کامپیوتر نسل پنجم
 | به نظر می‌رسد که ترجمهٔ این مقاله به طور خودکار توسط ماشین مترجم یا نرمافزارهای ترجمهٔ خودکار متن انجام شده‌است. لطفاً این ترجمه را با توجه به نسخهٔ اصلی اصلاح کنید و سپس این الگو را از بالای صفحه بردارید. |
سیستم‌های کامپیوتری نسل پنجم (FGCS) ابتکار عمل وزارت تجارت و صنعت بین‌المللی ژاپن (MITI) بود که در سال ۱۹۸۲ برای ایجاد یک کامپیوتر با استفاده از پردازش/ محاسبهٔ گستردهٔ عظیم شروع شد. این نتیجه حاصل یک پروژه تحقیقاتی گسترده دولتی / صنعتی در ژاپن طی دهه ۱۹۸۰ بود. هدف از آن ایجاد یک «عصر سازنده کامپیوتر» با عملکرد فوق‌العاده کامپیوتری و ارائه یک پلتفرم برای تحولات آینده در هوش مصنوعی بود. همین‌طور یک پروژه روسی نامربوط نیز به عنوان یک کامپیوتر نسل پنجم نام گذاری شد (به Kronos (کامپیوتر) مراجعه کنید). . .
در مقاله "Trip Report",[۱] پروفسور ایهود شاپیرو (که پروژه FGCS را بر روی برنامه‌ریزی منطقی همزمان به عنوان پایهٔ نرم‌افزاری برای پروژه متمرکز کرد) منطق و انگیزه‌های اجرای این پروژه بزرگ را به دست آورد:
"به عنوان بخشی از تلاش ژاپن برای تبدیل شدن به یک رهبر در صنعت کامپیوتر، مؤسسه فناوری نسل جدید کامپیوتر یک برنامه انقلابی ده ساله برای توسعه سیستم‌های کامپیوتری بزرگ که برای سیستم‌های پردازش اطلاعات علمی کاربردی است، راه اندازی کرد. این رایانه‌های نسل پنجم بر حسب مفاهیم برنامه نویسی منطقی ساخته خواهند شد. به منظور رد این اتهام که ژاپن از دانش خارج از کشور بدون هیچ مشارکتی از خودش، سوء استفاده می‌کند، این پروژه، تحقیقات اصلی را تحریک می‌کند و نتایج خود را در دسترس جامعه تحقیقاتی بین المللی قرار خواهد داد. "
اصطلاح "نسل پنجم" در نظر داشت سیستم را به عنوان یک جهش فراتر از ماشین آلات موجود انتقال دهد. در تاریخ سخت‌افزار کامپیوتر، کامپیوترهایی که از لامپ‌های خلاء استفاده می‌کنند نسل اول نامیده شدند؛ ترانزیستورها و دیودها، نسل دوم؛ مدارهای مجتمع، نسل سوم؛ و کسانی که از ریزپردازنده استفاده می‌کنند، چهارم. در حالی که نسل‌های قبلی کامپیوتر بر روی افزایش تعداد عناصر منطقی در یک تک پردازنده تمرکز داشتند، نسل پنجم، به نوبه خود در آن زمان به‌طور گسترده‌ای، به تعداد زیاد CPU برای عملکرد افزوده اعتقاد داشت.
تاریخچه[ویرایش]
از اواخر دهه ۱۹۶۰ تا اوایل دهه ۱۹۷۰ بحث زیادی در مورد "نسل های" سخت‌افزار کامپیوتر (معمولا "سه نسل") وجود داشت.
- نسل اول: لامپ‌های خلاء حرارتی. اواسط دهه 1940. IBM پیشگام در آرایش لامپ‌های خلاء در ماژول‌های قابل انعطاف بود. IBM 650 یک کامپیوتر نسل اول بود.
- نسل دوم: ترانزیستورها. در سال ۱۹۵۶ عصر مینیاتور سازی شروع شد. ترانزیستورها بسیار کوچکتر از لامپ‌های خلاء هستند، انرژی کمتری دریافت می‌کنند و حرارت کمتری تولید می‌کنند. ترانزیستورهای گسسته، با اتصال‌های انجام شده توسط الگوهای هدایت الکتریکی غربال شده توسط تنگستن در طرف مقابل به مدارهای مجتمع وصل می‌شوند. IBM 7090 یک کامپیوتر نسل دوم بود.
