Компьютеры 5 поколения доклад
Обновлено: 28.06.2024
В компьютеры пятого поколения относится к использованию технологии, связанной с искусственным интеллектом, основанной на технологии сверхбольшой интеграции, которая позволяет размещать бесчисленные модули на одном кристалле.
Это поколение основано на технологическом прогрессе, достигнутом в предыдущих поколениях компьютеров. Следовательно, ему суждено возглавить новую промышленную революцию.
В этих компьютерах используется волоконно-оптическая технология, позволяющая управлять экспертными системами, искусственным интеллектом, робототехникой и т. Д. У них довольно высокая скорость обработки и они намного надежнее.
Его реализация предназначена для улучшения взаимодействия между людьми и машинами за счет использования человеческого интеллекта и большого количества данных, накопленных с начала цифровой эпохи.
Ученые постоянно работают над увеличением вычислительной мощности компьютеров. Они пытаются создать компьютер с настоящим IQ с помощью программирования и передовых технологий.
Некоторые из этих передовых технологий пятого поколения включают искусственный интеллект, квантовые вычисления, нанотехнологии, параллельную обработку и т. Д.
Умные компьютеры
Искусственный интеллект и машинное обучение могут не совпадать, но они взаимозаменяемы для создания устройств и программ, которые достаточно умны, чтобы взаимодействовать с людьми, с другими компьютерами, а также со средой и программами.
Эти компьютеры могут понимать произносимые слова и имитировать человеческие рассуждения. Они могут реагировать на окружающую среду, используя различные типы датчиков.
Цель - создать машины с подлинным IQ, способностью рассуждать логически и с реальными знаниями.
Компьютер пятого поколения все еще находится в процессе разработки, потому что это еще не реальность. Я имею в виду, что этот компьютер еще не закончен. Ученые все еще работают над этим.
Следовательно, этот компьютер будет совершенно другим и совершенно новым по сравнению с компьютерами последних четырех поколений.
Происхождение и история пятого поколения
Японский проект
В 1981 году, когда Япония впервые проинформировала мир о своих планах по выпуску компьютеров пятого поколения, японское правительство объявило, что планирует потратить начальный капитал в размере около 450 миллионов долларов.
Его целью было разработать интеллектуальные компьютеры, которые могли бы разговаривать с людьми на естественном языке и распознавать изображения.
Он был предназначен для обновления аппаратных технологий, а также для облегчения проблем программирования путем создания операционных систем с искусственным интеллектом.
Этот проект был первой всеобъемлющей попыткой закрепить прогресс, достигнутый в области искусственного интеллекта, и включить его в новое поколение очень мощных компьютеров для использования обычным человеком в своей повседневной жизни.
Западная реакция
Эта японская инициатива шокировала апатичный Запад, осознав, что информационные технологии вышли на новый уровень.
Это неожиданное заявление и из неожиданного источника придало исследованиям искусственного интеллекта статус, еще не признанный на Западе.
В ответ группа американских компаний сформировала Microelectronics and Computer Technology Corporation, консорциум для сотрудничества в расследовании.
настоящее время
Реализуются многие проекты искусственного интеллекта. Среди пионеров - Google, Amazon, Microsoft, Apple, Facebook и Tesla.
Первоначальные реализации наблюдаются в устройствах умного дома, предназначенных для автоматизации и интеграции различных видов деятельности в доме, или в беспилотных автомобилях, которые появляются на дорогах.
Распространение вычислительных устройств с возможностью самообучения, с нормальным взаимодействием, основанным на приобретенном опыте и окружающей среде, дало толчок концепции Интернета вещей.
Характеристики компьютеров пятого поколения
До этого поколения компьютеров классифицировались только по аппаратному обеспечению, но технологии пятого поколения также включают программное обеспечение.
Многие функции ЦП компьютеров третьего и четвертого поколения стали частью микропроцессорной архитектуры пятого поколения.
Высокая сложность
Для компьютеров пятого поколения характерны очень сложные компьютеры, в которых пользователю не нужны навыки программирования. Они решают очень сложные задачи, помогая в принятии решений.
Его цель - решать очень сложные задачи, которые требуют большого ума и опыта при решении людьми.
Искусственный интеллект
Эти компьютеры обладают высокой производительностью в дополнение к большой памяти и емкости хранилища.
Целью вычислений пятого поколения является разработка механизмов, которые могут реагировать на естественный язык и способны к обучению и организации.
Эти компьютеры могут общаться с людьми, а также имитировать человеческие чувства и интеллект.
В компьютер встроен искусственный интеллект, поэтому он может распознавать изображения и графику. У них есть функция распознавания голоса. Естественный язык можно использовать для разработки программ.
Высокие технологии
Эти машины включают технологию VLSI (очень крупномасштабная интеграция) и сверхбольшая интеграция (ULSI).
Использование параллельной обработки и сверхпроводников помогает сделать искусственный интеллект реальностью. Работа с компьютерами этого поколения выполняется быстро, и вы можете одновременно выполнять несколько задач одновременно. У них есть многопроцессорная система для параллельной обработки.
