Beshinchi avlod kompyuter tizimlari

Beshinchi avlod kompyuter tizimlari yoki FGCS () 1982-yilda Yaponiya Xalqaro Savdo va Sanoat Vazirligi (MITI) tomonidan ommaviy parallel hisoblash va mantiqiy dasturlashdan foydalangan holda kompyuterlarni yaratish boʻyicha boshlangan 10 yillik tashabbus edi. U superkompyuterga oʻxshash unumdorlikka ega „davr yaratuvchi kompyuter“ yaratish va sunʼiy intellektning kelajakdagi ishlanmalari uchun platforma yaratishni maqsad qilgan. FGCS oʻz vaqtidan oldinda edi va uning haddan tashqari ambitsiyalari tijorat muvaffaqiyatsizligiga olib keldi. Biroq, nazariy darajada, loyiha bir vaqtning oʻzida mantiqiy dasturlashni rivojlantirishga turtki boʻldi.

„Beshinchi avlod“ atamasi tizimning ilgʻor ekanligini anglatish uchun moʻljallangan edi: Hisoblash texnikasi tarixida kompyuterlarning toʻrtta avlodi mavjud edi. Vakuum naychalari yordamida kompyuterlar birinchi avlod deb nomlandi; tranzistorlar va diodlar, ikkinchisi; integral mikrosxemalar, uchinchisi; va mikroprotsessorlardan foydalanadiganlar toʻrtinchi hisoblandi. Oldingi kompyuter avlodlari bitta protsessorda mantiqiy elementlar sonini koʻpaytirishga eʼtibor qaratgan bir paytda koʻpchilik ishongan beshinchi avlod unumdorlikka erishish uchun koʻp sonli protsessorlarga murojaat qilgan edi.

Fon 
1960-yillarning oxiridan 1970-yillarning boshigacha kompyuter texnikasining „avlodlari“ haqida koʻp muhokama bor edi. Keyin esa, odatda uch avlodga boʻlingan.

 Birinchi avlod: Termionik vakuum quvurlari. 1940-yillarning oʻrtalari. IBM vakuum trubalarini ulash modullarida joylashtirishga kashshof boʻldi. Shu matnni oʻzgartirib berish mumkin, lekin maʼnoni oʻzgartirmasdan qoldirish kerak. Bu davrda, termionik vakuum trubalari, yoki "elektron trubalari, " kompyuter texnologiyasining boshlanishi boʻyicha ahamiyatli ilgʻor boʻlgan qurilmalardan biri edi. IBM (International Business Machines Corporation) kompaniyasi oʻrtacha kelgan 1940-yillarda bu vakuum trubalarini ulash modullarida qoʻllash orqali kompyuterlarni ishlab chiqishda ishtirok etdi. Vakuum trubalari, elektronlarni boshqa joylarga yoʻnaltirish orqali maʼlumotlar yozish uchun ishlatilgan edi. Ulash modullarida ulashish va tarqatishni taʼminlash boʻyicha muhim vazifalarni bajarish orqali, kompyuterlar isteʼmolchilarning soʻrovlarini tez va samarali bajarishda oʻz hissasini koʻrsatdi. Bu davrda IBM kabi muassasalar, kompyuter texnologiyalarini rivojlantirishda katta roli boʻlgan kompaniyalar edi. Ulash modullari va vakuum trubalari kompyuterlarning zamonaviy rivojlanishiga bagʻishlangan vaqtning boshida katta ahamiyatga ega boʻlgan qurilmalar edi.. IBM 650 birinchi avlod kompyuteri edi.
 Ikkinchi avlod: tranzistorlar. 1956 yil. Miniatizatsiya davri boshlanadi. Transistorlar vakuum naychalariga qaraganda ancha kichikroq, kamroq quvvat sarflaydi va kamroq issiqlik hosil qiladi. Diskret tranzistorlar elektron platalarga lehimlanadi, oʻzaro bogʻlanishlar teskari tomonda trafaretli ekranli oʻtkazuvchan naqshlar bilan amalga oshiriladi. IBM 7090 ikkinchi avlod kompyuteri edi.
 Uchinchi avlod: Integratsiyalashgan sxemalar (bir nechta tranzistorlarni oʻz ichiga olgan kremniy chiplari). 1964 yil. IBM 360/91 da qoʻllaniladigan ACPX moduli ilgʻor misol boʻlib, u kremniy qatlamlarini keramik taglik ustiga qoʻyish orqali har bir chipga 20 dan ortiq tranzistorni sigʻdiradi; misli koʻrilmagan mantiqiy zichlikka erishish uchun chiplarni elektron plataga oʻrash mumkin edi. IBM 360/91 gibrid ikkinchi va uchinchi avlod kompyuterlari edi.