- نسل سوم: مدارهای مجتمع (تراشه‌های سیلیکونی حاوی چندین ترانزیستور). در سال ۱۹۶۴ اولین مثال ماژول ACPX استفاده شده در آی بی ام ۳۶۰/۹۱ است که با انباشته شدن لایه‌های سیلیکون بر روی بستر سرامیکی، بیش از ۲۰ ترانزیستور در هر چیپ جای داده‌است. تراشه‌ها می‌توانند بر روی یک تخته مدار قرار بگیرند تا به تراکم منطقی بی نظیر برسند. IBM 360/91 یک کامپیوتر ترکیبی نسل دوم و سوم بود.
نسل صفرم کامپیوتر بر اساس چرخ دنده‌های فلزی (مانند آی بی ام ۴۰۷) یا رله‌های مکانیکی (مانند مارک I) و رایانه‌های نسل بعد از نسل سوم بر اساس مقیاس بسیار بزرگ مدارهای مجتمع (VLSI)، از این طبقه‌بندی حذف شده‌است.
همچنین یک مجموعه موازی نسل‌ها برای نرم‌افزار وجود داشت:
- نسل اول: زبان ماشین.
- نسل دوم: زبان برنامه‌نویسی سطح پایین مانند زبان اسمبلی.
- نسل سوم: زبان برنامه‌نویسی سطح بالا ساخت یافته مانند C، کوبول، و فورترن.
- نسل چهارم: زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالا با دامنهٔ خاص مانند SQL (برای دسترسی پایگاه داده) و تک (برای قالب بندی متن)
در طول این چندین نسل تا دهه ۱۹۹۰، ژاپن عمدتاً پیرو عرصه محاسبات، ساخت کامپیوتر به دنبال ایالات متحده و سران بریتانیا بوده. وزارت تجارت و صنعت بین‌المللی تصمیم گرفت تلاش کند تا این الگوی پیروی از رهبر را بشکند و در اواسط دهه ۱۹۷۰، به دنبال مقیاس کوچک در آینده محاسبات رفت. آنها مرکز توسعه پردازش اطلاعات ژاپن (JIPDEC) را برای نشان دادن تعدادی از مسیرهای آینده خواسته، و در سال ۱۹۷۹ قرارداد سه ساله برای انجام مطالعات بیشتر در کنار صنعت و دانشگاه را ارائه داد. در این دوره بود که اصطلاح «کامپیوتر نسل پنجم» شروع به استفاده شد.
پیش از دهه ۱۹۷۰، MITI دستورالعمل موفقیت‌هایی مانند صنعت فولاد بهبود یافته، ایجاد کشتی بزرگ نفتی، صنعت خودرو، لوازم الکترونیکی مصرفی و حافظه کامپیوتر را داشت. MITI تصمیم گرفت که آینده، فناوری اطلاعات باشد. با این حال، زبان ژاپنی، در هر دو صورت نوشتن و سخن گفتن، ارائه شد و هنوز هم موانع عمده برای کامپیوتر است. این موانع را نمی‌توان ساده گرفت؛ بنابراین MITI یک کنفرانس برگزار کرد و مردم را در سراسر جهان دعوت کرد تا به آنها کمک کنند.
زمینه‌های اصلی برای تحقیق در این پروژه اولیه عبارت بودند از:
- فناوری نتیجه‌گیری کامپیوتری برای پردازش علمی
- فناوری‌های کامپیوتری برای پردازش پایگاه‌های اطلاعاتی بزرگ و پایگاه‌های علمی
- ایستگاه‌های کاری با عملکرد بالا
- فناوری‌های کامپیوتری با عملکرد توزیع شده
- کامپیوترهای بسیار خوب برای محاسبه علمی
این پروژه یک «دوران سازنده کامپیوتر» با عملکرد کامپیوترهای بسیار خوب با استفاده از پردازش / محاسبهٔ گسترده موازی تصویر کرد. هدف ساخت کامپیوترهای موازی برای کاربردهای هوش مصنوعی با استفاده از برنامه‌ریزی منطقی همزمان بود. پروژه FGCS و یافته‌های وسیع آن به توسعه بخش‌های برنامه‌ریزی منطقی همزمان بسیار کمک کرد.
هدف تعریف شده توسط پروژه FGCS، توسعه سیستم‌های پردازش اطلاعات علمی (تقریباً به معنی، هوش مصنوعی کاربردی) بود. ابزار انتخاب شده برای پیاده‌سازی این هدف برنامه‌ریزی منطقی بود. رویکرد برنامه‌نویسی منطقی به وسیله مارتن ون آمدن - یکی از بنیانگذاران آن - مشخص شد:[۲]
- استفاده از منطق برای بیان اطلاعات در یک کامپیوتر.
