제5세대 컴퓨터 시스템

Fifth Generation Computer Systems
5세대 컴퓨터 프로젝트 크로노스와 혼동하지 마세요.

제5세대 컴퓨터 시스템(FGCS)은 1982년 일본 통상산업성(MITI)이 대규모 병렬 컴퓨팅과 논리 프로그래밍을 사용하여 컴퓨터를 만들기 위해 시작한 10년간의 이니셔티브입니다.슈퍼컴퓨터 수준의 성능을 갖춘 '에포치 메이킹 컴퓨터'를 만들고 인공지능의 미래 발전을 위한 발판을 마련하기 위해서였다.FGCS는 그 시대에 앞서 있었고 상업적인 실패였다.FGCS는 동시 로직 프로그래밍 분야에 크게 기여했습니다.

"5세대"라는 용어는 시스템이 발전했다는 것을 전달하기 위한 것이었다.컴퓨터 하드웨어의 역사에서 진공관을 사용하는 컴퓨터는 1세대, 트랜지스터와 다이오드, 집적회로, 3세대, 4세대 마이크로프로세서를 사용하는 컴퓨터라고 불렸습니다.이전 세대는 단일 CPU에서 논리 요소의 수를 늘리는 데 중점을 뒀지만, 5세대는 그 대신 성능을 높이기 위해 엄청난 수의 CPU에 의존할 것으로 널리 알려져 있었습니다.

배경

1965년대 후반부터 1970년대 초반까지 컴퓨터 하드웨어의 "세대"에 대한 이야기가 많았는데, 대개 "3세대"였다.

  1. 제1세대:열전자 진공관.1940년대 중반.IBM은 플러그형 모듈에 진공관을 배치하는 데 선구적인 역할을 했습니다.IBM 650은 1세대 컴퓨터였다.
  2. 제2세대:트랜지스터 1956년소형화 시대가 시작된다.트랜지스터는 진공관보다 훨씬 작고, 더 적은 전력을 소비하며, 더 적은 열을 발생시킵니다.이산 트랜지스터는 회로기판에 납땜되며, 상호접속은 이면에서 스텐실스크린된 도전패턴에 의해 이루어진다.IBM 7090은 2세대 컴퓨터였다.
  3. 제3세대:집적회로(복수의 트랜지스터를 포함한 실리콘 칩).1964. IBM 360/91에서 사용된 ACPX 모듈이 선구적인 예입니다. 이 모듈은 세라믹 기판 위에 실리콘 층을 쌓아 칩당 20개 이상의 트랜지스터를 수용합니다. 칩을 회로 기판에 함께 장착하여 전례 없는 논리 밀도를 달성할 수 있습니다.IBM 360/91은 하이브리드 2세대 및 3세대 컴퓨터였습니다.

이 분류법에서는 금속 기어(예: IBM 407) 또는 기계 릴레이(예: Mark I)를 기반으로 하는 "zeroth-generation" 컴퓨터와 VLSI(Very Large Scale Integrated) 회로를 기반으로 하는 3세대 이후의 컴퓨터가 제외됩니다.

소프트웨어에는 다음과 같은 병렬 세대도 있었습니다.

  1. 제1세대:기계어
  2. 제2세대: 어셈블리 언어 등 저수준 프로그래밍 언어
  3. 제3세대:C, COBOL 및 FORTRAN과 같은 구조화된 고급 프로그래밍 언어.
  4. 제4세대: '절차 없는' 고급 프로그래밍 언어(오브젝트 지향 [1]언어 등)

1970년대까지, 이러한 다세대에 걸쳐, 일본은 미국과 영국의 주도로 컴퓨터를 제조해 왔습니다.1970년대 중반, 국제 무역 산업성은 서구의 선례를 따르는 것을 멈추고 소규모로 컴퓨팅의 미래를 보기 시작했습니다.이들은 일본정보처리개발센터(JIPDEC)에 향후의 방향성을 제시해 달라고 요청해 1979년 산학연과 함께 보다 심도 있는 연구를 실시하기 위한 3년 계약을 제안했다.5세대 컴퓨터라는 용어가 쓰이기 시작한 것은 이 시기부터다.

1970년대 이전에 MITI 지침은 철강 산업의 개선, 석유 슈퍼 유조선의 설립, 자동차 산업, 가전제품 및 컴퓨터 메모리와 같은 성공을 거두었다.미래에는 정보기술이 될 것이라고 MITI는 결정했습니다.그러나 일본어는 특히 문자 형태로 컴퓨터에 [2]장애가 되고 있다.이러한 장애의 결과, 경제산업성은 전문가에게 도움을 구하는 회의를 개최했습니다.

