Пятое поколение компьютеров - Fifth generation computer


Из Википедии, свободной энциклопедии

В Пятое поколение компьютерных систем [Настоящее и будущее] (FGCS) была инициатива Японии Министерство международной торговли и промышленности , начатое в 1982 году, чтобы создать компьютер с помощью массивно параллельных вычислений / обработки. Это должно было быть результатом массированного правительства / промышленности научно - исследовательского проекта в Японии в 1980 - х. Оно направлено на создание «эпохальное компьютер» с суперкомпьютерами, как производительность и обеспечить платформу для будущих разработок в области искусственного интеллекта . Был также неродственного России проект также назван как компьютер пятого поколения (см Кроноса (компьютер) ).

В своей «Маршрутном докладе» бумага, профессор Эхуд Шапиро (который был посвящен проект FGCS на параллельной логике программирования в качестве основы программного обеспечения для проекта) захваченная обоснование и мотивации вождения этого огромного проекта:

«В рамках усилий Японии стать лидером в компьютерной индустрии, Институт нового поколения компьютерных технологий запустил революционный план десяти лет для развития больших компьютерных систем, которые будут применимы к системам обработки информации знаний. Этому пятому поколение компьютеры будут построены вокруг понятий логического программирования. для того, чтобы опровергнуть обвинение, что Япония эксплуатирует знания из-за границы, не внося какой-либо из своих собственных, этот проект будет стимулировать оригинальные исследования и сделает его результаты доступны для международного научного сообщества «.

Термин «пятое поколение» должен был передать систему как скачок за пределами существующих машин. В истории вычислительной техники , компьютеры с использованием вакуумных трубок были названы первым поколением; транзисторы и диоды , второй; интегральные схемы , третий; и те , которые используют микропроцессоры , четвертый. В то время как предыдущие поколения компьютеров были сосредоточены на увеличение числа логических элементов в одном процессоре, пятое поколение, оно было широко распространено мнение , в то время, вместо этого обратиться к массовому числу процессоров для дополнительной производительности.

Проект был направлен на создание компьютера в течение десяти лет, после чего он считается оконченным и инвестиции в новый проект «шестого поколения» будет начинаться. Мнения о его результатах разделились: либо это был провал, или он был впереди своего времени.

история

В конце 1960-х до начала 1970-х годов, было много разговоров о «поколениях» компьютерной техники - обычно «трех поколений».

  1. Первое поколение: Термоэмиссионные вакуумные трубки. Середина 1940-х годов. IBM впервые расположение вакуумных трубок в сменных модулях. IBM 650 был компьютер первого поколения.
  2. Второе поколение: Транзисторы. 1956. начинается эпоха миниатюризации. Транзисторы значительно меньше , чем вакуумные трубки, потребляют меньше энергии и выделяют меньше тепла. Дискретные транзисторы припаяны к печатным платам, с помощью соединений , выполненных трафаретных-скрининга проводящих рисунков на обратной стороне. IBM 7090 был компьютер второго поколения.
  3. Третье поколение: интегральные схемы (кремниевые чипы, содержащие множество транзисторов). 1964. Новаторский пример является модулем ACPX, используемым в IBM 360/91, который, путем укладки слоев кремния поверх керамической подложки, размещены более 20 транзисторов на кристалл; чипы могут быть упакованы вместе на печатную плату, чтобы достичь неслыханных логических плотностей. IBM 360/91 был гибрид второго и третьего поколения компьютера.

Опущено из этой таксономии является «нулевым поколением» компьютером на основе металлических зубчатых колес (такие как IBM 407 ) или механическое реле (например, Mark I), а также компьютеры после третьего поколения на основе сверхбольших интегральный ( СБИС ) схема.

Был также параллельный набор поколений для программного обеспечения:

  1. Первое поколение : Машинный язык .
  2. Второе поколение : низкоуровневые языки программирования , такие как ассемблер .
  3. Третье поколение : Структурированные языки программирования высокого уровня , таких как C , COBOL и FORTRAN .
  4. Четвертое поколение : Предметно-ориентированный высокоуровневые языки программирования , такие как SQL (для базы данных доступа) и TeX (для форматирования текста)

В течение этих нескольких поколений вплоть до 1990 - х годов, Япония во многом был последователем в компьютерной арене, создание компьютеров , следуя США и Великобритании ведет. Министерство международной торговли и промышленности (ММТП) решил попытаться вырваться из этого следуют за лидером рисунка, а в середине 1970-х годов начали искать, в небольшом масштабе, в будущее вычислительной техники. Они попросили Информационный центр Японии Processing Development (JIPDEC) , чтобы указать число будущих направлений, а в 1979 году предложил контракт на три года для проведения более углубленных исследований , наряду с промышленными и научными кругами. Именно в этот период , что термин «пятое поколение компьютер» начал использоваться.

