5 та 6 покоління комп’ютерів
Комп'ютери п'ятого покоління
Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії
Комп'ютер п'ятого покоління PIM/m-1, один з небагатьох, хто побачив світ
Комп'ютери п'ятого покоління (яп. 5-го століття) - широкомасштабна урядова програма в Японії з розвитку комп'ютерної індустрії та штучного інтелекту, зроблена в 1980-ті роки. Метою програми було створення «епохального комп'ютера» з продуктивністю суперкомп'ютера та потужними функціями штучного інтелекту. Початок розробок - 1982, кінець розробок - 1992, вартість розробок - 57 млрд ¥ (порядку 500 млн $).
1 Виникнення проекту
2 Завдання дослідження
3 Міжнародний резонанс
3.1 Паралельний суперкомп'ютер МАРС у СРСР
4 Проблеми реалізації
5 Оцінка проекту
На момент початку проекту Японія ще була лідером у галузі комп'ютерних технологій, хоча вже досягла великого успіху у реалізації комп'ютерів і приладів, беручи за основу американські чи англійські розробки. Міністерство Міжнародної Торгівлі та Промисловості Японії (MITI) вирішило форсувати прорив Японії в лідери, і з 70-х років міністерство почало будувати прогнози про майбутнє комп'ютерів, доручивши Японському Центру Розвитку Обробки Інформації (JIPDEC) вказати кілька найбільш перспективних напрямків для майбутніх розробок, а в 1979 року було запропоновано трирічний контракт для більш глибоких досліджень, включаючи промислові та академічні організації. Саме в цей час і виник термін «комп'ютери п'ятого покоління».
Цей термін мав наголосити, що Японія планує зробити новий якісний стрибок у розвитку обчислювальної техніки. Першим поколінням вважалися лампові комп'ютери, другим транзисторні, третімкомп'ютери на інтегральних схемах, а четвертим з використанням мікропроцесорів. Тоді як попередні покоління вдосконалювалися рахунок збільшення кількості елементів на одиницю площі (мініатюризації), комп'ютери п'ятого покоління мали задля досягнення надпродуктивності інтегрувати дуже багато процесорів.
Головні напрями досліджень були такими:
Технології логічних висновків для обробки знань.
Технології для роботи з надвеликими базами даних та базами знань.
Робочі станції із високою продуктивністю.
Комп'ютерні технології із розподіленими функціями.
Суперкомп'ютери для наукових обчислень.
Йшлося про комп'ютер із паралельними процесорами, які працюють із даними, що зберігаються у великій базі даних, а чи не у файлової системі. У цьому, доступом до даних мав здійснюватися з допомогою мови логічного програмування. Передбачалося, що прототип машини матиме продуктивність між 100 млн і 1 млрд LIPS, де LIPS - це логічний висновок за секунду. На той час типові робочі станції здатні на продуктивність близько 100 тисяч LIPS.
Хід розробок уявлявся так, що комп'ютерний інтелект, набираючи потужність, починає змінювати сам себе, і метою було створити таке комп'ютерне середовище, яке саме почне виробляти наступне, причому принципи, на яких буде побудований остаточний комп'ютер, були заздалегідь невідомі, ці принципи мали виробити процесі експлуатації початкових комп'ютерів
Далі, для різкого збільшення продуктивності, пропонувалося поступово замінювати програмні рішення на апаратні, тому не робилося різкого поділу між завданнями для програмної та апаратної бази.
Очікувалося домогтися істотного прориву у вирішенні прикладних завдань штучного інтелекту. Зокрема, мають бути вирішені такі завдання:
друкарська машинка, що працює під диктовку, яка відразу усунула б проблему введення ієрогліфічного тексту, яка на той час стояла в Японії дуже гостро
автоматичний портативний перекладач з мови на мову (зрозуміло, безпосередньо з голосу), який одразу усунув би мовний бар'єр японських підприємців на міжнародній арені
інші завдання розпізнавання образів – пошук характерних ознак, дешифрування, аналіз дефектів тощо.
Від суперкомп'ютерів очікувалося ефективне вирішення завдань потужного моделювання, насамперед в аеро- та гідродинаміці.