Скорость работы выражается в LIPS (логических выводах в секунду). В схемах используется волоконная оптика. Квантовые, молекулярные вычисления и нанотехнологии будут полностью использованы.
Оборудование
На это поколение повлияло появление технологии Ultra Large Scale Integration (ULSI), которая представляет собой объединение тысяч микропроцессоров в один микропроцессор.
Кроме того, это ознаменовалось появлением микропроцессоров и полупроводников.
Компании, производящие микропроцессоры, включают Intel, Motorola, Zilog и другие. На рынке можно увидеть присутствие микропроцессоров Intel с моделями 80486 и Pentium.
В компьютерах пятого поколения также используются биочипы и арсенид галлия в качестве устройств памяти.
Параллельная обработка
Поскольку тактовые частоты ЦП начали колебаться в диапазоне от 3 до 5 ГГц, стало более важным решать другие проблемы, такие как рассеяние мощности ЦП.
Способность отрасли производить все более быстрые системы ЦП оказалась под угрозой в связи с законом Мура о периодическом удвоении количества транзисторов.
В начале 21 века начали распространяться многие формы параллельных вычислений, включая многоядерные архитектуры на низком уровне в дополнение к массивной параллельной обработке на высоком уровне.
Обычные потребительские машины и игровые консоли начали иметь параллельные процессоры, такие как Intel Core и AMD K10.
Производители видеокарт, такие как Nvidia и AMD, начали внедрять большие параллельные системы, такие как CUDA и OpenCL.
Эти компьютеры используют параллельную обработку, при которой инструкции выполняются параллельно. Параллельная обработка намного быстрее последовательной.
При последовательной обработке каждая задача выполняется одна за другой. С другой стороны, при параллельной обработке одновременно выполняется несколько задач.
программного обеспечения
Пятое поколение позволило компьютерам решать большинство проблем самостоятельно. Он добился больших успехов в программном обеспечении, от искусственного интеллекта до объектно-ориентированного программирования.
Основная цель заключалась в разработке устройств, способных реагировать на обычный язык людей. Они используют языки очень высокого уровня, такие как C ++ и Java.
Искусственный интеллект
Эта область вычислений связана с тем, чтобы заставить компьютер выполнять задачи, которые в случае успешного выполнения людьми потребуют интеллекта.
Ранние попытки были направлены на создание систем, способных работать с широким спектром задач, а также специальных систем, которые очень хорошо выполняют только один тип задач.
Экспертные системы
Эти системы стремятся иметь компетенцию, сопоставимую с компетенцией эксперта в какой-то четко определенной области деятельности.
Экспертные системы предлагают множество преимуществ и поэтому используются в самых разных реальных приложениях.
Такие системы могут очень хорошо работать в ситуациях, когда требуются знания и навыки, которые человек может приобрести только в процессе обучения.
Лисп и Пролог
Джон Маккарти создал язык программирования Lisp. Он имел большое значение для компьютерных технологий, особенно для того, что стало известно как искусственный интеллект. Исследователи искусственного интеллекта в США сделали Lisp своим стандартом.
С другой стороны, в Европе был разработан новый компьютерный язык под названием Prolog, который был более элегантным, чем Lisp, и имел потенциал для искусственного интеллекта.
Японский проект решил использовать Prolog в качестве языка программирования для искусственного интеллекта, а не программирования на основе Lisp.
Изобретения и их авторы
Многие технологии, которые являются частью пятого поколения, включают распознавание речи, сверхпроводники, квантовые вычисления, а также нанотехнологии.
Компьютер на основе искусственного интеллекта начался с изобретения первого смартфона, изобретенного IBM, под названием Simon.
Параллельная обработка
Можно сказать, что пятое поколение компьютеров было создано Джеймсом Мэддоксом, который изобрел систему параллельных вычислений.
Используя сверхмасштабные технологии интеграции, были произведены микросхемы с миллионами компонентов.
Microsoft Cortana
Это персональный помощник для Windows 10 и Windows Phone 8.1, помогающий пользователям задавать вопросы, назначать встречи и находить места назначения.
Он доступен на нескольких языках. Другими примерами виртуальных помощников являются Siri от Apple на iPhone, Google Now для Android и Braina.
веб-поиск
Обычными для большинства людей являются такие поисковые системы, как Google и Bing, которые используют искусственный интеллект для обработки запросов.
Для выполнения этих поисков необходимо постоянно совершенствоваться, а также самым быстрым и точным образом реагировать на требования пользователей.
Google с 2015 года улучшил свой алгоритм с помощью RankBrain, который применяет машинное обучение, чтобы определить, какие результаты будут наиболее интересными в конкретном поиске.
С другой стороны, в 2017 году Bing запустил интеллектуальный поиск, который учитывает гораздо больше информации и быстрее предлагает ответы, чтобы иметь возможность легко взаимодействовать с поисковой системой.