До 1970 - х годов, МВТП руководство были успехи , такие как улучшение сталелитейной промышленности, создание нефтяной супертанкер , автомобильной промышленности, бытовой электроники и компьютерной памяти. ММТП решил , что в будущем собирается быть информационными технологиями . Тем не менее, японский язык, как в письменной и устной форме, представлены и по- прежнему представляет основные препятствия для компьютеров. Эти препятствия не могут быть приняты всерьез. Так ММТП провела конференцию и пригласил людей по всему миру , чтобы помочь им.

Основные области для исследования из этого первоначального проекта были:

  • Умозаключение компьютерных технологий для обработки знаний
  • Компьютерные технологии для обработки крупных баз данных и баз знаний
  • Высокопроизводительные рабочие станции
  • Распределенные функциональные компьютерные технологии
  • Супер-ЭВМ для научных расчетов

Проект представлял собой «эпохальное компьютер» с суперкомпьютер-как производительность с помощью массивно параллельных вычислений / обработки. Цель состояла в том, чтобы построить параллельные компьютеры для искусственного интеллекта приложений с использованием параллельного логического программирования. Проект FGCS и его обширные результаты внесли большой вклад в развитие параллельной области логики программирования.

Цель определяется проектом FGCS заключалась в разработке «системы знаний Information Processing» (примерно значение, применяется искусственный интеллект ). Выбранный инструмент для реализации этой цели была логика программирования . Логическое программирование подход , как это было характерно Маартен Ван Эмден - один из его основателей - как:

  • Использование логики для выражения информации в компьютере.
  • Использование логики представить проблемы с компьютером.
  • Использование логического вывода для решения этих проблем.

Технически, можно резюмировать в двух уравнений:

  • Программа = Набор аксиом .
  • Исчисление = Доказательство выписки из аксиом .

Аксиомы обычно используется универсальные аксиомы ограниченной формы, называемая роговой статья или определенным-положение . Утверждение доказано в вычислении экзистенциальное утверждение. Доказательство конструктивно, и обеспечивает значения для переменных экзистенциально количественно: эти значения представляют собой выход вычислений.

Логическое программирование считалось как - то , что унифицированный различные градиенты информатики ( разработки программного обеспечения , баз данных , компьютерной архитектуры и искусственный интеллект ). Казалось , что логика программирования был «недостающее звено» между инженерных знаний и параллельных компьютерных архитектур.

В 1982 году , во время визита в ICOT, Эхуд Шапиро изобрел Параллельное Пролог , новый параллельный язык программирования , который интегрирован логическое программирование и параллельное программирование. Параллельное Пролог является языком логики программирования , предназначенный для параллельного программирования и параллельного выполнения. Это процесс , ориентированный язык , который воплощает поток данных синхронизации и охраняются-командной неопределенность в качестве своих основных механизмов управления. Шапиро описал язык в отчете , помеченный как ICOT Технический отчет 003, который представил Concurrent Prolog интерпретатор , написанный на Прологе. Работа Шапиро на Concurrent Prolog вдохновили изменения в направлении FGCS с упором на параллельной реализации Пролога к фокусу на параллельной логики программирования в качестве основы программного обеспечения для проекта. Он также вдохновил параллельный язык программирования логики Guarded Хорна (GHC) по Уэда, который был основой KL1, язык программирования , который был окончательно разработан и реализуется проект FGCS как его основной язык программирования.

Проект представлял собой параллельную обработку компьютера , работающий поверх массивных баз данных (в отличие от традиционной файловой системы ) с использованием языка программирования логики для определения и доступа к данным. Они предвидели строить прототип машины с производительностью между 100M и 1G LIPS, где LIPS представляет собой логический вывод в секунду. В то время , типичная для рабочих станций машина была способна около 100k LIPS. Они предложили построить эту машину в течение десяти лет, 3 года для первоначального R & D, 4 -х лет для построения различных подсистем, и окончательный 3 -х лет , чтобы закончить рабочий прототип системы. В 1982 году правительство приняло решение идти вперед с проектом, и создан Институт нового поколения компьютерных технологий ( ICOT ) путем совместного инвестирования с различными японскими компьютерными компаниями.

Реализация

Так укоренилось было убеждение , что параллельные вычисления были будущими все прирост производительности , что проект пятого поколения вызвал большое опасение в компьютерной области. После того , как видно японцы взять на бытовой электроники поле в течение 1970 - х годов и , видимо , делает то же самое в автомобильном мире в течение 1980 - х годов, японцы в 1980 - е годы имел репутацию непобедимого. Вскоре параллельные проекты были созданы в США в качестве инициативы стратегического Компьютерной и микроэлектроники и компьютерных технологий корпорации (MCC), в Великобритании , как Alvey , так и в Европе в качестве европейской стратегической программы по научным исследованиям в области информационных технологий (ESPRIT), а также в ЦЭР ( European Research Center Computer ) в Мюнхене , сотрудничество между ICL в Великобритании, Bull во Франции, и Siemens в Германии.