Цю програму передбачалося реалізувати за 10 років, три роки для початкових досліджень та розробок, чотири роки для побудови окремих підсистем, та останні чотири роки для завершення всієї прототипної системи. У 1982 уряд Японії вирішив додатково підтримати проект і заснував Інститут Комп'ютерної Технології Нового Покоління (ICOT), об'єднавши для цього інвестиції різних японських комп'ютерних фірм.
Віра в майбутнє паралельних обчислень була на той час настільки глибокою, що проект «комп'ютерів п'ятого покоління» був прийнятий у комп'ютерному світі дуже серйозно. Після того, як Японія в 70-ті роки зайняла передові позиції в побутовій електроніці, і в 80-ті почала виходити в лідери в автомобільній промисловості, японці здобули репутацію непереможних. Проекти в галузі паралельної обробки даних відразу почали розробляти в США — у Корпорації з Мікроелектроніки та Комп'ютерної Технології (MCC), у Великій Британії — у фірмі Олві (Alvey), і в Європі в рамках Європейської Стратегічної ПрограмиДосліджень у галузі Інформаційних Технологій (ESPRIT).
Паралельний суперкомп'ютер МАРС у СРСР
У СРСР також почалися дослідження паралельних архітектур програмування, для цього у 1985 році було створено ВНТК СТАРТ, якому за три роки вдалося створити процесор «Кронос» та прототипний мультипроцесорний комп'ютер МАРС.
На відміну від японців, завдання інтеграції величезної кількості процесорів та реалізація розподілених баз знань на базі мов типу Пролог не ставилося, йшлося про архітектуру, що підтримує мову високого рівня типу Модула-2 та паралельні обчислення. Тому проект не можна назвати п'ятим поколінням у японській термінології.
У 1988 проект був успішно завершений, але не був затребуваний і не отримав продовження через Перебудову та невигідну для вітчизняної комп'ютерної індустрії ринкову ситуацію. «Успіх» полягав у частковій реалізації прототипної архітектури (в основному апаратних засобів), проте подібний до японського «великий стрибок» у галузі програмування, баз даних та штучного інтелекту в рамках цього проекту навіть не планувався.
Наступні десять років проект «комп'ютерів п'ятого покоління» став відчувати низку труднощів різного типу.
Перша проблема полягала в тому, що мова Пролог, обрана за основу проекту, не підтримувала паралельних обчислень, і довелося розробляти власну мову, здатну працювати в мультипроцесорному середовищі. Це виявилося важким — було запропоновано кілька мов, кожна з яких мала власні обмеження.
Інша проблема виникла із продуктивністю процесорів. Виявилося, що технології 80-х швидко перескочили ті бар'єри, які перед початком проекту вважалися «очевидними» і непереборними. А запаралелювання багатьохпроцесорів не викликало очікуваного різкого стрибка продуктивності. Вийшло так, що робочі станції, створені в рамках проекту, успішно досягли і навіть перевершили необхідні потужності, але до цього часу з'явилися комерційні комп'ютери, які були ще потужнішими.
Крім цього, проект «Комп'ютери п'ятого покоління» виявився хибним з погляду технології виробництва програмного забезпечення. Ще під час розробки цього проекту фірма Apple розробила графічний інтерфейс (GUI). А пізніше з'явився Інтернет, і виникла нова концепція розподілу та зберігання даних, при цьому інтернет-пошукові машини призвели до нової якості зберігання та доступу різнорідної інформації. Надії на розвиток логічного програмування, що живляться у проекті «Комп'ютери п'ятого покоління» виявилися ілюзорними, переважно через обмеженість ресурсів та ненадійність технологій.
Ідея саморозвитку системи, за якою система сама повинна змінювати свої внутрішні правила та параметри, виявилася непродуктивною — система, переходячи через певну точку, скочувалась у стан втрати надійності та втрати цілісності, різко «дуріла» і ставала неадекватною.
З будь-яких поглядів проект можна вважати абсолютним провалом. За десять років на розробки було витрачено понад 50 млрд. ¥, і програма завершилася, не досягнувши мети. Робочі станції так і не вийшли на ринок, тому що однопроцесорні системи інших фірм перевершували їх за параметрами, програмні системи так і не заробили, поява Інтернету зробила всі ідеї проекту безнадійно застарілими.
