ЭВМ 5-го поколения. Замысел и реальность

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

ГУМАНИТАРНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра «Сервис и Туризм»

Реферат

На тему: «ЭВМ 5-го поколения. Замысел и реальность»

Выполнила

Студентка ГМН 114

Гаврилова У.Д.

Москва 2014

План

Введение

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)

Вывод

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.

Компьютеры 5-го поколения стали называть «суперкомпьютерами современности».

2. Японская модель компьютера, её замысел и первичные обработки

К моменту начала проекта Япония не являлась ведущим разработчиком и поставщиков решений в области компьютерных технологий, хотя уже достигла большого успеха в реализации широкого спектра средств вычислительной техники. Министерство международной торговли и промышленности Японии (MITI) решило форсировать прорыв Японии в лидеры, прогнозируя будущее компьютерных технологий. Эта работа была поручена Японскому центру развития обработки информации (JIPDEC), который должен был указать несколько наиболее перспективных направлений для будущих разработок, а в 1979 был предложен трёхлетний контракт для более глубоких исследований, подключая промышленные и академические организации. К этому времени ими начал использоваться термин «компьютеры пятого поколения», так как он уже давно обсуждался международным экспертным сообществом.

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

Дело в том, что до сих пор мы работаем на компьютерах, в основе которых лежит принцип алгоритма: разложения задачи на последовательность действий. Так повелось со времен создателей первых ЭВМ: Тьюринга и фон Неймана в 1940-е. Совершенствовалась элементная база ЭВМ, лампы сменились на транзисторы, а последние - на интегральные микросхемы, росло быстродействие машин и уменьшались их раземы - но принципиально они остаются все теми же. Компьютер же пятого поколения должен исползовать уже не алгоритм, а совершенно новый принцип работы. Именно это позволит ему стать действительно искусствененным интеллектом, понимать речь и разговаривать с людьми на их языке. Такой компьютер решает части одной задачи параллельно и оттого действует намного быстрее нынешних ЭВМ. И в СССР начались работы по созданию именно такой «умной машины».

Академик Марчук в 1984-м решил использовать работу над «пятым поколением» для интеграции лучших сил отечественных разработчиков, соединив их поверх ведомственных барьеров.

пятый поколение японский компьютер

3. Необходимость создания. Основные цели проекта

Это - сверхмогущественные, говорящие боевые системы и сверхэффективные промышленные роботы. Это «разумные дома» и бытовая техника, с которой вы общаетесь голосом. Это невероятно продвинутые системы автоматического проектирования и безлюдные заводы-фабрики. Словом, просто мир Будущего. Исследователи и разработчики имели свои планы по поводу развития искусственного интеллекта суперкомпьютера:

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.

Вера в будущее параллельных вычислений была в то время настолько глубокой, что проект «компьютеров пятого поколения» был принят в компьютерном мире очень серьёзно. После того, как Япония в 1970-е годы заняла передовые позиции в бытовой электронике, и в 1980-е стала выходить в лидеры в автомобильной промышленности, японцы приобрели репутацию непобедимых. Проекты в области параллельной обработки данных тут же начали разрабатывать в США -- в Корпорации по микроэлектронике и компьютерной технологии (MCC), в Великобритании -- в фирме Олви (Alvey), и в Европе в рамках Европейской стратегической программы исследований в области информационных технологий (ESPRIT), а также в СССР.

В советском союзе предприняли попытку не отстать от западных коллег. Было желание сделать свой прототип ЭВМ пятого поколения. Для этого в 1985 году было создано ВНТК СТАРТ, которому за три года удалось придумать процессор «Кронос» и прототипный мультипроцессорный компьютер МАРС. Но уже тогда отставание от японцев, в области микроэлектроники, было на 10-15 лет.

В 1988 проект был успешно завершён, но не был востребован и не получил продолжения по причине перестройки и невыгодной для отечественной компьютерной индустрии рыночной ситуации. «Успех» заключался в частичной реализации аппаратных средств, однако подобный японскому «большой скачок» в области программирования даже не планировался.