Поиск по изображениям
Еще одно интересное приложение, которое есть у современных поисковых систем, - это возможность выполнять поиск по изображениям.
Просто сделав фотографию, вы можете идентифицировать продукт, где его купить, а также идентифицировать людей и места.
Рекомендуемые компьютеры
IBM Deep Blue
Этот компьютер смог победить чемпиона мира по шахматам в 1997 году, сыграв серию игр, окончательным результатом которых стали две победы для компьютера и одна для человека, а также три ничьи. Это был классический сюжет о человеке против машины.
За триумфом стояла важная информационная технология, которая повысила способность компьютеров выполнять вычисления, необходимые для открытия новых лекарств, выполнять поиск в больших базах данных и выполнять массивные и сложные вычисления, необходимые во многих областях науки.
Он имел в общей сложности 32 процессора с параллельной обработкой, способный анализировать 200 миллионов шахматных ходов в секунду в своей исторической победе.
IBM Watson
Watson состоит из множества мощных процессоров, которые работают параллельно, выполняя поиск в огромной автономной базе данных без подключения к Интернету.
Единственные подсказки, которые пугают этот компьютер, - это слова, набранные на клавиатуре или произнесенные в микрофон. Единственное, что может сделать Ватсон, - это произнести или распечатать свой ответ.
Потрясающая производительность Watson в викторине требует обработки естественного языка, машинного обучения, обоснования знаний и глубокого анализа.
Таким образом, Уотсон показал, что возможно полное и новое поколение взаимодействия людей с машинами.
Преимущества и недостатки
Преимущество
- Это самые быстрые и мощные компьютеры на сегодняшний день. Они выполняют множество инструкций за минуту.
- Они универсальны для общения и совместного использования ресурсов.
- Они могут одновременно запускать большое количество приложений с очень высокой скоростью. У них есть прорыв в параллельной обработке.
- Они более надежны по сравнению с предыдущими поколениями.
- Эти компьютеры доступны в разных размерах. Они могут быть намного меньше по размеру.
- Они доступны в уникальных функциях.
- Эти компьютеры есть в наличии.
- Они просты в использовании.
- Они снизили сложность проблем реального мира. Они изменили жизнь людей.
- Решать длинные вычисления за наносекунды не сложнее.
- Их используют во всех сферах жизни.
- Они полезны для работы от дней до часов во всех сферах жизни.
- Эти компьютеры предоставляют более простые в использовании интерфейсы с мультимедиа.
- Они разработали искусственный интеллект.
Недостатки
- Они требуют использования языков низкого уровня.
- У них есть более изощренные и сложные инструменты.
- Они могут притупить человеческий разум.
- Они могут сделать людей ленивыми. Они заменили многие человеческие рабочие места.
- Во многих играх всегда побеждают человека.
- Они могут быть ответственны за то, что человеческий мозг был проклят и забыт.
История создания компьютеров пятого поколения начинает свой отсчет с 1982 года, когда в Японии приняли программу разработки соответствующих ЭВМ. Ученые планировали к 1991 году разработать новую технику, ориентированную на обработку знаний. Предыдущие поколения электронных вычислительных устройств были направлены на хранение и обработку данных.
Согласно замыслу разработчиков, элементной базой компьютеров рассматриваемого периода должны были стать устройства, созданные на основе сверхбольших интегральных схем с компонентами искусственного интеллекта. Это позволило бы избежать необходимости писать программы для ЭВМ. Разработчики стремились к тому, чтобы компьютер выполнял функции по объяснению человека.
В ЭВМ пятого поколения количество выполняемых за секунду операций должно достигать сотен миллиардов.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Параллельно с японскими инженерами работали ученые из США, Великобритании и ряда европейских стран, в том числе СССР. Устройства, разрабатываемые в этих государствах, были ориентированы на параллельную обработку информации. Тем не менее проекты нельзя отнести к пятому поколению компьютеров, потому что речь не шла об интеграции множества процессоров.
Достоинства и недостатки
К плюсам ЭВМ пятого поколения следует отнести следующие характеристики:
- интеллектуальность, позволяющая устранить барьер между пользователем и устройством;
- высокая производительность;
- небольшие размеры;
- доступность;
- объем памяти в сотни мегабайт.
Минус один – устройство еще не изобретено.
Чем обусловлено появление
Главной задачей при создании компьютеров будущего являлось создание искусственного интеллекта. Однако японский проект не оправдал себя. Несмотря на это, разработки ученых стали основой современных гаджетов:
На каких элементах построены, устройство, структурная схема
Разработчики видят перспективы в идее создания оптических компьютеров. Она заключается в том, чтобы использовать для вычислений фотоны, генерируемые лазерами и диодами. По сравнению с электронами, фотоны достигают более высоких скоростей.
Мысли о создании фотонного устройства стали реальны в 1976 году, когда ученые США провели опыт с оптической метастабильностью. Выяснилось, что для подобного рода приборов необходим полупроводник с двусторонним спектром – прозрачным и непрозрачным. Кроме того, материал должен обладать резко нелинейной оптической характеристикой. Эти особенности позволяют увеличить скорость микросхем до триллиона операций в секунду.
