados brindados por EAs que dirigen la adaptación. En esta metodología, se establecen ciertos requerimientos de desempeño del RHW y el EA busca las posibles configuraciones para lograr los objetivos propuestos. La búsqueda que efectúa el EA para alcanzar la funcionalidad requerida se lleva a cabo mediante un proceso que consiste en modificar adecuadamente los parámetros funcionales del circuito y en algunos casos también el conexionado.

De esta manera, la combinación de RHW y EA permite el surgimiento de sistemas de hardware que presentan propiedades adaptivas. Estas características proporcionan al EHW un gran potencial para el desarrollo de aplicaciones potentes e innovadoras. Una de estas es la tolerancia a fallas adaptiva.

La necesidad de tolerancia a fallas en hardware es un aspecto de vital importancia para aplicaciones críticas o para sistemas electrónicos que deben operar en ambientes donde el mantenimiento es difícil o imposible de efectuar. Como ejemplos de ello pueden mencionarse el equipamiento a utilizar en misiones espaciales, cuyo hardware está sujeto a fallas, envejecimiento, derivas de temperatura y radiación; y también la industria nuclear, donde los componentes están continuamente sujetos a radiación. 

En estas condiciones, si se dispone de un método de test que permita detectar la presencia de fallas, la estrategia de tolerancia a fallas adaptiva propone iniciar el proceso de adaptación, mediante la invocación del EA. El mismo, mediante un proceso evolutivo obtiene un circuito solución que luego es programado en el RHW para permitir que éste continúe funcionando correctamente. 

La tolerancia a fallas adaptiva ofrece una alternativa a los esquemas tolerantes a fallas tradicionales, debido a que mediante el EHW es posible la corrección en tiempo de ejecución. Si bien no siempre se garantiza que la funcionalidad completa pueda restaurarse, es posible mantener la operación del sistema con cierta degradación.

En este proyecto se pretende formular estrategias de test para circuitos analógicos configurables embebidos en microcontroladores comerciales y al mismo tiempo proveerles de características de tolerancia a fallas basadas en técnicas de hardware evolutivo. La combinación de las estrategias a formular permitirá que, una vez detectada la falla durante el funcionamiento en campo del circuito, este pueda continuar con su funcionamiento. En particular, se abordarán circuitos de acondicionamiento de señales como amplificadores de ganancia programable y filtros de diferentes órdenes y topologías.