Metalli uzatmalar (misol uchun, IBM 407) yoki mexanik relelar (misol ucun, Mark I) va Very Large Scale Integrated (VLSI) asosidagi uchinchi avloddan keyingi avlod kompyuterlari. Keyinchalik ular bu taksonomiyadan chetlashtirildi.

Dasturiy taʼminot uchun parallel avlodlar toʻplami ham mavjud edi:

 Birinchi avlod : Mashina tili .
 Ikkinchi avlod : Assembly tili kabi past darajadagi dasturlash tillari .
 Uchinchi avlod : C, COBOL va FORTRAN kabi tuzilgan yuqori darajadagi dasturlash tillari .
 Toʻrtinchi avlod : „protsessual boʻlmagan“ yuqori darajadagi dasturlash tillari (masalan, ob’ektga yoʻnaltirilgan tillar). 

1970-yillargacha boʻlgan bu koʻp avlodlar davomida Yaponiya, AQSh, va Buyuk Britaniya yetakchilaridan keyin kompyuterlarni yaratdi. 1970-yillarning oʻrtalarida Xalqaro savdo va sanoat vazirligi gʻarb yetakchilariga ergashishni toʻxtatdi va kichik miqyosda kompyuterlar kelajagini koʻrib chiqishni boshlagan. Ular Yaponiya Axborotni qayta ishlashni rivojlantirish markazidan (JIPDEC) bir qator kelajak yoʻnalishlarini koʻrsatishni soʻrashgandi va 1979 yilda sanoat va akademik doiralar bilan birgalikda chuqurroq tadqiqotlar olib borish uchun uch yillga tuzilgan shartnoma taklif etishdi. Aynan shu davrdan „beshinchi avlod kompyuteri“ atamasi qoʻllanib kelinadi.

1970-yillarga qadar MITI rahbariyati takomillashtirilgan poʻlat sanoati, neft supertankerini yaratish, avtomobilsozlik sanoati, maishiy elektronika va kompyuter xotirasi kabi muvaffaqiyatlarga erishdi. MITI kelajak axborot texnologiyalari boʻlishiga qaror qildi. Biroq, yapon tili, ayniqsa yozma shaklda, kompyuterlar uchun toʻsiqlarni taqdim etadi va hozir ham mavjud.  Ushbu toʻsiqlar natijasida MITI mutaxassislardan yordam soʻrash uchun konferentsiya oʻtkazdi.

Ushbu dastlabki loyihani oʻrganish uchun asosiy sohalar:

 Bilimlarni qayta ishlash uchun kompyuter texnologiyalaridan xulosa chiqarish
 Katta hajmdagi maʼlumotlar bazalari va bilim bazalarini qayta ishlash uchun kompyuter texnologiyalari
 Yuqori samarali ish stantsiyalari
 Tarqalgan funktsional kompyuter texnologiyalari
 Ilmiy hisoblash uchun super-kompyuterlar

Loyihani ishga tushirish 
Maqsad bir vaqtning oʻzida mantiqiy dasturlash yordamida parallel kompyuterlarni sunʼiy intellekt ilovalari uchun yaratish edi. Loyiha yirik maʼlumotlar bazalari ustida ishlaydigan (anʼanaviy fayl tizimidan farqli boʻlib) superkompyuterga oʻxshash unumdorlikka ega „davr yaratuvchi“ kompyuterni tasavvur qilib, massiv parallel hisoblash/qayta ishlash yordamida maʼlumotlarni aniqlash va ularga kirish uchun mantiqiy dasturlash tilidan foydalanadi. Ular 100M va 1G LIPS oraligʻida ishlashga ega boʻlgan prototip mashinasini yaratishni nazarda tutdilar, bunda LIPS soniyada mantiqiy xulosadir . Oʻsha paytda odatdagi ish stantsiyalari mashinalari taxminan 100k LIPSga ega edi. Ular ushbu mashinani oʻn yil davomida, dastlabki ilmiy-tadqiqot ishlari uchun 3 yil, turli quyi tizimlarni qurish uchun 4 yil va ishlaydigan prototip tizimini yakunlash uchun oxirgi 3 yil davomida qurishni taklif qilishdi. 1982 yilda hukumat loyihani davom ettirishga qaror qildi va turli Yaponiya kompyuter kompaniyalari bilan qoʻshma sarmoya orqali Yangi avlod kompyuter texnologiyalari institutini (ICOT) tashkil etdi. Loyiha tugagandan soʻng, MITI yangi „oltinchi avlod“ loyihasiga sarmoya kiritishni koʻrib chiqdi.