Попытка создания искусственного интеллекта
Единого определения, для чего нужен искусственный интеллект не существует. Каждый автор предлагает свои задачи. Выделяют два направления в развитии рассматриваемого явления:
- вероятность приближения искусственного интеллекта к человеческим возможностям;
- изобретение искусственного разума на основе созданных систем искусственного интеллекта для решения глобальных проблем человечества.
Сегодня в разработке искусственного интеллекта задействованы различные подходы, но ни один из них не привел к созданию искусственного разума в реальности. Однако, стоит отметить наиболее удачные примеры разработок в данной области:
Deep Blue — победитель в шахматном матче против чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова.
MYCIN — экспертная система, способная с точностью доктора определять заболевания человека.
Представление электронно-вычислительной машины (ЭВМ) пятого поколения. Японская модель компьютера, ее замысел и первичные разработки. Необходимость создания ЭВМ и основные цели проекта. Реальность и трудность реализации проекта. Компьютеры и марксизм.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.12.2014 |
| Размер файла | 32,2 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Студентка ГМН 114
1. Определение термина. Что представляет из себя ЭВМ 5-го поколения
2. Японская модель компьютера, её замысел и первичные разработки
3. Необходимость создания. Основные цели проекта
4. Международный резонанс и параллельное создание суперкомпьютера МАРС в СССР
5. Реальность, трудность реализации проекта
6. Оценка проекта
7. Компьютеры и марксизм (будущее)
Список использованных источников
Введение
Любой учебник информатики начинается с перечисления поколений вычислительной техники. ЭВМ первого поколения были основаны на электронных лампах. Их сменили вычислительные машины второго поколения, сделанные из транзисторов. Интегральные микросхемы позволили построить компьютеры третьего, а микропроцессоры -- четвёртого поколения. На этом компьютерная история неожиданно обрывается, а мы зависаем в странной реальности, где ничего не происходит. Прошло три с лишним десятилетия, но пятое поколение так и не наступило, хотя имелись неплохие перспективы.
1. Определение термина. Что представляет из себя ЭВМ 5-го поколения
Переход к компьютерам пятого поколения предполагал переход к новым архитектурам, ориентированным на создание искусственного интеллекта.
ЭВМ 5-го поколения должна была иметь развитую периферийную систему, различать звуковую, зрительную, сенсорную информацию и обрабатывать её по законам деятельности человеческого мозга. Для перехода к таким ЭВМ было определено требование к новой технологической базе и ставились совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие цели, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины, развитие "интеллектуализации" компьютеров - устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры должны были способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволило бы общаться с ЭВМ всем пользователям, даже тем, кто не обладает специальными знаниями в этой области. ЭВМ должен был стать помощником человека во всех областях.
Основные требования к компьютерам 5-го поколения:
1) Создание развитого человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов);
2) Развитие логического программирования для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта;
3) Создание новых технологий в производстве вычислительной техники;
4) Создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов.
Для этого требовалось высокое быстродействие вычислительной системы и большой объем памяти. Универсальные компьютеры производили высокоскоростные вычисления, но не были пригодны для выполнения данных операций сравнения и сортировки больших объемов записей, хранящихся обычно на магнитных дисках. Были созданы специальные логические языки программирования, обеспечивающие наибольшие возможности по сравнению с обычными процедурными языками.
Первые суперкомпьютеры появились уже среди компьютеров второго поколения (1955 - 1964). Они были предназначены для решения сложных задач, требовавших высокой скорости вычислений. Это LARC фирмы UNIVAC, Stretch фирмы IBM и "CDC-6600" фирмы Control Data Corporation, в них были применены методы параллельной обработки (увеличивающие число операций, выполняемых в единицу времени), конвейеризация команд (когда во время выполнения одной команды вторая считывается из памяти и готовится к выполнению). Компьютеры, выполняющие параллельно несколько программ при помощи нескольких микропроцессоров, получили название мультипроцессорных систем.
Отличительной особенностью суперкомпьютеров являются векторные процессоры, оснащенные аппаратурой для параллельного выполнения операций с многомерными цифровыми объектами - векторами и матрицами. В них встроены векторные регистры и параллельный конвейерный механизм обработки.
ЭВМ пятого поколения -- это ЭВМ будущего. Программа разработки, так называемого, пятого поколения ЭВМ была принята в Японии. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта. С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеров планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки - задачи хранения и обработки знаний. Коротко говоря, для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется.
2. Японская модель компьютера, её замысел и первичные обработки
Использование этого термина должно было подчеркнуть, что Япония планирует совершить новый качественный скачок в развитии вычислительной техники.
Главные направления исследований были следующими:
· Технологии логических заключений для обработки знаний.
· Технологии для работы со сверхбольшими базами данных и базами знаний.
· Рабочие станции с высокой производительностью.
· Компьютерные технологии с распределёнными функциями.