Невдачі проекту пояснюються поєднанням цілого ряду об'єктивних та суб'єктивних факторів:
помилкова оцінка тенденцій розвитку комп'ютерів — перспективи розвитку апаратних засобівкатастрофічно недооцінені, а перспективи штучного інтелекту були волюнтаристськи переоцінені, багато хто з планованих завдань штучного інтелекту так і не знайшли ефективного комерційного рішення досі, тоді як потужність комп'ютерів незрівнянно зросла;
помилкова стратегія, пов'язана з поділом завдань, розв'язуваних програмно та апаратно, що виявилося у прагненні до поступової заміни програмних засобів апаратними, що призвело до зайвого ускладнення апаратних засобів;
відсутність досвіду та глибинного розуміння специфіки завдань штучного інтелекту з надією на те, що може збільшення продуктивності та невідомі базові принципи системи призведуть до її самоорганізації;
Проблеми, що виявилися принаймні дослідження реального прискорення, яке отримує система логічного програмування при запаралелювання процесорів. Проблема полягає в тому, що в багатопроцесорній системі різко збільшуються витрати на комунікацію між окремими процесорами, які практично нівелюють вигоду від паралелізації операцій, чому з якогось моменту додавання нових процесорів майже не покращує продуктивність системи;
помилковий вибір мов типу Лісп та Пролог для створення бази знань та маніпулювання даними. У 1980-ті роки ці системи програмування користувалися популярністю для САПР та експертних систем, проте експлуатація показала, що додатки виявляються малонадійними і погано налагоджуваними [джерело?] у порівнянні з системами, розробленими звичайними технологіями, через що від цих ідей довелося відмовитися. Крім того, труднощі викликали реалізацію «паралельного Прологу», яка так і не була успішно вирішена;
низький загальний рівень технології програмування того часу та діалогових засобів (що яскравовиявилося 1990-ті роки);
П'яте покоління ЕОМ: 1990 - теперішній час
Особливості архітектури сучасного покоління комп'ютерів докладно розглядаються у цьому підручнику. Коротко основну концепцію ЕОМ п'ятого покоління можна сформулювати так:
Комп'ютери на надскладних мікропроцесорах з паралельно-векторною структурою, які одночасно виконують десятки послідовних інструкцій програми.
Комп'ютери з багатьма сотнями паралельно працюючих процесорів, дозволяють будувати системи обробки даних та знань, ефективні мережеві комп'ютерні системи.
Шосте та наступні покоління ЕОМ
Електронні та оптоелектронні комп'ютери з масовим паралелізмом, нейронною структурою, з розподіленою мережею великої кількості (десятки тисяч) мікропроцесорів, що моделюють архітектуру нейронних біологічних систем.
Наприкінці 80-х з'являються перші ЕОМ п'ятого покоління. П'яте покоління ЕОМ пов'язують із переходом до мікропроцесорів. З погляду структурної побудови характерна максимальна децентралізація управління. З точки зору програмного та математичного забезпечення - перехід на роботу в програмних середовищах та оболонках.
Продуктивність 108 – 109 операцій на секунду. p align="justify"> Для п'ятого покоління характерні багатопроцесорні структури створені на спрощених мікропроцесорах, яких дуже багато (вирішальні поля або середовища). Створюються ЕОМ зорієнтовані мови високого рівня.
У цей період існують дві діаметрально протилежні тенденції: персоніфікація ресурсів та колективізація ресурсів (колективний доступ – мережі).
Про шосте покоління можна поки що тільки мріяти.
Комп'ютер, створений з урахуванням нейронних мереж. Поки що не існує самостійно, але активномоделюється на сучасних комп'ютерах
Один з розробників нейрокомп'ютерів А. Н. Горбань вважає: "П'ять поколінь ЕОМ йдуть один за одним. Шосте, що народжується, настільки відрізняється від попередніх, що краще говорити не про покоління і навіть не про нові види, пологи або сімейства, а про нове царство - масштаб дистанції між нейрокомп'ютерами та звичайними ЕОМ відповідає відмінностям між царствами живих організмів.
Чим відрізняються машини другого царства?
Велика кількість паралельно працюючих простих елементів - нейронів (від кількох десятків до 106-108), що забезпечує колосальний стрибок у швидкодії.
Місце програмування займає навчання (виховання) – машина вчиться вирішувати завдання, змінюючи параметри нейронів та зв'язків між ними”.