[發(fā)明專利]一種具有公式發(fā)現(xiàn)功能的嵌入式智能芯片

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810098053.6
• 申請(qǐng)日: 2008-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN101276322A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)永;張杰;吳敏華;朱虹;李曉娟;袁慧梅;尚媛園;潘巍;萬瑪寧;陳金強(qiáng);毛春靜;劉永梅;徐遠(yuǎn)超;張聰霞;趙冬生;張顥;李寶方;馮金花;張樹東;劉旭敏;石長(zhǎng)地;張偉功
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首都師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F15/18
• 分類號(hào): G06F15/18
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種智能芯片，具體講是一種具有公式發(fā)現(xiàn)功能的嵌入式智能芯片，屬人工智能技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

人工智能是信息技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。世界各國(guó)都在開展公式發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的研究工作，公式發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)主要是指通過機(jī)器的發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，幫助學(xué)習(xí)者或研究者分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)潛在規(guī)律、驗(yàn)證學(xué)習(xí)者或研究者設(shè)想的一種系統(tǒng)。據(jù)資料報(bào)道，世界上目前只有美國(guó)德州儀器公司和惠普公司開發(fā)成功過一種手持式的具有公式發(fā)現(xiàn)功能的圖形化計(jì)算儀。然而，這種計(jì)算儀在公式發(fā)現(xiàn)上仍然采用的是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)擬合技術(shù)，當(dāng)行列式元素微小變化引起解的顯著變化的問題，即線性方程組系數(shù)行列式存在“病態(tài)問題”。并且，圖形化計(jì)算儀發(fā)掘出來的公式只有多項(xiàng)式一種類型，不僅知識(shí)形式單一、可理解性、可用性差；更重要的是無法從得到的公式中了解周期性、變化趨勢(shì)等重要特征。

Sinx＝x-0.166667x³+0.008333x⁵-0.0001984x⁷+0.0000027557x⁹-……(1)

阻尼振動(dòng)曲線公式：x＝A₀e^-βtcos(ω_ft+φ)?????????????????????(2)

觀察公式(1)等號(hào)左邊與右邊可以看出：右邊的多項(xiàng)式表示形式無法體現(xiàn)周期性、變化趨勢(shì)等重要特征，而左邊則完全不同；公式(2)的情況更是如此。

目前國(guó)內(nèi)外僅有的少數(shù)幾個(gè)儀器制造企業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)具有公式發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)功能的芯片，大多數(shù)廠家仍延用基于通用嵌入式處理器，再加上外圍電路組裝后，公式發(fā)現(xiàn)由軟件算法完成的方式，這種方式主要缺點(diǎn)是公式發(fā)現(xiàn)的效率低。第二種是基于FDD(Formula?Discovery?from?Data，公式發(fā)現(xiàn))的系統(tǒng)，其運(yùn)行環(huán)境是計(jì)算機(jī)，而不是嵌入式系統(tǒng)，這種方式的主要缺點(diǎn)是體積大、外圍接口單元多，無法隨身便攜，使用不方便。總之，目前還沒有發(fā)現(xiàn)基于SOC(片上系統(tǒng))的公式發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)解決方案。因此，研究一種能夠提高公式發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的效率，減少外圍驅(qū)動(dòng)接口單元及電路板間的信號(hào)傳遞，可重構(gòu)的公式發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)已成為國(guó)內(nèi)外提高智能化信息發(fā)展研究的重要內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有公式發(fā)現(xiàn)功能的嵌入式智能芯片，其是基于XILINX公司的FPGA(Field?Programmable?Gate?Array，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)的公式發(fā)現(xiàn)SOC(片上系統(tǒng))智能芯片。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種具有公式發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)功能的嵌入式智能芯片，它包括存儲(chǔ)器、IP軟核芯片、軟核微處理器、鍵盤接口、USB接口及LCD顯示控制器，其特征在于：軟核微處理器與存儲(chǔ)器、IP模塊、鍵盤接口、USB接口、LCD控制器通過各自的接口分別連接；所述IP軟核芯片為內(nèi)置有公式發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的SOC系統(tǒng)芯片。

其中，所述IP軟核芯片包括數(shù)據(jù)輸入端口、公式發(fā)現(xiàn)控制模塊、公式庫(kù)及公式輸出端口；所述公式發(fā)現(xiàn)控制模塊分別與數(shù)據(jù)輸入端口、公式庫(kù)、公式輸出端口連接。

其中，所述公式發(fā)現(xiàn)控制模塊內(nèi)置有數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、公式初選模塊、誤差分析模塊和公式修正模塊。

其中，所述公式庫(kù)是將知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)預(yù)先固化于該模塊中，此預(yù)固化程序?qū)桨l(fā)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)行分析、判斷、決定最終公式；該公式庫(kù)包括原型函數(shù)公式庫(kù)和原型算法庫(kù)，其中，原型函數(shù)公式庫(kù)是構(gòu)成數(shù)學(xué)公式的基本單元，原型算法庫(kù)所包括的原型決定了系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)能力。

其中，所述公式輸出端口將所決定最終公式輸出給LCD顯示。

其中，該智能芯片通過鍵盤輸入的原始數(shù)據(jù)或者通過USB接口從計(jì)算機(jī)下載的原始數(shù)據(jù)，首先經(jīng)過公式發(fā)現(xiàn)IP核模塊中數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊進(jìn)行初步處理；第二步由公式初選模塊根據(jù)誤差逼近情況來優(yōu)選原型函數(shù)；第三步由誤差分析模塊計(jì)算入選公式的相對(duì)誤差并對(duì)誤差進(jìn)行比較；第四步根據(jù)用戶提供的誤差要求決定是否對(duì)系統(tǒng)所發(fā)現(xiàn)的公式進(jìn)行修正；軟核微處理器完成整個(gè)公式發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)度工作，如實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入或下載，響應(yīng)接口命令，控制LCD顯示刷新等功能；LCD控制器實(shí)現(xiàn)外部LCD的驅(qū)動(dòng)功能。

其中，所述的經(jīng)過公式發(fā)現(xiàn)IP核模塊中數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊進(jìn)行初步處理，包括兩個(gè)方面，其一是根據(jù)具體情況對(duì)用戶所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理；其二是在多變量中選擇兩個(gè)變量以及向多變量的過渡處理。