· Суперкомпьютеры для научных вычислений.
В 1982 году, в Японии началась разработка супер-эпохального компьютера - Компьютера пятого поколения. Речь шла о компьютере с параллельными процессорами, работающим с данными, хранящимися в обширной базе данных, а не в файловой системе. При этом, доступ к данным должен был осуществляться с помощью языка логического программирования. Предполагалось, что прототип машины будет обладать производительностью между 100 млн и 1 млрд LIPS(логическое заключение в секунду). К тому времени типовые рабочие станции были способны на производительность около 100 тысяч LIPS.
Ход разработок представлялся так, что компьютерный интеллект, набирая мощность, начинает изменять сам себя, и целью было создать такую компьютерную среду, которая сама начнёт производить следующую, причём принципы, на которых будет построен окончательный компьютер, были заранее неизвестны, эти принципы предстояло выработать в процессе эксплуатации начальных компьютеров. Далее, для резкого увеличения производительности, предлагалось постепенно заменять программные решения аппаратными. Эту программу предполагалось реализовать за 10-11 лет, 3 года для начальных исследований и разработок, 4 года для построения отдельных подсистем, и последние 4 года для завершения всей прототипной системы.
Целью всего проекта - было создание компьютера, который мог решать сверхсложные задачи за самые короткие промежутки времени, управлять большими системами и обладать высокоразвитым искусственным интеллектом (вплоть до того, что компьютер должен был писать программы сам для себя). По мнению Японских ученых компьютеры нового поколения должны строиться по принципу совмещения огромного количества процессоров.
В 1992 году стало очевидно - проект Компьютер Пятого Поколения - обречен на провал. В финансовом плане правительство потратило больше чем 50 миллиардов Йен, а цель, поставленная в начале, так и не была достигнута. Рабочие станции компьютера пятого поколения так и не увидели свет в связи с тем, что однопроцессорные компьютеры других фирм обгоняли их по параметрам производительности. К тому же появление общественных сетей (Интернет) рушило всю концепцию первоначального проекта. Основными причинами считается целый ряд факторов. Основные из них - ошибочная оценка тенденций развития компьютеров, отсутствие опыта в разработках подобных технологий, ошибочный выбор языков программирования (изначально был выбран язык Пролог, которые не поддерживал параллельное программирование, что в корне не соответствовало поставленным изначально задачам).
1981 год: начало
пятый поколение японский компьютер
3. Необходимость создания. Основные цели проекта
1. Ограничить ввод текста. Компьютер должен набирать символы под диктовку. Эта проблема особенно остро стояла в Японии, где существовала определенная сложность с набором иероглифов.
2. Автоматический перевод с любого языка на любой другой, что способствовало бы устранению языкового барьера на международной арене. И, конечно же, все это должно осуществляться под диктовку.
3. Поиск смысла в статьях, категоризация и автоматическое реферирование.
4. Также планировалось внедрение многих криптографических, анализаторских, распознавательных функций.
Сама конечная цель ученым представлялась так:
Первичный компьютер под воздействием анализа исполняемых им задач будет сам себя совершенствовать. Причем конечный результат и принципы, которые будут заложены в этот компьютер заранее, неизвестны. Принципы планировалось вырабатывать в процессе первичной работы начальной работы первичных компьютеров.
Таким образом, предлагаемая в проекте ЭВМ пятого поколения технология подготовки прикладных задач к решению на компьютере включает два этапа и представлена на рисунке:
1) программист создает пустую программную оболочку
2) заказчик (конечный пользователь) наполняет оболочку знаниями
Наполненная знаниями конечного пользователя программная оболочка готова к решению тех прикладных задач, правила, решения которых внес в нее конечный пользователь. Таким образом, начинается эксплуатация программного продукта. Предлагаемая технология имеет много серьезных проблем, связанных с представлением и манипулированием знаниями. Тем не менее, с ней связывают прорыв в области проектирования прикладных программных продуктов.
Новые технические возможности вычислительной техники должны были расширить круг решаемых задач и позволить перейти к задачам создания искусственного интеллекта. В качестве одной из необходимых для создания искусственного интеллекта составляющих являются базы знаний (базы данных) по различным направлениям науки и техники. Для создания и использования баз данных требуется высокое быстродействие вычислительной системы и большой объем памяти. Универсальные компьютеры способны производить высокоскоростные вычисления, но не пригодны для выполнения с высокой скоростью операций сравнения и сортировки больших объемов записей, хранящихся обычно на магнитных дисках. Для создания программ, обеспечивающих заполнение, обновление баз данных и работу с ними, были созданы специальные объектно-ориентированные и логические языки программирования, обеспечивающие наибольшие возможности по сравнению с обычными процедурными языками. Структура этих языков требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта.
4. Международный резонанс и параллельное создание суперкомпьютера МАРС в СССР
Программы создания ЭВМ 5-го поколения получили большой резонанс в мире промышленно развитых стран и единодушно охарактеризованы мировой научной общественностью как наиболее претенциозными в области вычислительной техники за всю историю ее развития.