- استفاده از منطق برای ارائه مشکلات به یک کامپیوتر.
- استفاده از نتایج منطقی برای حل این مشکلات.
به صورت فنی‌تر می‌توان آن را در دو معادله خلاصه کرد:
- برنامه = مجموعه ای از بدیهیات.
- محاسبه = اثبات بیانیه ای از بدیهیات.
بدیهیاتی که به‌طور معمول استفاده می‌شوند، اصول جهانی از یک فرم محدود، به نام قضایای شاخه یا قضایای قطعی هستند. این بیانیه ای که در محاسبات ثابت شده‌است یک بیانیه وجودی است. اثبات سازنده است و مقادیر را برای متغیرهای معین موجود فراهم می‌کند: این مقادیر خروجی محاسبات را تشکیل می‌دهند.
برنامه‌نویسی منطقی به عنوان چیزی است که شیب متفاوتی از علوم رایانه ای (مهندسی نرم‌افزار، پایگاه داده‌ها، معماری کامپیوتر و هوش مصنوعی) را در متحد می‌کند. به نظر می‌رسید که برنامه‌ریزی منطقی «پیوند گمشده» بین مهندسی دانش و معماری کامپیوترهای موازی بود.
در سال ۱۹۸۲، در طی بازدید ICOT، ایهود شاپیرو پرولوگ را همزمان اختراع کرد، یک زبان برنامه‌نویسی همزمان جدید که برنامه‌نویسی منطقی و برنامه‌ریزی همزمان را در هم می‌آمیزد. پرولوگ همزمان یک زبان برنامه‌نویسی منطقی است که برای برنامه‌نویسی همزمان و اجرای موازی طراحی شده‌است. این یک زبان عمل گرا است، که شامل هماهنگ سازی جریان داده‌ها و عدم تعریف فرماندهی محافظت شده به عنوان مکانیسم‌های کنترل اصلی آن است. شاپیرو زبان را در یک گزارش به عنوان گزارش ۰۰۳ فنی ICOT,[۳] توصیف کرد که یک مترجم پرولوگ همزمان نوشته شده در پرولگ را ارائه داد. کار شاپیرو در پرولوگ همزمان موجب تغییر جهت FGCS از تمرکز بر اجرای موازی پرولوگ تا تمرکز بر برنامه‌ریزی منطقی همزمان به عنوان پایه نرم‌افزاری برای این پروژه شد. این همچنین زبان برنامه‌نویسی منطقی هماهنگ قضایای شاخه نگهبان (GHC) توسط Ueda را تحت تأثیر قرار داد، که اساس KL1 بود، زبان برنامه‌نویسی که در نهایت توسط پروژه FGCS به عنوان زبان برنامه‌نویسی اصلی آن طراحی و اجرا شد.
این پروژه یک کامپیوتر پردازش موازی را که در بالای پایگاه داده‌های عظیم (به عنوان مخالف سیستم کامپیوتری سنتی)، با استفاده از یک زبان برنامه‌نویسی منطقی برای تعریف و دسترسی به داده‌ها، تصویر کرد. آنها ساخت یک ماشین نمونه اولیه با عملکرد بین 100M و 1G LIPS پیش‌بینی کردند، جایی که LIPS یک استنتاج منطقی در هر ثانیه است. در آن زمان ماشین آلات معمولی ایستگاه کاری در حدود ۱۰۰ کیلو LIPS توانایی داشتند. آنها ساخت این دستگاه را در یک دوره ۱۰ ساله، ۳ سال برای تحقیق و توسعه اولیه، ۴ سال برای ساخت زیر سیستم‌های مختلف و ۳ سال نهایی برای تکمیل کار بر روی یک سیستم نمونه اولیه پیشنهاد کردند. در سال ۱۹۸۲، دولت تصمیم گرفت که پروژه را ادامه دهد و مؤسسه فناوری کامپیوتر نسل جدید (ICOT) را از طریق سرمایه‌گذاری مشترک با شرکت‌های کامپیوتری مختلف ژاپن تأسیس کرد.
پیاده‌سازی[ویرایش]
بنابراین اعتقاد بر این بود که محاسبات موازی، آیندهٔ تمام دستاوردهای عملکردی است که پروژه نسل پنجم در زمینه کامپیوتر به شدت نگرانی ایجاد کرده‌است. پس از دیدن ژاپنی‌ها که در طول دهه ۱۹۷۰ زمینه لوازم الکترونیکی مصرفی را به عهده گرفتند، و ظاهراً در دهه ۱۹۸۰ در مورد خودروسازی دنیا نیز همین کار را انجام دادند، ژاپنی‌ها در دهه ۱۹۸۰ دارای شهرتی برای شکست ناپذیری بودند. به زودی پروژه‌های موازی در ایالات متحده به عناوین برنامه محاسبات استراتژیک و شرکت فناوری میکرو الکترونیک و کامپیوتر (MCC)، در انگلستان به عنوان Alvey (آلوی) و در اروپا به عنوان برنامه استراتژیک اروپایی در زمینه تحقیقات در فناوری اطلاعات (ESPRIT) نیز ایجاد خواهد شد، همچنین مرکز تحقیقات صنعت کامپیوتری اروپا (ECRC) در مونیخ، همکاری بین ICL در بریتانیا، بول در فرانسه و زیمنس در آلمان است.
در نهایت، پنج ماشین نتیجه‌گیری موازی (PIM) تولید شدند: PIM/m, PIM/p, PIM/i, PIM/k, PIM/c. این پروژه همچنین برنامه‌های کاربردی را برای اجرا بر روی این سیستم‌ها، از قبیل سیستم مدیریت پایگاه داده موازی کاپا، سیستم استدلال حقوقی HELIC-II و تکرار خودکار قضیه MGTP، و نیز برنامه‌های کاربردی برای بیوانفورماتیک، تولید می‌کند.
شکست[ویرایش]
پروژه FGCS به دلایلی شبیه شرکت‌های ماشین لیسپ و ماشین‌های تفکر به موفقیت تجاری نرسید. معماری کامپیوتری بسیار موازی در نهایت توسط سخت‌افزار تخصصی کمتر (به عنوان مثال، ایستگاه‌های کاری خورشیدی و ماشین های Intel x86) در سرعت پیشی گرفت. این پروژه نسل جدیدی از محققان متعهد ژاپنی را به وجود آورد. اما پس از پروژه FGCS، مرکز MITI پروژه‌های تحقیقاتی کامپیوتری مقیاس کوچک را متوقف کرد و جنبش تحقیقاتی که توسط پروژه FGCS توسعه یافته بود، از بین رفت. با این حال، MITI / ICOT در دهه ۱۹۹۰ یک پروژه نسل ششم را آغاز کرد.
یک مشکل اولیه انتخاب برنامه‌نویسی منطقی همزمان به عنوان پل بین معماری کامپیوتر موازی و استفاده از منطق به عنوان یک نمایندهٔ دانش و زبان حل مسئله برای برنامه‌های کاربردی AI بود. این هرگز بدون نقص رخ نداد؛ تعدادی از زبانها با محدودیت‌های خاص خود توسعه یافتند. به‌طور خاص، ویژگی انتخاب سپردهٔ برنامه‌ریزی منطقی محدودیت همزمان، معنای منطقی زبان را تحت تأثیر قرار می‌دهد.[۴]
مشکل دیگر این بود که عملکرد CPU موجود به سرعت از طریق موانع «آشکار» که کارشناسان در دهه ۱۹۸۰ آن را درک کرده بودند، تحت فشار قرار داشت، و ارزش محاسبات موازی به سرعت به نقطه ای سقوط کرد که سابقاً فقط در موقعیت‌های طاقت فرسا مورد استفاده بود. اگر چه تعداد ایستگاه‌های کاریِ افزایش ظرفیت، در طول عمر پروژه طراحی و ساخته شده‌است، آنها عموماً خودشان را از قفسه‌های واحدهای تجاری در دسترس، بهتر می‌بینند.