Ehud Shapiro ushbu loyihani qoʻzgʻatuvchi mantiqiy va motivatsiyalarni aniqladi: "Yaponiyaning kompyuter sanoatida etakchi boʻlish saʼy-harakatlari doirasida, Yangi avlod kompyuter texnologiyalari instituti bilimlarni qayta ishlash tizimlariga taalluqli boʻlgan yirik kompyuter tizimlarini rivojlantirish uchun inqilobiy oʻn yillik rejani ishga tushirdi. Bu beshinchi avlod. Kompyuterlar mantiqiy dasturlash tushunchalari asosida quriladi. Yaponiya chet eldan olingan bilimlarni oʻz hissasini qoʻshmasdan foydalanadi, degan ayblovni inkor etish uchun ushbu loyiha original tadqiqotlarni ragʻbatlantiradi va uning natijalarini xalqaro tadqiqot hamjamiyatiga taqdim etadi".

Mantiqiy dasturlash 
FGCS loyihasi tomonidan belgilangan maqsad „Bilimlar haqida maʼlumotni qayta ishlash tizimlari“ ni ishlab chiqish edi (taxminan maʼnosi Sunʼiy intellekt). Ushbu maqsadni amalga oshirish uchun tanlangan yordamchi mantiqiy dasturlash edi. Mantiqiy dasturlash yondashuvi uning asoschilaridan biri Maarten Van Emden tomonidan tasvsiflangan: 

 Kompyuterda axborotni ifodalash uchun mantiqdan foydalanish.
 Kompyuterga muammolarni taqdim etish uchun mantiqdan foydalanish.
 Ushbu muammolarni hal qilish uchun mantiqiy xulosalardan foydalanish.

Texnik jihatdan, uni ikkita tenglamada jamlash mumkin:

 Dastur = Aksiomalar toʻplami .
 Hisoblash = Aksiomalardan olingan bayonotning isboti .

Odatda qoʻllaniladigan aksiomalar cheklangan shakldagi universal aksiomalar boʻlib, ular Horn-bandlar yoki aniq-bandlar deb ataladi. Hisoblashda isbotlangan bayonot ekzistensial bayonotdir.  Isbot konstruktivdir va ekzistensial miqdoriy oʻzgaruvchilar uchun qiymatlarni beradi: bu qiymatlar hisoblash natijasini tashkil qiladi.

Mantiqiy dasturlash kompyuter fanining turli gradientlarini (dasturiy taʼminot muhandisligi, maʼlumotlar bazalari, kompyuter arxitekturasi va sunʼiy intellekt) birlashtirgan narsa deb hisoblangan. Mantiqiy dasturlash bilim muhandisligi va parallel kompyuter arxitekturalari oʻrtasidagi asosiy etishmayotgan bogʻliqlik boʻlib tuyuldi.

Natijalar 
1970-yillarda maishiy elektronika sohasiga va 1980-yillarda avtomobil dunyosiga taʼsir qilgandan soʻng, yaponlar kuchli obroʻga ega boʻldilar. FGCS loyihasining ishga tushirilishi parallel hisoblash barcha samaradorlik yutuqlarining kelajagi ekanligi haqidagi ishonchni tarqatdi va kompyuter sohasida qoʻrquv toʻlqinini keltirib chiqardi. Tez orada parallel loyihalar AQShda Strategik hisoblash tashabbusi va Mikroelektronika va kompyuter texnologiyalari korporatsiyasi (MCC), Buyuk Britaniyada Alvey va Yevropada Axborot texnologiyalarini tadqiq qilish boʻyicha Yevropa strategik dasturi (ESPRIT) sifatida tashkil etildi. Myunxendagi Yevropa kompyuter sanoati tadqiqot markazi (ECRC) sifatida Buyuk Britaniyadagi ICL, Frantsiyadagi Bull va Germaniyadagi Siemens oʻrtasidagi hamkorlik.

