Войти
Компьютерные системы пятого поколения (FGCS ) - это инициатива японской компании Министерство международной торговли и промышленности (MITI), начало которому было положено в 1982 году, для создания компьютеров, использующих массовые параллельные вычисления и логическое программирование. Это должно было стать результатом масштабного исследовательского проекта правительства / промышленности в Японии в 1980-х годах. Его целью было создание «эпохального компьютера» с производительностью суперкомпьютера и обеспечение платформы для будущих разработок в искусственном интеллекте. Был также несвязанный российский проект, также названный компьютером пятого поколения (см. Кронос (компьютер) ).
Проф. Эхуд Шапиро в своей статье «Отчет о поездке» (в которой основное внимание уделялось параллельному логическому программированию в качестве основы программного обеспечения проекта FGCS), описал логику и мотивацию этого огромного проекта. :
«В рамках стремления Японии стать лидером в компьютерной индустрии Институт компьютерных технологий нового поколения запустил революционный десятилетний план развития больших компьютерных систем, которые будут применимы к системам обработки информации.. Эти компьютеры пятого поколения будут построены на основе концепций логического программирования. Чтобы опровергнуть обвинение в том, что Япония использует знания из-за границы, не внося никаких собственных средств, этот проект будет стимулировать оригинальные исследования и сделает их результаты доступными для международных исследований. сообщество ».
Термин« пятое поколение »был предназначен для обозначения системы как шага за пределы существующих машин. В истории вычислительного оборудования компьютеры, использующие электронные лампы, назывались первым поколением; транзисторы и диоды, второй; микросхемы, третий; и те, кто использует микропроцессоры, четвертый. В то время как предыдущие поколения компьютеров были сосредоточены на увеличении количества логических элементов в одном процессоре, пятое поколение, как широко считалось в то время, вместо этого обратится к огромному количеству процессоров для повышения производительности.
Проект заключался в создании компьютера в течение десятилетнего периода, после чего он считался завершенным и начинались инвестиции в новый проект «шестого поколения». Мнения по поводу его исхода разделились: либо это был провал, либо он опередил свое время.
С конца 1965-х до начала 1970-х много говорилось о «поколениях» компьютерного оборудования - обычно «трех поколениях».
В этой классификации исключен компьютер «нулевого поколения» на основе металлических шестерен (таких как IBM 407 ) или механических реле (например, Mark I) и компьютеры после третьего поколения, основанные на очень крупномасштабных интегрированных (VLSI ) схемах.
Существовал также параллельный набор поколений для программного обеспечения:
На протяжении этих нескольких поколений вплоть до 1970-х годов Япония в значительной степени была последователем на компьютерной арене, создавая компьютеры следуют примеру США и Великобритании. Министерство международной торговли и промышленности решило попытаться вырваться из этой модели «следования за лидером» и в середине 1970-х годов начало в небольших масштабах заглядывать в будущее вычислительной техники. Они попросили (JIPDEC) указать ряд будущих направлений, а в 1979 году предложили трехлетний контракт на проведение более глубоких исследований вместе с промышленностью и академическими кругами. Именно в этот период начал использоваться термин «компьютер пятого поколения».
До 1970-х годов руководство MITI имело такие успехи, как усовершенствованная сталелитейная промышленность, создание нефтяного супертанкера, автомобильная промышленность, бытовая электроника и компьютерная память. MITI решил, что будущее за информационными технологиями. Однако японский язык, как в письменной, так и в устной форме, представлял и до сих пор представляет собой серьезные препятствия для компьютеров. Эти препятствия нельзя было воспринимать легкомысленно. Поэтому MITI провел конференцию и пригласил людей со всего мира помочь им.
Основными областями исследования этого первоначального проекта были:
В проекте был создан «эпохальный компьютер» с производительностью, подобной суперкомпьютеру, с использованием массовых параллельных вычислений / обработки. Целью было создание параллельных компьютеров для приложений искусственного интеллекта с использованием параллельного логического программирования. Проект FGCS и его обширные открытия во многом способствовали развитию области параллельного логического программирования.