Пять работают Параллельное Умозаключение машина (ПИМ) в конечном итоге была получена: ПИМ / м, ПИМ / р, PIM / I, ПИМ / к, PIM / с. Проект также подготовил приложение для запуска на этих системах, такие как параллельная система управления базами данных Каппы, в правовой системе рассуждений HELIC-II и автоматизированной теорема расстойка MGTP , а также приложение к биоинформатике .

недостаточность

Проект FGCS не встречался с коммерческим успехом по причинам , подобных Lisp машины компаний и мыслящих машин . Высоко параллельная компьютерная архитектура была в конечном счете , превосходили в скорости менее специализированных аппаратных средств (например, Sun рабочих станций и Intel x86 машинах). Проект сделал производить новое поколение перспективных японских исследователей. Но после проекта FGCS, МВТП прекратила финансирование крупномасштабных компьютерного научно - исследовательских проектов, а также исследования набранный в рамках проекта FGCS рассеиваться. Однако МВТП / ICOT приступили к проекту шестого поколения в 1990 - х годах.

Основная проблема была выбором параллельного логического программирования в качестве моста между параллельной компьютерной архитектурой и использованием логики как представлениями знаний и проблемами языком решающему для приложений искусственного интеллекта. Это никогда не было чисто; был разработан ряд языков, все со своими собственными ограничениями. В частности, содеянный выбор особенность параллельного ограничения логического программирования вмешивалась логической семантикой языков.

Другая проблема заключается в том , что существующая производительность процессора быстро протолкнула «очевидные» барьеры , которые эксперты воспринимаемых в 1980 - х годах, а стоимость параллельных вычислений быстро упала до точки , где она была в течение некоторого времени используется только в узкоспециализированных ситуациях. Хотя ряд рабочих станций возрастающей мощности были спроектированы и построены в течение продолжительности жизни проекта, они , как правило , оказались вскоре проигрывая «с полки» единицами , имеющимися в продаже.

Проект также страдал от того , на неправильной стороне кривой технологии. Во время его продолжительности жизни, ГПИ стала основной в компьютерах; Интернет позволило локально хранятся базы данных , чтобы распределиться; и даже простые исследовательские проекты при условии , лучшие результаты в реальном мире в добыче данных. Кроме того, проект нашел , что обещания логического программирования в основном были сведены на нет за счет использования совершенного выбора.

В конце десятилетнего периода, проект провел более 50 миллиардов ¥ (около $ 400 млн в 1992 году валютных курсов) и была завершена без встретив своих целей. Рабочие станции не были обращения на рынке , где системы общего назначения , теперь могут взять на себя свою работу и даже обогнать их. Это параллельно лисповской рынок машины, где основанные на правилах системы , такие как CLIPS может работать на компьютерах общего назначения, делая дорогие машины лисповские ненужным.

Опережая время

Несмотря на возможности рассмотрения проекта провала, многие из подходов , предусмотренных в проекте пятого поколения, такие как логическое программирование распределенного по сравнению с массивными базами знаний и , в настоящее время переосмыслены в современных технологиях. Например, Web Онтология языка (OWL) использует несколько уровней логических систем , основанных на представления знаний. Оказывается, однако, что эти новые технологии заново , а не заемных средств подходов , исследованных в рамках инициативы пятого поколения.

В начале 21 - го века, многие ароматы параллельных вычислений начал распространяться, в том числе и многоядерных архитектур на низком конце и массивно параллельной обработки на высоком конце. Когда тактовые частоты центральных процессоров начали двигаться в диапазоне 3-5 ГГц, рассеиваемая мощность процессора и другие проблемы стали более важными. Способность промышленности производить все быстрее системы с одним CPU ( в связи с законом Мура об удвоении периодических подсчетов транзисторных) начала угрожать. Обычные потребительские машины и игровые приставки стали иметь параллельные процессоры типа Intel Core , AMD K10 и Cell (микропроцессор) . Графическая карта компании , как Nvidia и AMD начали вводить большие параллельные системы , такие как CUDA и открытым (CL). Опять же , однако, не ясно , что эти события были способствовали каким - либо существенным образом по проекту пятого поколения.

Таким образом, сильный случай может быть сделано, что проект пятого поколения был впереди своего времени, но это спорно ли это счетчики или обосновывает утверждения, что это был провал.

Рекомендации

внешняя ссылка