В отличие от японцев, задача интеграции огромного числа процессоров не ставилась, речь шла об архитектуре, поддерживающей язык высокого уровня типа Модула-2 и параллельные вычисления. Весь проект базировался на старых инженерно-технических решениях. Поэтому проект нельзя назвать пятым поколением в японской терминологии.
5. Реальность, трудность реализации
Первая проблема заключалась в том, что язык Пролог, выбранный за основу проекта, не поддерживал параллельных вычислений. Пришлось разрабатывать собственный язык, способный работать в мультипроцессорной среде. Это оказалось трудным -- было предложено несколько языков, каждый из которых обладал собственными ограничениями.
Идея саморазвития системы, по которой система сама должна менять свои внутренние правила и параметры, оказалась непродуктивной -- система, переходя через определённую точку, скатывалась в состояние потери надёжности и утраты цельности, резко становилась неадекватной.
Идея широкомасштабной замены программных средств аппаратными оказалась несвоевременной, в дальнейшем развитие компьютерной индустрии пошло по противоположному пути, совершенствуя программные средства при более простых, но стандартных аппаратных. Проект был ограничен категориями мышления 1970-х годов и не смог провести чёткого разграничения функций программной и аппаратной части компьютеров.
6. Оценка проекта
Планы замены программных средств их аппаратными аналогами, был неудачен. Такое виденье у инженеров было в предыдущем поколении компьютеров. Но на сегодняшний день. Ситуация изменилась в корне. Процесс развития информационных технологий пошел по обратному пути. Аппаратное обеспечение упрощалось. Предоставляя универсальность. А все задачи перекладывались на программное обеспечение.
Идеи Японских ученых были не удачными. Изначально был не верно выбран вектор развития компьютеров. Перспектива развития аппаратных средств была недооценена. Возможности в развитии искусственного интеллекта были переоценены. Даная область оказалась сложнее чем рассчитывали. Многие теоретические разработки в данной области так и не нашли своего практического применения. Искусственный интеллект так и не вышел за рамки академических задач. Многие методы так и остались забавой ученных.
Появился графический интерфейс пользователя. Который изначально не был предусмотрен в компьютерах пятого поколения. Появился Интернет, который изменил представления о структуре хранения и обработки информации. Развивались поисковые машины, которые использовали новые методы обработки данных.
Планы замены программных средств их аппаратными аналогами, был неудачен. Такое виденье у инженеров было в предыдущем поколении компьютеров. Но на сегодняшний день. Ситуация изменилась в корне. Процесс развития информационных технологий пошел по обратному пути. Аппаратное обеспечение упрощалось. Предоставляя универсальность. А все задачи перекладывались на программное обеспечение.
Идеи Японских ученых были не удачными. Изначально был не верно выбран вектор развития компьютеров. Перспектива развития аппаратных средств была недооценена. Возможности в развитии искусственного интеллекта были переоценены. Даная область оказалась сложнее чем рассчитывали. Многие теоретические разработки в данной области так и не нашли своего практического применения. Искусственный интеллект так и не вышел за рамки академических задач. Многие методы так и остались забавой ученных.
С любых точек зрения проект можно считать абсолютным провалом. За десять лет на разработки было истрачено более 500 млн $ и программа завершилась, не достигнув цели. Рабочие станции так и не вышли на рынок, потому что однопроцессорные системы других фирм превосходили их по параметрам, программные системы так и не заработали, появление Интернета сделало все идеи проекта безнадёжно устаревшими.
Неудачи проекта объясняются сочетанием целого ряда объективных и субъективных факторов:
• ошибочная оценка тенденций развития компьютеров -- перспективы развития аппаратных средств были катастрофически недооценены, а перспективы искусственного интеллекта - переоценены, многие из планируемых задач искусственного интеллекта так и не нашли эффективного коммерческого решения до сих пор, в то время как мощность компьютеров несоизмеримо выросла;
• ошибочная стратегия, связанная с разделением задач, решаемых программно и аппаратно. Проявилась в стремлении к постепенной замене программных средств аппаратными, что привело к излишнему усложнению аппаратных средств;
• отсутствие опыта и глубинного понимания специфики задач искусственного интеллекта с надеждой на то, что увеличение производительности и неведомые базовые принципы системы приведут к её самоорганизации;
• резко увеличение затратов на коммуникацию между отдельными процессорами, которые почти не улучшает производительности системы;
• низкий общий уровень технологии программирования того времени и диалоговых средств ( ярко выявилось в 1990-е годы);
7. Компьютеры и марксизм (будущее)
Концепции, в которых рассматриваются проблемы, связанные с происхождением, структурой научного знания, его развитием и ролью в общественной жизни, относятся к философии науки. Решаются же они на интуитивном уровне, руководствуясь деловыми потребностями. При этом разработчики вынуждены действовать эмпирически, весьма нерациональным способом проб и ошибок. Пока это, вероятно, единственно возможный путь создания ЭВМ 5-го поколения. При этом на содержательном уровне будут накоплены новые принципиальные решения. Следующее 6-ое поколение ЭВМ (по аналогии с развитием ЭВМ 4-го поколения) будет связано с дальнейшим экстенсивным развитием ЭВМ путем количественного улучшения функциональных характеристик ЭВМ 5-го поколения. Появление следующего 7-го поколения ЭВМ может быть связано уже с новым качественным скачком в развитии ЭВМ 5-го поколения за счет создания теории"естественных мыслительных процессов", освоения содержательного уровня и разработки технических средств, манипулирующих "понятиями" - формализованными образами объективного и субъективного мира. Примером ЭВМ 7-го поколения может быть вычислительная система, заменяющая группу референтов при руководителе высокого ранга.
