新一代計算機

新一代計算機第五代計算機是把信息采集、存儲、處理、通信同人工智能結(jié)合在一起的智能計算機系統(tǒng)。它能進行數(shù)值計算或處理一般的信息，主要能面向知識處理，具有形式化推理、聯(lián)想、學(xué)習(xí)和解釋的能力，能夠幫助人們進行判斷、決策、開拓未知領(lǐng)域和獲得新的知識。人-機之間可以直接通過自然語言（聲音、文字）或圖形圖象交換信息。第五代計算機又稱新一代計算機。第五代計算機簡介1981年10月，日本首先向世界宣告開始研制第五代計算機，并于1982年4月制訂為期10年的“第五代計算機技術(shù)開發(fā)計劃”，總投資為1000億日元，已順利完成第五代計算機第一階段規(guī)定的任務(wù)。

第五代計算機是為適應(yīng)未來社會信息化的要求而提出的，與前四代計算機有著本質(zhì)的區(qū)別，是計算機發(fā)展史上的一次重要變革。第五代計算研究進程第五代計算機第五代計算機基本結(jié)構(gòu)通常由問題求解與推理、知識庫管理和智能化人機接口三個基本子系統(tǒng)組成。問題求解與推理子系統(tǒng)相當于傳統(tǒng)計算機中的中央處理器。與該子系統(tǒng)打交道的程序語言稱為核心語言，國際上都以邏輯型語言或函數(shù)型語言為基礎(chǔ)進行這方面的研究，它是構(gòu)成第五代計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和各種超級軟件的基礎(chǔ)。知識庫管理子系統(tǒng)相當于傳統(tǒng)計算機主存儲器、虛擬存儲器和文體系統(tǒng)結(jié)合。與該子系統(tǒng)打交道的程序語言稱為高級查詢語言，用于知識的表達、存儲、獲取和更新等。這個子系統(tǒng)的通用知識庫軟件是第五代計算機系統(tǒng)基本軟件的核心。通用知識庫包含有：日用詞法、語法、語言字典和基本字庫常識的一般知識庫；用于描述系統(tǒng)本身技術(shù)規(guī)范的系統(tǒng)知識庫；以及把某一應(yīng)用領(lǐng)域。如超大規(guī)模集成電路設(shè)計的技術(shù)知識集中在一起的應(yīng)用知識庫。智能化人-機接口子系統(tǒng)是使人能通過說話、文字、圖形和圖象等與計算機對話，用人類習(xí)慣的各種可能方式交流信息。這里，自然語言是最高級的用戶語言，它使非專業(yè)人員操作計算機，并為從中獲取所需的知識信息提供可能。第五代計算機的基本結(jié)構(gòu)當前第五代計算機的研究領(lǐng)域大體包括人工智能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，軟工程和支援設(shè)備，以及對社會的影響等。