Loyiha 1982 yildan 1994 yilgacha davom etdi va jami 57 milliard Yen (taxminan 320 million AQSh dollari) dan bir oz kamroq sarfladi.  FGCS loyihasidan soʻng, MITI yirik kompyuter tadqiqotlari loyihalarini moliyalashtirishni toʻxtatdi va FGCS loyihasi tomonidan ishlab chiqilgan tadqiqot tezligi tarqaldi. Biroq, MITI/ICOT neyron tarmogʻi loyihasini boshladi 1990-yillarda baʼzilar Oltinchi avlod loyihasi deb atagan, shunga oʻxshash moliyalashtirish darajasi.  Yillik xarajatlar elektronika va aloqa uskunalari sanoatining ilmiy-tadqiqot ishlariga sarflangan barcha xarajatlarining 1% dan kamini tashkil etdi. Masalan, loyihaning eng koʻp sarflangan yili 1991-yilda 7,2 million iyena boʻlgan, biroq IBMning oʻzi 1982 yilda 1,5 milliard dollar (370 milliard yen) sarflagan boʻlsa, sanoat 1990 yilda 2150 milliard ien sarflagan

Bir vaqtning oʻzida mantiqiy dasturlash 
1982 yilda ICOTga tashrifi chogʻida Ehud Shapiro mantiqiy dasturlash va parallel dasturlashni birlashtirgan yangi dasturlash tili boʻlgan Concurrent Prologni ixtiro qildi. Concurrent Prolog – bu jarayonga yoʻnaltirilgan til boʻlib, uning asosiy boshqaruv mexanizmlari sifatida maʼlumotlar oqimini sinxronlashtirish va himoyalangan buyruqlar noaniqligini oʻzida mujassam etgan. Shapiro ICOT Texnik hisoboti 003  deb belgilangan Hisobotda tilni tasvirlab berdi, u Prologda yozilgan Concurrent Prolog tarjimonini taqdim etdi. Shapironing Concurrent Prolog boʻyicha ishi FGCS yoʻnalishini Prologni parallel amalga oshirishga qaratishdan loyiha uchun dasturiy taʼminot asosi sifatida parallel mantiqiy dasturlashga eʼtiborni oʻzgartirishga ilhomlantirdi.  Shuningdek, u Ueda tomonidan ishlab chiqilgan Guarded Horn Clauses (GHC) mantiqiy dasturlash tilini ilhomlantirdi, bu KL1 ning asosi boʻlgan, nihoyat FGCS loyihasi tomonidan asosiy dasturlash tili sifatida ishlab chiqilgan va amalga oshirilgan dasturlash tili.

FGCS loyihasi va uning topilmalari bir vaqtda mantiqiy dasturlash sohasining rivojlanishiga katta hissa qoʻshdi. Loyiha kelajagi yapon tadqiqotchilarining yangi avlodini yaratdi.

Tijorat muvaffaqiyatsizligi 
Oxir-oqibat beshta ishlaydigan Parallel Inference Machines (PIM) ishlab chiqarildi: PIM/m, PIM/p, PIM/i, PIM/k, PIM/c. Loyiha, shuningdek, Kappa parallel maʼlumotlar bazasini boshqarish tizimi, HELIC-II huquqiy asoslash tizimi va MGTP avtomatlashtirilgan teoremasi, va bioinformatika ilovalari kabi ushbu tizimlarda ishlash uchun ilovalarni ishlab chiqardi.

FGCS loyihasi Lisp mashinasi kompaniyalari va fikrlash mashinalari kabi sabablarga koʻra tijorat magʻlub boʻldi. Yuqori parallel kompyuter arxitekturasi oxir-oqibat kamroq ixtisoslashgan apparatlar (misol uchun, Sun ish stantsiyalari va Intel x86 mashinalari) tezligidan oshib ketdi.

Asosiy toʻsiq parallel kompyuter arxitekturasi oʻrtasidagi koʻprik sifatida bir vaqtning oʻzida mantiqiy dasturlashni tanlash va AI ilovalari uchun bilimlarni namoyish qilish va toʻsiqlarni yengib oʻtish tili sifatida mantiqdan foydalanish edi. Bu hech qachon yaqqol sodir boʻlmagan; bir qancha tillar ishlab chiqilgan boʻlib, ularning barchasi oʻziga xos kamchiliklarga ega. Misol uchun, mantiqiy dasturlashning bir vaqtning oʻzida cheklangan tanlov xususiyati tillarning mantiqiy semantikasiga xalaqit berdi.  Loyiha shuni koʻrsatdiki, mantiqiy dasturlashning afzalliklari qatʼiy tanlovni qoʻllash orqali asosan inkor etilgan. 

Yana bir toʻsiq shundaki, mavjud protsessor unumdorligi 1980-yillarda mutaxassislar sezgan muammolarni zudlik bilan yengib oʻtdi va paralel hisoblashning qiymati, u muddati ichida faqat maqbul holatlarda foydalanilgani boʻlgan vaqtgacha kamayib ketti. Loyihaning amal qilish muddati davomida quvvati ortib borayotgan bir qator ish stansiyalari ishlab chiqilgan va qurilgan boʻlsa-da, ular tez orada tijoratda mavjud boʻlgan „yaxshi“ qurilmalardan oʻzlarini ortda qoldirdilar.

Loyiha, shuningdek, tashqi innovatsiyalarni oʻz ichiga olmadi. Ishlash muddati davomida grafik interfeyslar kompyuterlarda asosiy oqimga aylandi; Internet mahalliy saqlangan maʼlumotlar bazalarini tarqatishga imkon berdi; va hatto oddiy tadqiqot loyihalari ham maʼlumotlarni qazib olish boʻyicha yaxshiroq real natijalarni taqdim etdi. 

FGCS ish stantsiyalari umumiy maqsadli tizimlar ularni almashtirishi va ulardan ustun turishi mumkin boʻlgan bozorda jozibador emas edi. Bu Lisp mashinalari bozoriga parallel boʻlib, CLIPS kabi qoidalarga asoslangan tizimlar umumiy maqsadli kompyuterlarda ishlashi mumkin, bu esa qimmat Lisp mashinalarini keraksiz qiladi.

Oʻz vaqtidan oldin 
Xulosa qilib aytganda, Beshinchi avlod loyihasi inqilobiy boʻlib, kelajakdagi tadqiqot yoʻnalishlarini kutgan baʼzi asosiy tadqiqotlarni amalga oshirdi. Koʻplab maqolalar va patentlar nashr etildi. MITI qoʻmita tuzdi, u FGCS loyihasining ishlashini hisoblashda katta hissa qoʻshgan, xususan, parallel ishlov berish dasturiy taʼminotidagi toʻsiqlarni bartaraf etish va katta bilim bazalari asosida aqlli interaktiv ishlov berishni amalga oshirishni baholadi. Biroq, qoʻmita loyihani oqlash uchun qattiq noxolis edi, shuning uchun bu haqiqiy natijalarni oshirib yuboradi. 

Beshinchi avlod loyihasida koʻrilgan koʻplab mavzular hozirgi texnologiyalarda qayta qisqartirib yoritilmoqda, chunki 1980-yillarda koʻzda tutilgan apparat cheklovlariga vanihoyat 2000-yillarda erishildi. Protsessorlarning soat tezligi 3-5 ga oʻta boshlaganda Gigagerts diapazoni, protsessor quvvatining tarqalishi va boshqa muammolar muhimroq boʻldi. Sanoatning har doim ham tezroq yagona protsessor tizimlarini ishlab chiqarish qobiliyati (Tranzistorlar sonini davriy ikki baravar oshirish toʻgʻrisidagi Mur qonuni bilan bogʻliq) tahdid qila boshladi.

Erta 21-asrda parallel hisoblashning koʻplab turlari, masalan, past darajadagi koʻp yadroli arxitektura va yuqori bosqichda massiv parallel ishlov berish kengaya boshladi. Oddiy isteʼmolchi mashinalar va oʻyin konsollari Intel Core, AMD K10 va Cell kabi parallel protsessorlarga ega boʻla boshladi. Nvidia va AMD kabi grafik karta kompaniyalari CUDA va OpenCL kabi yirik parallel tizimlarni joriy qila boshlashdi.

Biroq, bu yangi texnologiyalar FGCS tadqiqotlariga iqtibos keltirmaydi. FGCS ushbu oʻzgarishlarni sezilarli darajada osonlashtirish uchun ishlatilganmi yoki yoʻqmi bu mevhum. FGCS ning hisoblash sanoatiga sezilarli taʼsiri bilinmagan.

Manbalar 

Informatika