Уже сейчас компьютеры способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволяет общаться с компьютерами всем пользователям, даже тем, кто не имеет специальных знаний в этой области.
Многие успехи, которых достиг искусственный интеллект, используют в промышленности и деловом мире. Экспертные системы и нейронные сети эффективно используются для задач классификации (фильтрация СПАМа, категоризация текста и т.д.). Добросовестно служат человеку генетические алгоритмы (используются, например, для оптимизации портфелей в инвестиционной деятельности), робототехника (промышленность, производство, быт - везде она приложила свою кибернетическую руку), а также многоагентные системы. Не дремлют и другие направления искусственного интеллекта, например распределенное представление знаний и решение задач в интернете: благодаря им в ближайшие несколько лет можно ждать революции в целом ряде областей человеческой деятельности.
К сожалению, японский проект ЭВМ пятого поколения повторил трагическую судьбу ранних исследований в области искусственного интеллекта. Более 50-ти миллиардов йен инвестиций были потрачены впустую, проект прекращен, а разработанные устройства по производительности оказались не выше массовых систем того времени.
Список использованных источников
ЭВМ пятого поколения – это ЭВМ будущего. Программа разработки, так называемого, пятого поколения ЭВМ была принята в Японии в 1982 г. Предполагалось, что к 1991 г. будут созданы принципиально новые компьютеры, ориентированные на решение задач искусственного интеллекта. С помощью языка Пролог и новшеств в конструкции компьютеров планировалось вплотную подойти к решению одной из основных задач этой ветви компьютерной науки – задачи хранения и обработки знаний. Коротко говоря, для компьютеров пятого поколения не пришлось бы писать программ, а достаточно было бы объяснить на "почти естественном" языке, что от них требуется.
Предполагается, что их элементной базой будут служить не СБИС, а созданные на их базе устройства с элементами искусственного интеллекта. Для увеличения памяти и быстродействия будут использоваться достижения оптоэлектроники и биопроцессоры.
Для ЭВМ пятого поколения ставятся совершенно другие задачи, нежели при разработки всех прежних ЭВМ. Если перед разработчиками ЭВМ с I по IV поколений стояли такие задачи, как увеличение производительности в области числовых расчётов, достижение большой ёмкости памяти, то основной задачей разработчиков ЭВМ V поколения является создание искусственного интеллекта машины (возможность делать логические выводы из представленных фактов), развитие "интеллектуализации" компьютеров – устранения барьера между человеком и компьютером.
К сожалению, японский проект ЭВМ пятого поколения повторил трагическую судьбу ранних исследований в области искусственного интеллекта. Более 50-ти миллиардов йен инвестиций были потрачены впустую, проект прекращен, а разработанные устройства по производительности оказались не выше массовых систем того времени. Однако, проведенные в ходе проекта исследования и накопленный опыт по методам представления знаний и параллельного логического вывода сильно помогли прогрессу в области систем искусственного интеллекта в целом.
Уже сейчас компьютеры способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой. Это позволяет общаться с компьютерами всем пользователям, даже тем, кто не имеет специальных знаний в этой области. Так же смартфоны, решающие конкретный спектр задач своего владельца
Многие успехи, которых достиг искусственный интеллект, используют в промышленности и деловом мире. Экспертные системы и нейронные сети эффективно используются для задач классификации (фильтрация СПАМа, категоризация текста и т.д.). Добросовестно служат человеку генетические алгоритмы (используются, например, для оптимизации портфелей в инвестиционной деятельности), робототехника (промышленность, производство, быт – везде она приложила свою кибернетическую руку), а также многоагентные системы. Не дремлют и другие направления искусственного интеллекта, например распределенное представление знаний и решение задач в интернете: благодаря им в ближайшие несколько лет можно ждать революции в целом ряде областей человеческой деятельности.