이 초기 프로젝트의 주요 조사 분야는 다음과 같습니다.

  • 지식 처리를 위한 컴퓨터 기술 추론
  • 대규모 데이터베이스 및 놀리지 베이스를 처리하는 컴퓨터 테크놀로지
  • 고성능 워크스테이션
  • 분산된 기능성 컴퓨터 테크놀로지
  • 과학적 계산을 위한 슈퍼컴퓨터

프로젝트 시작

그 목적은 동시 논리 프로그래밍을 사용하여 인공지능 애플리케이션을 위한 병렬 컴퓨터를 만드는 것이었다.이 프로젝트에서는 대규모 데이터베이스(기존 파일 시스템과는 달리) 위에서 슈퍼컴퓨터 수준의 성능을 발휘하는 '에포치 메이킹' 컴퓨터가 로직 프로그래밍 언어를 사용하여 대규모 병렬 컴퓨팅/처리를 사용하여 데이터를 정의 및 액세스한다고 상상했습니다.그들은 100M에서 1G LIPS 사이의 성능을 가진 시제품 기계를 만드는 것을 상상했다. 여기서 LIPS는 초당 논리적 추론이다.당시 일반적인 워크스테이션 머신은 약 10만 LIP를 사용할 수 있었습니다.이들은 이 기계를 10년, 초기 연구개발 3년, 다양한 서브시스템 구축 4년, 최종 3년에 걸쳐 제작해 시제품 시스템을 완성할 것을 제안했다.1982년 정부는 이 사업을 추진하기로 결정하고 일본의 여러 컴퓨터 회사들과 공동 출자하여 신세대 컴퓨터 기술 연구소(ICOT)를 설립하였다.프로젝트가 종료된 후, MITI는 새로운 「제6세대」프로젝트에의 투자를 검토한다.

Ehud Shapiro는 이 [3]프로젝트를 추진하는 근거와 동기를 파악했습니다.

신세대 컴퓨터기술연구소는 컴퓨터 산업의 리더가 되기 위한 노력의 일환으로 지식정보처리시스템에 적용할 수 있는 대형 컴퓨터 시스템 개발을 위한 혁명적인 10년 계획을 시작했습니다.이 5세대 컴퓨터는 논리 프로그래밍 개념을 기반으로 구축될 것입니다.일본이 자국의 지식도 기여하지 않고 해외에서 지식을 착취하고 있다는 비난을 반박하기 위해 이 프로젝트는 독창적인 연구를 촉진하고 그 결과를 국제 연구 커뮤니티에 공개하는 것이 될 것입니다.

논리 프로그래밍

FGCS 프로젝트에 의해 정의된 목표는 "지식 정보 처리 시스템"(대략의 의미, 응용 인공지능)의 개발이었다.이 목표를 구현하기 위해 선택된 도구는 논리 프로그래밍이었습니다.설립자 중 한 명인 Maarten Van Emden은 다음과 같은 [4]로직 프로그래밍 방식을 특징으로 합니다.

  • 컴퓨터의 정보를 표현하기 위한 논리 사용.
  • 로직을 사용하여 컴퓨터에 문제를 발생시킵니다.
  • 이러한 문제를 해결하기 위한 논리적 추론의 사용.

보다 엄밀히 말하면, 다음의 2개의 방정식으로 요약할 수 있습니다.

  • 프로그램 = 일련의 공리.
  • 계산 = 공리에서 나온 진술의 증거입니다.

일반적으로 사용되는 액시엄은 경적절 또는 확정절이라고 불리는 제한된 형태의 보편적 공리이다.계산에서 증명된 진술은 실존적 [citation needed]진술이다.증명은 건설적이며, 존재하는 수량화된 변수에 대한 값을 제공합니다. 이러한 값은 계산의 출력을 구성합니다.

논리 프로그래밍은 컴퓨터 과학의 다양한 단계(소프트웨어 공학, 데이터베이스, 컴퓨터 아키텍처 및 인공지능)를 통합하는 것으로 생각되었다.논리 프로그래밍은 지식 공학과 병렬 컴퓨터 아키텍처 사이의 핵심 연결성이 결여된 것처럼 보였다.

결과.