人工智能的應(yīng)用將是未來信息處理的主流，因此，第五代計算機的發(fā)展，必將與人工智能、知識工程和專家系統(tǒng)等的研究緊密相聯(lián)，并為其發(fā)展提供新基礎(chǔ)。電子計算機的基本工作原理是先將程序存入存儲器中，然后按照程序逐次進行運算。這種計算機是由美國物理學(xué)家諾伊曼首先提出理論和設(shè)計思想的，因此又稱諾伊曼機器。第五代計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將突破傳統(tǒng)的諾伊曼機器的概念。這方面的研究課題應(yīng)包括邏輯程序設(shè)計機、函數(shù)機、相關(guān)代數(shù)機、抽象數(shù)據(jù)型支援機、數(shù)據(jù)流機、關(guān)系數(shù)據(jù)庫機、分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、分布式信息通信網(wǎng)絡(luò)等。第五代計算機第五代計算機的研究領(lǐng)域第五代計算機的發(fā)展必然引起新一代軟件工程的發(fā)展，極大地提高軟件的生產(chǎn)率和可靠性。為改善軟件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計環(huán)境，將研制各種智能化的支援系統(tǒng)，包括智能程序設(shè)計系統(tǒng)、知識庫設(shè)計系統(tǒng)、智能超大規(guī)模集成電路輸助設(shè)計系統(tǒng)、以及各種智能應(yīng)用系統(tǒng)和集成專家系統(tǒng)等。在硬件方面，將出現(xiàn)一系列新技術(shù)，如先進的微細加工和封裝測試技術(shù)、砷化鎵器件、約瑟夫森器件、光學(xué)器件、光纖通信技術(shù)以及智能輔助設(shè)計系統(tǒng)等。另外，第五代計算機將推動計算機通信技術(shù)發(fā)展，促進綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和通信業(yè)務(wù)的多樣化，并使多種多樣的通信業(yè)務(wù)集中于統(tǒng)一的系統(tǒng)之中，有力地促進了社會信息化。第五代計算機第五代計算機的發(fā)展意義第六代計算機簡介第六代計算機，又稱為生物計算機，其主要原材料是借助生物工程技術(shù)（特別是蛋白質(zhì)工程）生產(chǎn)的蛋白質(zhì)分子，以它作為生物集成電路――生物芯片。在生物芯片中，信息以波的形式傳遞。當波沿著蛋白質(zhì)分子鏈傳播時，會引起蛋白質(zhì)分子鏈子單鍵、雙鍵結(jié)構(gòu)順序的改變。它的功能模仿人的大腦判斷能力和適應(yīng)能力，并具有可并行處理多種數(shù)據(jù)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機。與以邏輯處理為主的第五代計算機不同，它本身可以判斷對象的性質(zhì)與狀態(tài)，并能采取相應(yīng)的行動，而且它可同時并行處理實時變化的大量數(shù)據(jù)，并引出結(jié)論。以往的信息處理系統(tǒng)只能處理條理清晰、經(jīng)絡(luò)分明的數(shù)據(jù)。而人的大腦活動具有能處理零碎、含糊不清信息的靈活性，第六代電子計算機將類似人腦的智慧和靈活性。半導(dǎo)體硅晶片的電路密集，散熱問題難以徹底解決，影響了計算機性能的進一步發(fā)揮與突破。研究人員發(fā)現(xiàn)，脫氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋結(jié)構(gòu)能容納巨量信息，其存儲量相當于半導(dǎo)體芯片的數(shù)百萬倍。一個蛋白質(zhì)分子就是存儲體，而且阻抗低、能耗小、發(fā)熱量極低?；诖耍玫鞍踪|(zhì)分子制造出基因芯片，研制生物計算機（也稱分子計算機、基因計算機），已成為當今計算機技術(shù)的最前沿。生物計算機比硅晶片計算機在速度、性能上有質(zhì)的飛躍，被視為極具發(fā)展?jié)摿Φ摹暗诹嬎銠C”。第六代計算機原理第六代電子計算機是模仿人的大腦判斷能力和適應(yīng)能力，并具有可并行處理多種數(shù)據(jù)功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算機。與以邏輯處理為主的第五代計算機不同，它本身可以判斷對象的性質(zhì)與狀態(tài)，并能采取相應(yīng)的行動，而且它可同時并行處理實時變化的大量數(shù)據(jù)，并引出結(jié)論。以往的信息處理系統(tǒng)只能處理條理清晰、經(jīng)絡(luò)分明的數(shù)據(jù)。而人的大腦活動具有能處理零碎、含糊不清信息的靈活性，第六代電子計算機將類似人腦的智慧和靈活性。人腦有140億神經(jīng)元都與數(shù)千個神經(jīng)元交叉相聯(lián)，它的作用都相當于一臺微型電腦。人腦總體運行速度相當于每秒1000萬億次的電腦功能。用許多微處理機模仿人腦的神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，采用大量的并行分布式網(wǎng)絡(luò)就構(gòu)成了神經(jīng)電腦。神經(jīng)電腦除有許多處理器外，還有類似神經(jīng)的節(jié)點，每個節(jié)點與許多點相連。若把每一步運算分配給每臺微處理器，它們同時運算，其信息處理速度和智能會大大提高。神經(jīng)電子計算機的信息不是存在存儲器中，而是存儲在神經(jīng)元之間的聯(lián)絡(luò)網(wǎng)中。若有節(jié)點斷裂，電腦仍有重建資料的能力，它還具有聯(lián)想記憶、視覺和聲音識別能力。第六代計算機——神經(jīng)電子計算機被稱為第六代計算機的生物計算機，其主要原材料是借助生物工程技術(shù)（特別是蛋白質(zhì)工程）生產(chǎn)的蛋白質(zhì)分子，以它作為生物集成電路――生物芯片。在生物芯片中，信息以波的形式傳遞。當波沿著蛋白質(zhì)分子鏈傳播時，會引起蛋白質(zhì)分子鏈子單鍵、雙鍵結(jié)構(gòu)順序的改變。因此，當一列波傳播到分子鏈的某一部位時，它們就像硅集成電路中的載流子（電流的載體叫做載流子）那樣傳遞信息。由于蛋白質(zhì)分子比硅芯片上的電子元件要小得多，彼此相距很近很近，因此，生物元件可小到幾十億分之一米，元件的密集度可達每平方厘米10~100萬億個，甚至1000萬億個門電路。與普通計算機不同的是，由于生物芯片的原材料是蛋白質(zhì)分子，所以，生物計算機芯片既有自我修復(fù)的功能，又可直接與生物活體結(jié)合。同時，生物芯片具有發(fā)熱少、功能低、電路間無信號干擾等優(yōu)點。第六代計算機優(yōu)點日本科學(xué)家已開發(fā)出神經(jīng)電子計算機用的大規(guī)模集成電路芯片，在1.5平方厘米的硅片上可設(shè)置400個神經(jīng)元和40000個神經(jīng)鍵，這種芯片能實現(xiàn)每秒2億次的運算速度。

1990年，日本理光公司宣布研制出一種具有學(xué)習(xí)功能的大規(guī)模集成電路“神經(jīng)LST”。這是依照人腦的神經(jīng)細胞研制成功的一種芯片，它處理信息的速度為每秒90億次。

富士通研究所開發(fā)的神經(jīng)電子計算機，每秒更新數(shù)據(jù)速度近千億次。

日本電氣公司推出一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聲音識別系統(tǒng)，能夠識別出任何人的聲音，正確率達99.8%。

美國研究出由左腦和右腦兩個神經(jīng)塊連接而成的神經(jīng)電子計算機。右腦為經(jīng)驗功能部分，有1萬多個神經(jīng)元，適于圖像識別；左腦為識別功能部分，含有100萬個神經(jīng)元，用于存儲單詞和語法規(guī)則。

紐約、邁阿密和倫敦的飛機場已經(jīng)用神經(jīng)電腦來檢查爆炸物，每小時可查600-700件行李，檢出率為95%，誤差率為2%。

神經(jīng)電子計算機將會廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域