Компьютеры пятого поколения

Компьютеры пятого поколения (англ. Fifth Generation Computer Systems, FGCS) — проект, реализованный в Японии с 1981 года, целью которого было создание нового класса компьютеров, применяющих методы и технологии искусственного интеллекта как на уровне аппаратного обеспечения, так и программного обеспечения[1], с использованием языка Пролог (англ. Prolog)[2][3][4] на уровне машинного языка. Предполагалось, что такие машины смогут решать сложные задачи, например, выполнять машинный перевод с одного естественного языка на другой (например, с японского на английский). Эффективность подобных компьютеров оценивалась количеством логических выводов в секунду (LIPS, Logical Inferences Per Second). В рамках проекта использовались различные архитектуры с их интеграцией сверхбольшой степени (VLSI, англ. Very Large Scale Integration).

Проект продолжался одиннадцать лет, но не дал ожидаемых результатов: современные компьютеры продолжили развиваться по традиционным направлениям, поскольку в ряде задач невозможно или нецелесообразно применять параллелизм. Для эффективного параллелизма необходимо разделять программу на независимые части, что зачастую требует полного пересмотра существующего исходного кода и значительных трудозатрат, которые не всегда окупаются приростом производительности.

История и развитие проекта

Предпосылки и проектирование

С 1950-х годов Япония в основном следовала за достижениями США и Великобритании в области вычислительной техники. В середине 1970-х Министерство экономики, торговли и промышленности Японии (MECI) решило изменить этот подход и заявить о независимой позиции в индустрии информационных технологий. Центр по развитию и обработке информации Японии (JCDPI) разработал план реализации проекта FGCS. В 1979 году был выдан трёхлетний контракт для углублённых исследований с привлечением промышленных и академических организаций по инициативе Хадзиме Хироси. Именно в этот период появился сам термин «компьютер пятого поколения».

Запуск

В 1982 году по инициативе MITI прошла международная конференция, на которой Кадзуhiro Фучи объявил о начале программы исследований, а 14 апреля 1982 правительства Японии официально запустило проект, создав Институт новых компьютерных технологий (англ. Institute for New Generation Computer Technology, ICOT) под руководством Фучи[5], которого впоследствии сменил Тору Мото-Ока. В проекте участвовали исследователи ведущих японских ИТ-компаний: Fujitsu, NEC, Matsushita, Oki, Hitachi, Toshiba и Sharp[6].

Главными направлениями исследований стали:

  • Технологии обработки знаний.
  • Технологии работы с большими базами данных и базами знаний.
  • Высокопроизводительные рабочие станции.
  • Распределённые вычисления.
  • Суперкомпьютеры для научных расчётов.

Институциональное и международное влияние

Успехи Японии в электронике 1970-х и автомобильной индустрии 1980-х оказали влияние и на восприятие FGCS: проект вызвал широкий международный резонанс[7].

В ответ появились аналогичные проекты: в СШАMicroelectronics and Computer Technology Corporation и Strategic Computing Initiative[8], в ВеликобританииALVEY[8], в остальной Европе — масштабная программа ESPRIT (European Strategic Programme for Research in Information Technology)[9].

Международная популяризация

Помимо институциональных реакций, проект стал известен в западных странах по публикациям и популярным книгам[10], а также по статьям в массовых компьютерных изданиях[11]. В августовском выпуске Creative Computing за 1984 год была опубликована статья Эдварда Фейгенбаума и Памелы МакКордак «La quinta generación: El desafío informático japonés al mundo»[12]. В испаноязычной среде проект освещался, например, в журнале MicroHobby, где в 1985 году была опубликована интервью с Хуаном Пасос Сьерра, доктором информатики[13], где проект описан как японский эксперимент по созданию компьютера на технологии VLSI, с не фон-неймановской архитектурой, ядром программного обеспечения на логическом программировании и языке Пролог, что должно было привести к появлению экспертных систем.

Журналист Роман Губерн в эссе «El simio informatizado» (1987) оценивал проект как попытку технологического дублирования интеллекта Homo sapiens[14].