Биометрический контроль доступа - это автоматизированный метод, с помощью которого путем проверки (исследования) уникальных физиологических особенностей или поведенческих характеристик человека осуществляется идентификация личности. Физиологические особенности (папиллярный узор пальца, геометрия ладони, черты лица или рисунок (модель) радужной оболочки глаза и т. п.) являются постоянными физическими характеристиками человека. Данный тип измерений (проверки) практически неизменен так же, как и сами физиологические характеристики. В отличие от традиционного пароля, биометрическая характеристика не может быть забыта, потеряна или украдена. Поскольку биометрические характеристики каждой отдельной личности уникальны, они могут использоваться для предотвращения воровства или мошенничества с большой степенью надежности
В 80 годы прошлого века правительство Японии совершило попытку создать распределенную вычислительную систему следующего поколения с элементами ИИ. Проект закончился достаточно закономерным провалом. Причина провала достаточно проста, почему то посчитали, что простого наличия технологии производства больших интегральных схем хватит для качественного "скачка" в вычислительных технологиях (своеобразный переход количества в качество). Да, история повторилась, после изобретения компьютера, тоже присутствовала необоснованная уверенность в скором появлении ИИ и тоже провалилась.
Сейчас ИИ в основном рассматривается как совокупность нейронов, объединенных в сеть. В свою очередь я попытался посмотреть на человеческий мозг, как на вычислительную систему. При этом не акцентируя внимание на элементах какого типа он базируется.
Современное состояние вычислительной техники
В целом можно сказать, что для достижения значимого прогресса необходим революционный слом существующей парадигмы и всех навязанных искусственных ограничений (адресное пространство, последовательность исполнения команд, разрядность данных и многое другое).
Внимание:
Примерное описание идеи в статье : Цифровое бессмертие — Инженерный подход.
Объект
Определение понятия объекта (правильнее сказать виртуальный объект), поведение которого и будет моделировать новая вычислительная система.
Данные
Символ
Взаимодействие объектов
Время
Вычисление
Физическая реализация вычислительной системы
Сетевая парадигма
Следующим сдерживающим фактором является отсутствие эффективной сетевой парадигмы, что не позволяет распределить вычислительный процесс в пространстве (объеме) и заставляет стягивать все компоненты вычислительной системы в пределы одного кристалла.
Теплоотвод
Следующим ограничивающим фактором является энергопотребление и эффективность отвода тепла. Повышение энерго-эффективности будет рассмотрено в главе посвященной проектированию процессорного ядра. Сейчас можно отметить удвоение эффективности теплоотвода за счет возможности установить радиатор с двух сторон кристалла, в настоящее время только одна сторона микросхемы используется для отвода тепла, а вторая предназначена для размещения электрического интерфейса. Если линии связи выводятся с торцов микросхемы, то можно превратить поверхности микросхемы в единые контакты для подвода питания (одна сторона плюс питания, другая минус) и к каждой из них присоединить радиатор для отвода тепла. Радиатор может быть единым для всех микросхем установленных на ПП (подобные сборки использовались на мейнфреймах) и использовать жидкостное охлаждение, что для больших систем оно гораздо проще и эффективнее чем воздушное.
Структура вычислительной системы
В новой парадигме базового понятия адреса нет, коммуникационной основой вычислительной парадигмы является возможность создания одно-направленного последовательного канала (точка-точка) между любыми двумя объектами. На следующих уровнях иерархии работа такого канала может быть заблокирована, примерно как блокируется доступ к определенным частям адресного пространства в парадигме фон-неймана.
Вопросы безопасности
Границы вычислительной системы
Энерго-эффективность
Далее будет описываться построение вычислителя, с принципами функционирования родственными DataFlow системам, но вычисления объекта возможны и другими вариантами (процессор на принципах фон-неймана, ПЛИС, нейронные сети и др.).
Пример структуры данных :
EXE – данные принадлежат к активному (вычисляемому) пути графа
READY – данные вычислены и готовы к дальнейшему использованию (0 — нет данных)
KEY – уникальный ключ для поиска данных в ассоциативном ЗУ
DATA – данные для обработки
Определим механизм чтения второго операнда.
Если Вам кажется, что ациклический ориентированный граф, это какая то редкая конструкция и не для всех задач его можно построить.
Проведите мысленный эксперимент:
Возьмем любую функцию (Изначально созданную на языке высокого уровня).
Выполним ее и запишем последовательность исполненных ассемблерных команд.
Для простоты понимания выделим из этих команд только те, которые производят изменения данных, их будет примерно 20% от общего количества.
Построим граф где вершиной будет команда, ребра будут результатами исполнения или данными имеющимися на момент начала вычисления
Получаем ориентированный ациклический граф, вычисляющий значение функции для данного конкретного набора данных. Эксперимент показывает, что есть возможность превращать обычную программу в программу (ациклический граф) для новой вычислительной парадигмы.
Да, реальный компилятор будет сложнее, но принципиальная возможность есть.
В новой парадигме нет понятие цикла (есть понятие спираль).
Вопрос: Как примирить сегодняшнее представление о программировании, где практически постоянно встречаются различные циклы?
Необходимо рассматривать цикл не как исполняемую конструкцию, а как способ записать многократно повторяющуюся последовательность команд (особый тип макроса).
Память в новой парадигме.
Подробно процесс создания ПО, описание операционной системы и алгоритма решения произвольной задачи, будет описан в следующей статье.
Читайте также: