第五代计算机

2019-03-31

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上世纪八十年代，经济繁荣与民族主义盛行，让日本试图借第五代计算机超越美国，在信息领域建立起领导者地位。但最终野心勃勃的五代机以失败收场。当前，中国人工智能研究是否存在虚假繁荣，或许日本的教训值得引以为戒。

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背景

日本

VLSI（超大规模集成电路研究计划）等尖端技术赶超计划的成功，日本对本国的技术发展水平和研发能力产生了一种自信和乐观的态度，认为本国的技术已达到世界先进水平，产业发展目标不应当去追赶欧美最新技术，而应该积极发展领先技术，实现技术跨越。与此同时，日本也面临着欧美国家的指责，批评日本企业不善创新，只会拷贝西方技术。

在这种背景下，从 80 年代开始，日本的产业政策开始出现新的变化，产业技术政策在产业政策体系中的重要性日益突出，在政策导向上更加重视技术进步与产业发展的紧密结合，强调高科技对产业结构调整的先导作用。日本产业政策支持的重点是知识密集型的新兴产业，大力发展超大规模集成电路、第五代电子计算机、智能机器人等尖端产业及生物产业和新能源产业等下一代基础产业部门。

日本选择了若干国际技术前沿领域，制定了雄心勃勃的技术跨越计划，其中影响最大的是第五代计算机计划，日本试图通过这个项目，实现计算机的人工智能化，从而抢得战略性新兴产业发展的先机，并领导知识革命的新潮流。

冯诺依曼瓶颈

从用电子管制作的ENIAC，直到用超大规模集成电路设计的微型电脑，都毫无例外遵循着40年代冯·诺依曼为它们确定的体系结构。这种体系必须不折不扣地执行人们预先编制、并且已经储存的程序，不具备主动学习和自适应能力。所有的程序指令都必须调入CPU，一条接着一条地顺序执行。人们把这种顺序执行（串行）已储存程序的电脑类型统称为“诺依曼机”。

“诺依曼机”曾在电脑的发展历程中作出了不可磨灭的贡献，几乎“统治”着所有的电脑“领地”，但是，面对人工智能研究，它已经变成限制电脑进一步发展的障碍，成为制约电脑高速处理知识信息的“瓶颈”。新一代电脑必须能够大规模并行处理信息，采用新的储存器结构、新的程序设计语言和新的操作方式。

其次，电子计算机虽然已经能在一定程度上配合、辅助人类的脑力劳动，但是，它还不能真正听懂人的说话，读懂人的文章，还需要由专家用电子计算机懂得的特殊的“程序语言”同它进行“对话”。这就大大限制了电子计算机的应用、普及及大众化。

最后，电子计算机虽然能以惊人的信息处理来完成人类无法完成的工作（例如遥控已发射的火箭），但是它仍不能满足某些科技领域的高速、大量的计算任务的要求。例如，在进行超高层建筑的耐震设计时，为解析一种立柱模型受到摇动时的三维振动情况，用超大型电子计算机算上100年也难以完成。又如，原子反应堆事故和核聚变反应的模拟实验、资源探测卫星发回的图象数据的实时解析、飞行器的风洞实验、天气预报、地震预测等要求极高的计算速度和精度，都远远超出电子计算机的能力极限。

内容

第五代计算机基本结构通常由问题求解与推理、知识库管理和智能化人机接口三个基本子系统组成。

问题求解与推理

问题求解与推理子系统相当于传统计算机中的中央处理器。与该子系统打交道的程序语言称为核心语言，国际上都以逻辑型语言或函数型语言为基础进行这方面的研究，它是构成第五代计算机系统结构和各种超级软件的基础。但是在这里主要的工作不再是进行数的运算而是进行逻辑推理，因而现在的性能指标将是每秒能进行的逻辑推理的次数，而不是每秒能进行数的运算次数。

知识库管理

知识库管理子系统相当于传统计算机主存储器、虚拟存储器和文体系统结合。与该子系统打交道的程序语言称为高级查询语言，用于知识的表达、存储、获取和更新等。这个子系统的通用知识库软件是第五代计算机系统基本软件的核心。通用知识库包含有：日用词法、语法、语言字典和基本字库常识的一般知识库；用于描述系统本身技术规范的系统知识库；以及把某一应用领域。如超大规模集成电路设计的技术知识集中在一起的应用知识库。

智能化人-机接口

智能化人-机接口子系统是使人能通过说话、文字、图形和图象等与计算机对话，用人类习惯的各种可能方式交流信息。这里，自然语言是最高级的用户语言，它使非专业人员操作计算机，并为从中获取所需的知识信息提供可能。

工作流程

上述三种基本功能分别由三个系统来完成, 它们综合起来即可完成知识信息处理的总要求。

其过程大致如下：智能界面接受人们用语言、文字、图形等形式发出的指令，并利用知识库中的有关知识对此进行分析并将它们转变为某种内部表示。然后问题求解与推理系统利用知识库中的有关知识，对由智能界面送来的内部表示进行加工（包括补充一些省略的信息和改正一些明显的错误等）并得到解答。该解答通过知识库中的有关知识，转变为人们可以理解的形式，比如语音、文字、图片。