Основные вехи и завершение проекта

  • 1981: проведение международной конференции для определения целей проекта.
  • 1982: официальный старт проекта и получение финансирования от государства и промышленности.
  • 1985: завершение первого аппаратного решения, машины Personal Sequential Inference machine (PSI), и первой версии ОС Sequential Inference Machine Programming Operating System (SIMPOS), написанной на KL0 (вариант Пролога) с поддержкой ООП.
  • 1985–1986: создание первых кооперативных машин CHI и реляционной машины DELTA.
  • 1987: прототип Parallel Inference Machine (PIM) как сеть из машин PSI; проект продлён на пять лет, выходит новая версия языка KL1, ориентированная на параллельные вычисления. ОС SIMPOS переписана на KL1 и переименована в PIMOS.
  • 1991: завершение работ по машинам PIM.
  • 1992: официальное завершение основных работ проекта, формальный итоговый этап продлён до 1993 года.
  • 1993: окончание проекта FGCS, старт краткосрочного FGCS Follow-on Project[15]. Исходный код PIMOS переведён в общественное достояние, а KL1 портирован на UNIX (KLIC, KL1 to C compiler).
  • 1995: завершение всех связанных институциональных инициатив.

Итоговая линейка FGCS включала пять параллельных машин PIM — PIM/m, PIM/p, PIM/i, PIM/k и PIM/c — с характерной чертой в виде 256 специализированных вычислительных элементов. Также были созданы такие инструменты, как параллельная СУБД Kappa, экспертная система юридического анализа HELIC-II, язык программирования Quixote (комбинация объектно-ориентированной СУБД и логического языка)[16], и автоматический доказатель теорем MGTP.

Несмотря на вложенные ресурсы, проект не достиг своих целей и был официально завершён. За год до закрытия Уильям Закман отмечал, что отсутствие мощных систем вывода сведёт на нет прогресс ИИ без разницы в аппаратуре[17].

Рынок отказался от специализированных FGCS-машин: в большинстве случаев их задачи могли решаться универсальными компьютерами, как это уже случилось с Lisp-машинами, вытесненными пакетами вроде CLIPS, работавших на обычных системах[18].

Проект изначально опирался на логическое программирование и декларативное программирование, популярные после публикации «Perceptrons» (1969, Марвин Минский и Сеймур Пейперт), однако смещение парадигмы к нейросетям (после книги «Parallel Distributed Processing», 1986, Макклелланд и Румельхарт), а также умеренные достижения FGCS обусловили скорое забвение проекта.

В 1995 году ICOT был переименован в Research Institute for Advanced Information Technology (AITEC), а после его расформирования (2003) ресурсы перешли в Advanced IT Research Group (AITRG), структурное подразделение JIPDEC.

Аппаратная часть

Первая стадия

Секвенциальные машины PSI (Personal Sequential Inference machine) и CHI (Co-operative High-performance Inference machine):

Параллельные машины PIM (Parallel Inference Machine):

  • PIM-D
  • PIM-R

Реляционная БД-машина:

  • DELTA

Вторая стадия

Секвенциальные машины:

  • PSI-III
  • CHI-II: 490 KLIPS

Параллельные машины:

  • Multi-PSI

Третья стадия

Параллельные машины:

  • PIM/p: 512 микропроцессоров RISC, 256 МБ памяти
  • PIM/m: 256 микропроцессоров CISC, 80 МБ памяти
  • PIM/c: 256 микропроцессоров CISC, 160 МБ памяти
  • PIM/k: 16 микропроцессоров RISC, 1 ГБ памяти
  • PIM/i: 16 микропроцессоров RISC (тип LIW), 320 МБ памяти

Примечания

Литература

  • Кадзуhiro Фучи, Хиросе Такэси. Проект компьютеров пятого поколения (оригинал на японском), 1984.
  • Мураками Кунио, Шунити Учида. Компьютеры пятого поколения (оригинал на японском), ред. Kyoritsu Shuppan, 1985, ISBN 4-320-02278-5. В Amazon.
  • Шунич Учида, Кадзуhiro Фучи. Proceedings of the FGCS Project Evaluation Workshop. Институт новых компьютерных технологий (ICOT), 1992.
  • Такахаси Сигэру (ред.). История компьютера (оригинал на японском), Ohmsha, 1996, ISBN 4-274-02319-2 В WorldCat.
  • История Центра развития и обработки информации Японии (оригинал на японском), коллектив авторов, Ohmsha, 1998, ISBN 4-274-07864-7 В BookWeb.