병렬 컴퓨팅은 제5세대 프로젝트에서 창출된 모든 성능 향상의 미래라는 믿음은 컴퓨터 분야에서 불안의 물결을 일으켰습니다.1970년대 가전 분야와 1980년대 자동차 업계에 영향을 끼친 뒤 1980년대 일본인은 강한 명성을 얻었다.곧 미국에서는 Strategic Computing Initiative, Microelectronics and Computer Technology Corporation(MCC), 영국에서는 Alvey, 유럽에서는 European Strategic Program on Research in Information Technology(ESPRIT) 및 유럽 컴퓨터(European Computer)로 병행 프로젝트가 시작되었습니다.뮌헨의 산업연구센터(ECRC)는 영국의 ICL, 프랑스의 Bull, 독일의 Siemens가 공동으로 운영하고 있습니다.

PIM/m, PIM/p, PIM/i, PIM/k, PIM/c의 5개의 Parallel Inference Machine(PIM; 병렬 추론 머신)이 최종적으로 생성되었습니다.또한 이 프로젝트는 병렬 데이터베이스 관리 시스템 Kappa, 법적 추론 시스템 HELIC-II, 자동 정리 프로버 MGTP와 같은 시스템에서 실행할 애플리케이션뿐만 아니라 생물 정보학 애플리케이션도 생산했습니다.

FGCS 프로젝트 이후, MITI는 대규모 컴퓨터 연구 프로젝트의 자금 지원을 중단해, FGCS 프로젝트에 의해서 개발된 연구 추진력은 소멸했다.그러나 MITI/ICOT는 1990년대에 6세대 프로젝트라고 불리는 뉴럴넷 프로젝트를[which?] 유사한 수준의 [5]자금으로 시작했다.

동시 로직 프로그래밍

1982년 ICOT를 방문한 Ehud Shapiro는 논리 프로그래밍과 동시 프로그래밍을 통합한 새로운 프로그래밍 언어인 Concurrent Prolog를 발명했습니다.Concurrent Prolog는 프로세스 지향 언어이며 데이터 흐름 동기화 및 가드 명령 불확정성을 기본 제어 메커니즘으로 구현합니다.Shapiro는 ICOT Technical Report 003으로 [6]표시된 보고서에서 언어를 설명했으며, 이 보고서에서는 Prolog로 작성된 동시 프롤로그 통역기를 제시했습니다.Shapiro의 Concurrent Prolog에 대한 연구는 [3]FGCS의 방향의 변화를 Prolog 병렬 구현에서 프로젝트의 소프트웨어 기반으로서의 동시 로직 프로그래밍에 초점을 맞췄습니다.또한 FGCS 프로젝트에서 핵심 프로그래밍 언어로 최종 설계 및 구현된 프로그래밍 언어인 KL1의 기초가 된 우에다의 동시 로직 프로그래밍 언어 Guarded Horn Clauses(GHC)에 영감을 주었습니다.

FGCS 프로젝트와 그 결과는 동시 로직 프로그래밍 분야의 발전에 크게 기여하였다.그 프로젝트는 유망한 일본의 새로운 세대의 연구자를 배출했다.

상업상의 실패

FGCS 프로젝트는 리스프 기계 회사 및 Thinking Machine과 유사한 이유로 상업적 성공을 거두지 못했습니다.고도로 병렬화된 컴퓨터 아키텍처는 결국 전문성이 떨어지는 하드웨어(Sun 워크스테이션이나 인텔 x86 머신 등)에 의해 속도를 능가하게 되었습니다.

일차적인 문제는 병렬 컴퓨터 아키텍처와 AI 애플리케이션을 위한 지식 표현 및 문제 해결 언어로서의 논리 사용 사이의 가교로서의 동시 논리 프로그래밍의 선택이었다.이런 일은 결코 깔끔하게 일어나지 않았습니다. 많은 언어들이 개발되었고, 모두 나름의 한계를 가지고 있었습니다.특히 동시 제약 논리 프로그래밍의 커밋된 선택 특성은 [7]언어의 논리적 의미론을 방해한다.

또 다른 문제는 기존의 CPU 성능이 1980년대에 전문가들이 인식한 장벽을 빠르게 뛰어넘어 병렬 컴퓨팅의 가치가 한동안 틈새 상황에서만 사용될 정도로 떨어졌다는 것입니다.용량이 증가하는 워크스테이션은 프로젝트 기간 내내 설계 및 구축되었지만, 일반적으로 시판되는 "기존" 유닛보다 성능이 우수하다는 것을 알게 되었습니다.