Целью, определенной проектом FGCS, была разработка «систем обработки информации о знаниях» (в грубом значении, применяемых искусственный интеллект ). Для реализации этой цели был выбран инструмент логическое программирование. Подход логического программирования, который был охарактеризован Маартеном Ван Эмденом - одним из его основателей, - как:
С технической точки зрения, это можно описать двумя уравнениями:
Обычно используемые аксиомы являются универсальными аксиомами ограниченной формы, называемыми Horn-clauses или defined-clauses. Утверждение, доказанное в ходе вычислений, является экзистенциальным утверждением. Доказательство является конструктивным и предоставляет значения для экзистенциально количественно определенных переменных: эти значения составляют результат вычислений.
Логическое программирование считалось чем-то, что объединяет различные градиенты информатики (программная инженерия, базы данных, компьютерная архитектура и искусственная интеллект ). Казалось, что логическое программирование было «недостающим звеном» между инженерией знаний и параллельными компьютерными архитектурами.
Проект представлял компьютер с параллельной обработкой, работающий поверх массивных баз данных (в отличие от традиционной файловой системы ) с использованием язык логического программирования для определения и доступа к данным. Они предполагали построить прототип машины с производительностью от 100M до 1G LIPS, где LIPS - это логический вывод в секунду. В то время типичные рабочие станции могли выполнять около 100 тыс. LIPS. Они предложили построить эту машину в течение десятилетнего периода, 3 года на начальные исследования и разработки, 4 года на создание различных подсистем и последние 3 года на завершение работающего прототипа системы. В 1982 году правительство решило продолжить проект и основало Институт компьютерных технологий нового поколения (ICOT) посредством совместных инвестиций с различными японскими компьютерными компаниями.
В том же году, во время посещения ICOT, профессор Эхуд Шапиро изобрел Concurrent Prolog, новый язык параллельного программирования, объединяющий логическое программирование и параллельное программирование. Concurrent Prolog - это язык логического программирования, предназначенный для параллельного программирования и параллельного выполнения. Это ориентированный на процесс язык, который воплощает поток данных синхронизацию и защищенную команду неопределенность в качестве основных механизмов управления. Шапиро описал язык в Отчете, помеченном как Технический отчет ICOT 003, в котором представлен интерпретатор параллельного Пролога , написанный на Прологе. Работа Шапиро над Concurrent Prolog вдохновила на изменение направления FGCS с сосредоточения внимания на параллельной реализации Prolog к фокусированию на параллельном логическом программировании как программной основе проекта. Он также вдохновил Уэда на создание языка параллельного логического программирования Guarded Horn Clauses (GHC), который лег в основу KL1, языка программирования, который, наконец, был разработан и реализован в рамках проекта FGCS в качестве основного языка программирования.
Вера в то, что параллельные вычисления - это будущее всего роста производительности, настолько укоренилась, что проект пятого поколения вызвал большие опасения в компьютерной сфере. Увидев, что японцы захватили сферу бытовой электроники в 1970-х годах и, очевидно, сделали то же самое в автомобильном мире в 1980-х, японцы в 1980-х слыли непобедимыми. Вскоре параллельные проекты были созданы в США под названием Strategic Computing Initiative и Microelectronics and Computer Technology Corporation (MCC), в Великобритании как Alvey и в Европе как Европейская стратегическая программа исследований в области информационных технологий (ESPRIT), а также (ECRC) в Мюнхене, сотрудничество между ICL в Великобритании, Бык во Франции и Сименс в Германии.
В итоге было произведено пять прогонов (PIM): PIM / m, PIM / p, PIM / i, PIM / k, PIM / c. В рамках проекта также были созданы приложения для работы в этих системах, такие как параллельная система управления базами данных Kappa, the и автоматическое средство доказательства теорем, а также приложения для биоинформатики.
