[實用新型]一種具有公式發現功能的嵌入式智能芯片

無效

• 申請號: 200820114564.8
• 申請日: 2008-05-23
• 公開（公告）號: CN201203886Y
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 關永;張杰;吳敏華;朱虹;李曉娟;袁慧梅;尚媛園;潘巍;萬瑪寧;陳金強;毛春靜;劉永梅;徐遠超;張聰霞;趙冬生;張顥;李寶方;馮金花;張樹東;劉旭敏;石長地;張偉功
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G06N1/00
• 分類號: G06N1/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司
• 代理人: 王順榮;張忠麟

技術領域

本實用新型涉及一種智能芯片，具體講是一種具有公式發現功能的嵌入式智能芯片，屬人工智能技術領域。

背景技術

人工智能是信息技術發展的重要方向之一。世界各國都在開展公式發現系統的研究工作，公式發現系統主要是指通過機器的發現學習，幫助學習者或研究者分析實驗數據、發現潛在規律、驗證學習者或研究者設想的一種系統。據資料報道，世界上目前只有美國德州儀器公司和惠普公司開發成功過一種手持式的具有公式發現功能的圖形化計算儀。然而，這種計算儀在公式發現上仍然采用的是傳統的數據擬合技術，當行列式元素微小變化引起解的顯著變化的問題，即線性方程組系數行列式存在“病態問題”。并且，圖形化計算儀發掘出來的公式只有多項式一種類型，不僅知識形式單一、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、變化趨勢等重要特征。

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

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

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

目前國內外僅有的少數幾個儀器制造企業設計和生產具有公式發現系統功能的芯片，大多數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，公式發現由軟件算法完成的方式，這種方式主要缺點是公式發現的效率低。第二種是基于FDD(Formula?Discovery?from?Data，公式發現)的系統，其運行環境是計算機，而不是嵌入式系統，這種方式的主要缺點是體積大、外圍接口單元多，無法隨身便攜，使用不方便?？傊?，目前還沒有發現基于SOC(片上系統)的公式發現系統解決方案。因此，研究一種能夠提高公式發現系統的效率，減少外圍驅動接口單元及電路板間的信號傳遞，可重構的公式發現系統已成為國內外提高智能化信息發展研究的重要內容。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種具有公式發現功能的嵌入式智能芯片，其是基于XILINX公司的FPGA(Field?Programmable?Gate?Array，即現場可編程門陣列)的公式發現SOC(片上系統)智能芯片。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種具有公式發現系統功能的嵌入式智能芯片，它包括存儲器、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軟核芯片為內置有公式發現系統的SOC系統芯片。

其中，所述IP軟核芯片包括數據輸入端口、公式發現控制模塊、公式庫及公式輸出端口；所述公式發現控制模塊分別與數據輸入端口、公式庫、公式輸出端口連接。

其中，所述公式發現控制模塊內置有數據預處理模塊、公式初選模塊、誤差分析模塊和公式修正模塊。

其中，所述公式庫是將知識庫中的知識預先固化于該模塊中，此預固化程序對公式發現系統進行分析、判斷、決定最終公式；該公式庫包括原型函數公式庫和原型算法庫，其中，原型函數公式庫是構成數學公式的基本單元，原型算法庫所包括的原型決定了系統的發現能力。

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據或者通過USB接口從計算機下載的原始數據，首先經過公式發現IP核模塊中數據預處理模塊進行初步處理；第二步由公式初選模塊根據誤差逼近情況來優選原型函數；第三步由誤差分析模塊計算入選公式的相對誤差并對誤差進行比較；第四步根據用戶提供的誤差要求決定是否對系統所發現的公式進行修正；軟核微處理器完成整個公式發現系統的調度工作，如實現數據輸入或下載，響應接口命令，控制LCD顯示刷新等功能；LCD控制器實現外部LCD的驅動功能。

其中，所述的經過公式發現IP核模塊中數據預處理模塊進行初步處理，包括兩個方面，其一是根據具體情況對用戶所提供的數據進行初步處理；其二是在多變量中選擇兩個變量以及向多變量的過渡處理。