이 프로젝트도 지속적인 성장을 유지하지 못했다.그 수명 동안 GUI는 컴퓨터의 주류가 되었습니다.인터넷을 통해 로컬에 저장된 데이터베이스를 분산시킬 수 있었습니다.또한 단순한 연구 프로젝트에서도 데이터 [citation needed]마이닝에 대한 보다 나은 결과를 얻을 수 있었습니다.게다가, 이 프로젝트는 논리 프로그래밍의 약속이 커밋된 [citation needed]선택의 사용으로 인해 대부분 부정된다는 것을 발견했다.

이 프로젝트는 10년의 기간이 끝날 무렵에 500억 파운드(1992년 환율로 약 4억 달러) 이상을 썼고 목표를 달성하지 못한 채 종료되었다.워크스테이션은 이제 범용 시스템이 이를 대체하고 능가할 수 있는 시장에서는 매력적이지 않았습니다.이는 범용 컴퓨터에서 CLIP 등의 규칙 기반 시스템이 실행되어 값비싼 리스프 머신이 [8]불필요해지는 리스프 머신 시장과 유사합니다.

시대에 앞서서

비록 큰 성공을 거두지는 못했지만, 로직 프로그래밍과 같은 제5세대 프로젝트에서 볼 수 있는 많은 접근법이 대규모 지식 베이스를 통해 배포되어 현재 기술에서 다시 해석되고 있습니다.예를 들어, OWL(Web Ontology Language)은 논리 기반 지식 표현 시스템의 여러 계층을 사용합니다.그러나 이러한 신기술은 제5세대 이니셔티브에 따라 조사된 활용 접근 방식이 아니라 재창조된 것으로 보입니다.

21세기 초에는 로우엔드의 멀티코어 아키텍처, 하이엔드의 대규모 병렬 처리 등 다양한 병렬 컴퓨팅이 확산되기 시작했습니다.CPU의 클럭 속도가 3~5GHz 범위로 이동하기 시작하면 CPU의 전력 소실 등의 문제가 더욱 중요해집니다.(트랜지스터 수가 주기적으로 두 배로 증가한다는 무어의 법칙과 연계된) 더욱 빠른 단일 CPU 시스템을 생산할 수 있는 업계의 능력이 위협받기 시작했습니다.일반 소비자용 기계와 게임 콘솔은 Intel Core, AMD K10, Cell과 같은 병렬 프로세서를 탑재하기 시작했습니다.Nvidia나 AMD와 같은 그래픽 카드 회사는 CUDA나 OpenCL과 같은 대형 병렬 시스템을 도입하기 시작했습니다.그러나 다시 한 번 말하지만, 이러한 개발이 제5세대 프로젝트에 의해 어떤 중요한 방식으로든 촉진된 것은 분명하지 않다.

요약하면, 5세대 사업은 혁명적이었지만,[9] 여전히 몰락의 부분이 있었다는 주장이다.

레퍼런스

  1. ^ "Roger Clarke's Software Generations".
  2. ^ J. Marshall Unger, 5세대 오류(뉴욕: 옥스포드 대학 출판부, 1987)
  3. ^ a b Shapiro, Ehud Y. (1983). "The fifth generation project — a trip report". Communications of the ACM. 26 (9): 637–641. doi:10.1145/358172.358179. S2CID 5955109.
  4. ^ 반 엠든, 마튼 H, 로버트 A.코왈스키."프로그래밍 언어로서의 술어 논리 의미"ACM 23.4(1976) 저널: 733-742.
  5. ^ MIZOGUCHI, FUMIO (14 December 2013). Prolog and its Applications: A Japanese perspective. Springer. p. ix. ISBN 978-1-4899-7144-9.
  6. ^ 샤피로 EConcurrent Prolog와 그 해석자, ICOT Technical Report TR-003, 신세대 컴퓨터 테크놀로지 연구소, 도쿄, 1983.또한 동시 프롤로그: Collected Papers, E. Shapiro(편집), MIT Press, 1987, 2장.
  7. ^ 칼 휴이트.논리프로그래밍 ArXiv 2009의 일관성 결여
  8. ^ Hendler, James (1 March 2008). "Avoiding Another AI Winter" (PDF). IEEE Intelligent Systems. 23 (2): 2–4. doi:10.1109/MIS.2008.20. S2CID 35914860. Archived from the original (PDF) on 12 February 2012.
  9. ^ Odagiri, Hiroyuki; Nakamura, Yoshiaki; Shibuya, Minorul (1997). "Research consortia as a vehicle for basic research: The case of a fifth generation computer project in Japan". Research Policy. 26 (2): 191–207. doi:10.1016/S0048-7333(97)00008-5.