Проект FGCS не имел коммерческого успеха по причинам, аналогичным причинам, связанным с Lisp-машиной компаниями и Thinking Machines. В конечном итоге высокопараллельная компьютерная архитектура была превзойдена по скорости менее специализированным оборудованием (например, рабочими станциями Sun и компьютерами Intel x86 ). В результате проекта появилось новое поколение многообещающих японских исследователей. Но после проекта FGCS MITI прекратил финансирование крупномасштабных проектов компьютерных исследований, и импульс исследований, набранный в рамках проекта FGCS, рассеялся. Однако MITI / ICOT приступили к реализации проекта шестого поколения в 1990-х годах.
Основной проблемой был выбор параллельного логического программирования в качестве моста между параллельной компьютерной архитектурой и использованием логики в качестве представления знаний и языка решения проблем для приложений ИИ. Это никогда не происходило чисто; был разработан ряд языков, каждый со своими ограничениями. В частности, функция обязательного выбора параллельного программирования с ограничениями мешала логической семантике языков.
Другая проблема заключалась в том, что существующая производительность ЦП быстро преодолевала «очевидные» барьеры, которые эксперты воспринимались в 1980-х годах, и ценность параллельных вычислений быстро упала до точки, когда они в течение некоторого времени использовались только в нишевых ситуациях. Несмотря на то, что ряд рабочих станций увеличивающейся мощности были спроектированы и построены в течение всего срока реализации проекта, они, как правило, вскоре оказались уступающими по производительности готовым к продаже блокам.
Проект также пострадал от того, что оказался на неправильной стороне технологической кривой. За время своего существования графические интерфейсы пользователя стали широко использоваться в компьютерах; Интернет позволил распространять локально хранимые базы данных; и даже простые исследовательские проекты обеспечили лучшие реальные результаты в области интеллектуального анализа данных. Более того, проект обнаружил, что обещания логического программирования в значительной степени сводились на нет из-за использования совершенного выбора.
В конце десятилетнего периода проект потратил более 50 иен. млрд (около 400 млн долларов США по обменному курсу 1992 года) и было прекращено без достижения поставленных целей. Рабочие станции не были привлекательны на рынке, где системы общего назначения теперь могли взять на себя их работу и даже обогнать их. Это параллельно с рынком машин на Лиспе, где системы на основе правил, такие как CLIPS, могут работать на компьютерах общего назначения, делая ненужными дорогие машины на Лиспе.
Несмотря на возможность рассмотрения проекта как провала, многие подходы, предусмотренные в проекте пятого поколения, такие как логическое программирование, распределенное по огромным базам знаний, в настоящее время интерпретируются в современных технологиях. Например, язык веб-онтологий (OWL) использует несколько уровней систем представления знаний на основе логики. Однако похоже, что эти новые технологии представляют собой переосмысление, а не усиление подходов, исследованных в рамках инициативы пятого поколения.
В начале 21 века начали распространяться многие разновидности параллельных вычислений, включая многоядерные архитектуры на низком уровне и массовую параллельную обработку. на высоком уровне. Когда тактовая частота ЦП начала переходить в диапазон 3–5 ГГц, рассеяние мощности ЦП и другие проблемы стали более важными. Способность промышленности производить все более быстрые однопроцессорные системы (связанные с законом Мура о периодическом удвоении количества транзисторов) начала находиться под угрозой. Обычные потребительские машины и игровые консоли начали иметь параллельные процессоры, такие как Intel Core, AMD K10 и Cell (микропроцессор). Видеокарты Такие компании, как Nvidia и AMD, начали внедрять большие параллельные системы, такие как CUDA и OpenCL. И снова, однако, неясно, способствовал ли этим разработкам каким-либо значительным образом проект пятого поколения.
Таким образом, можно привести веские доводы в пользу того, что проект пятого поколения опередил свое время, но остается спорным, противоречит ли это утверждениям о том, что это был провал, или оправдывает их.