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

Последующие десять лет проект «компьютеров пятого поколения» стал испытывать ряд трудностей разного типа.

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.

Другая проблема возникла с производительностью процессоров. Оказалось, что технологии 80-х годов быстро перескочили те барьеры, которые перед началом проекта считались «очевидными» и непреодолимыми. А запараллеливание многих процессоров не вызывало ожидаемого резкого скачка производительности. Получилось так, что рабочие станции, созданные в рамках проекта, успешно достигли и даже превзошли требуемые мощности, но к этому времени появились коммерческие компьютеры, которые были ещё мощнее.

Помимо этого, проект «Компьютеры пятого поколения» оказался ошибочным с точки зрения технологии производства программного обеспечения. Ещё до начала разработки этого проекта фирма Xerox разработала экспериментальный графический интерфейс (GUI). А позднее появился Интернет, и возникла новая концепция распределения и хранения данных. Надежды на развитие логического программирования, питаемые в проекте «Компьютеры пятого поколения» оказались иллюзией, по причине ограниченности ресурсов и технологий.

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

Возникли и аппаратные трудности для создания ЭВМ пятого поколения. Техническое развитие быстро преодолело те трудности, которые перед началом проекта считались не выполнимыми. Параллельная работа нескольких процессоров, не давала той высокой производительности, на которую изначально рассчитывали. Разработанные в лаборатории машины. Быстро устаревали. Появлялись коммерческие компьютеры, которые по скорости уже превосходили их. Проект под названием «ЭВМ пятого поколения» оказался не удачным. Т.к. развитие информационных технологий пошло по другому пути.

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. В начале проекта «пятое поколение ЭВМ» планировали полный переход на логические языки программирования. Типа Пролог. Но они себя не оправдали. Главная идея была в том, чтобы система самообучалась. Система доходила до своего пика, а затем падала. И все обучение нужно было повторять.

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.

Возникли и аппаратные трудности для создания ЭВМ пятого поколения. Техническое развитие быстро преодолело те трудности, которые перед началом проекта считались не выполнимыми. Параллельная работа нескольких процессоров, не давала той высокой производительности, на которую изначально рассчитывали. Разработанные в лаборатории машины. Быстро устаревали. Появлялись коммерческие компьютеры, которые по скорости уже превосходили их. Проект под названием «ЭВМ пятого поколения» оказался не удачным. Т.к. развитие информационных технологий пошло по другому пути.

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.

В начале проекта «пятое поколение ЭВМ» планировали полный переход на логические языки программирования. Типа Пролог. Но они себя не оправдали. Главная идея была в том, чтобы система самообучалась. Система доходила до своего пика, а затем падала. И все обучение нужно было повторять.

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;

• ошибочный выбор языков типа «Лисп» и «Пролог» для создания базы знаний и манипулирования данными. В 1980-е годы эти системы программирования пользовались популярностью для САПР и экспертных систем, однако эксплуатация показала, что приложения оказываются малонадёжными и плохо отлаживаемыми по сравнению с системами, разработанными обычными технологиями, отчего от этих идей пришлось отказаться;

• низкий общий уровень технологии программирования того времени и диалоговых средств ( ярко выявилось в 1990-е годы);

• чрезмерная рекламная кампания проекта «национального престижа» в сочетании некомпетентностью высших должностных лиц не позволило адекватно оценить состояние проекта в процессе его реализации.

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.

Вывод

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.

В настоящий момент термин «пятое поколение» является неопределенным и применяется во многих смыслах, например при описании систем облачных вычислений. 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.

Список использованных источников

- computerra.ru

- wiki.iteach.ru

- evm-story.narod.ru

- chernykh.net

- Статья А. Бакунинского «Данные, знания, понимание: логика обработки данных»

Размещено на Allbest.ru