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现有基于逻辑门的底层硬件进化方法只能进化小规模数字电路，由此提出了一种硬件系统级在线进化方法。设计了一种适合系统进化的神经元结构，采用遗传算法（SGA）来实现数字电路的在线进化设计。以图像处理算法为例，讨论分析了进化参数选取对进化结果的影响，验证了系统级进化方法的高进化成功率、快速收敛性。实验结果表明，神经元结构的设计是正确的，所提出的系统级进化方法能用于大规模数字系统的在线进化。