این پروژه همچنین از بودن در مسیر اشتباه منحنی تکنولوژی رنج می‌برد. در طول عمر آن، رابط کاربری گرافیکی به جریان اصلی در کامپیوترا تبدیل شد. اینترنت پایگاه داده‌های ذخیره شده محلی را برای توزیع قادر می‌سازد؛ و حتی پروژه‌های تحقیقاتی ساده، نتایج بهترِ دنیای واقعی را در زمینه داده کاوی فراهم می‌کند. [نیازمند ارجاع] علاوه بر این، این پروژه نشان داد که وعده برنامه‌نویسی منطقی، با استفاده از انتخاب متعهد، تا حد زیادی منع شده‌است. [نیازمند منبع]
در پایان دوره ده ساله، این پروژه بیش از ۵۰ بیلیون یِن (Yen) (حدود ۴۰۰ میلیون دلار آمریکا به نرخ تبدیل در سال ۱۹۹۲) صرف شده بود و بدون دستیابی به اهدافش پایان یافت. ایستگاه‌های کاری هیچ درخواستی در یک بازار که سیستم‌های با هدف عمومی اکنون می‌تواند شغل خود و جتی بیشتر از آن را را داشته باشند، ندارند. این موازی با بازار ماشین لیسپ است، جایی که سیستم‌های مبتنی بر قاعده مانند CLIPS می‌توانند بر روی رایانه‌های عمومی اجرا شوند و ساخت ماشین آلات گران‌قیمت لیسپ را غیر ضروری کنند.[۵]
پیش از زمان آن[ویرایش]
علی‌رغم احتمال وقوع شکست پروژه، بسیاری از رویکردهای پیش‌بینی شده در پروژه نسل پنجم، مانند برنامه‌ریزی منطقی که بر روی پایگاه‌های عظیم دانش توزیع شده‌اند، در فناوری‌های فعلی دوباره تفسیر می‌شوند. به عنوان مثال، زبان هستی‌شناسی وب (OWL) چند لایه از سیستم‌های نمایندگی دانش مبتنی بر منطق را استفاده می‌کند. با این وجود به نظر می‌رسد که این فناوری‌های جدید به جای رویکردهای قدرتمند مورد بررسی در ابتدای نسل پنجم، اختراع شد.
در اوایل قرن بیست ویکم، بسیاری از انواع محاسبات موازی شروع به گسترش کردند، از جمله معماری‌های چند هسته ای در حد پایین و پردازش مؤثر موازی در حد بالا. هنگامی که سرعت پردازنده‌های CPU شروع به حرکت به سمت محدوده ۳–۵ گیگا هرتز کرد، از بین رفتن قدرت CPU و سایر مشکلات مهمتر شده‌اند. توانایی صنعت برای تولید سریع سیستم‌های تک پردازنده (که مربوط به قانون مور در مورد دو برابر شدن تعداد دوره ای ترانزیستور) شروع به تهدید کرد. ماشین‌های مصرفی معمولی و کنسول‌های بازی شروع به پردازش موازی کردند مانند پردازنده اینتل، AMD K10 و Cell (ریز پردازنده) کردند. شرکت‌های کارت گرافیک مانند Nvidia و AMD شروع کردند به معرفی سیستم‌های موازی بزرگ مانند CUDA و باز (CL) و با این حال، باز هم مشخص نیست که این پیشرفت‌ها به نحو قابل توجهی توسط پروژه نسل پنجم تسهیل شده‌است.
خلاصه، می‌توان یک قضیه قوی را پیش‌بینی کرد که پروژه نسل پنجم پیش از آن زمان بوده‌است، اما قابل بحث است که آیا این ادعا که این یک شکست بوده، به حساب می‌آید یا توجیه می‌شود!
منابع[ویرایش]
- ↑ Shapiro, Ehud Y. "The fifth generation project—a trip report." Communications of the ACM 26.9 (1983): 637-641.
- ↑ Van Emden, Maarten H. , and Robert A. Kowalski. "The semantics of predicate logic as a programming language." Journal of the ACM 23.4 (1976): 733-742.
- ↑ Shapiro E. A subset of Concurrent Prolog and its interpreter, ICOT Technical Report TR-003, Institute for New Generation Computer Technology, Tokyo, 1983. Also in Concurrent Prolog: Collected Papers, E. Shapiro (ed.), MIT Press, 1987, Chapter 2.
- ↑ Carl Hewitt. Inconsistency Robustness in Logic Programming ArXiv 2009.
- ↑ خطای لوآ در پودمان:Citation/CS1/en/Identifiers در خط 47: attempt to index field 'wikibase' (a nil value).
پیوند به بیرون[ویرایش]
- فناوری FGCS چیست؟ - صفحه اصلی پروژه. شامل تصاویری از ماشین‌های نمونه اولیه (شکسته، اما در دسترس در archive.org).
- گزارش کنفرانس رایانه نسل پنجم
- نسل پنجم: چالش کامپیوتر ژاپن برای جهان - مقاله ۱۹۸۴ از محاسبات خلاق
- صفحه اصلی ICOT (در حال حاضر AITRG)
- نرم‌افزار رایگان ICOT [۱]
- موزه FGCS
- جلسه کنفرانس در FGCS
- نسل پنجم کامپیوتر: جزئیات
This article "کامپیوتر نسل پنجم" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:کامپیوتر نسل پنجم. Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.
