Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Перспективы развития логических машинСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
С конца 80-х гг. в истории развития вычислительной техники наступила пора пятого поколения ЭВМ. Технологические, конструкторские, структурные, архитектурные идеи машин пятого поколения принципиально отличаются от машин предшествующих поколений. Прежде всего, их структура и архитектура отличаются от фон-неймановской (классической). Высокая скорость выполнения арифметических вычислений дополняется высокими скоростями логического вывода. Даже скорость предполагается выражать в единицах логического вывода. Машина состоит из нескольких блоков. Блок общения обеспечивает интерфейс между пользователем и ЭВМ на естественном языке, и дисциплина программирования как наука для пользователя перестает быть актуальной. Важное место в структуре ЭВМ занимает блок, представляющий базу знаний, в которой хранится знания, накопленные человечеством в различных предметных областях, которые расширяются и пополняются. Следующий блок, называемый решателем, организует подготовку программы решения задачи на основании знаний, получаемых из базы знаний и исходных данных, полученных из блока общения. Ядро вычислительной системы составляет ЭВМ высокой производительности. В связи с появлением новой базовой структуры ЭВМ в машинах пятого поколения широко используются модели и средства, разработанные в области искусственного интеллекта (самообучение, логическое мышление, общение на естественном языке). Прогресс в развитии микропроцессоров (МП) обеспечивает использование новых архитектурных решений, в частности транспьютерной и RISC – архитектуры, конвейерного принципа выполнения команд, применения сопроцессоров, параллельной обработки данных и т.п. Рассмотри особенности МП с архитектурой RISC (Reduced Instruction Set Computer – «компьютер с сокращенной системой команд»). В МП применяется сравнительно небольшой (сокращенный) набор наиболее часто употребляемых команд, определенный в результате статического анализа большого числа программ. Для RISC – архитектуры характерны следующие факторы: все команды имеют одинаковый формат: большинство команд трехадресные; большое количество внутренних регистров МП, позволяющее резко сократить число обращений к ОП, а следовательно, уменьшить время машинного цикла; конвейеризация выполнения команд; наличие Кеш – памяти (cash - memory). Ограниченный набор команд сравнительно простой структуры даёт возможность уменьшить количество аппаратуры. При одной и той же тактовой частоте ПЭВМ RISC – архитектуры имеют производительность в 2-4 раза выше, чем ПЭВМ обычной архитектуры. В настоящее время ПЭВМ с RISC – архитектурой применяются в качестве графических рабочих станций, серверов локальных сетей, являются основной для создания современных управляющих, телекоммуникационных и банковских сетей. На отечественном рынке предлагаются модели новых систем RISC/6000 – семи моделей серверов и четырех моделей рабочих станций на базе МП Power PC (фирма IBM). МП Power PC 601 работает с тактовой частотой 50, 66, 80 и 100 Мгц. Фирма Apple выпустила в продажу модель Power Macintosh 8100/80 на базе процессора Power PC 601 RISC 80 Мгц со встроенным сопроцессором и Кэш – памятью 32 Мбайт, ОП ёмкостью 16 Мбайт (с возможностью расширения до 264 Мбайт) и винчестером ёмкостью 1000 Мбайт. Транспьютеры, как правило, используются в качестве сопроцессоров. Они рассчитаны на работу в параллельных системах с однотипными процессорными элементами и аппаратной поддержкой вычислительных процессоров. В состав системы команд транспьютеров входят команды управления процессами, поддержки инструкций языков высокого уровня. Транспьютеры используют коммуникационные быстрые каналы, которые позволяют передавать по одной магистрали данные в процессор, а по другой (одновременно) – данные из него. Высокая производительность обеспечивается прежде всего за счёт высокой скорости работы АЛУ и передачи операндов. В современных МП широко применяются Кэш – память и виртуальная память, что приближает ПЭВМ по функциональным возможностям к большим ЭВМ. В ПЭВМ стали использовать многозадачный режим работы, динамическое распределение памяти, системы защиты памяти. На отечественном компьютерном рынке появилось большое количество разнообразных моделей ПЭВМ следующих трёх классов: 1) профессиональные многопроцессорные ПЭВМ, приблизившиеся по своим стандартам к большим ЭВМ; 2) сравнительно недорогие ПЭВМ для массового потребления; 3) микроминиатюрные ПЭВМ (типа NOTEBOOK, HANDHELD). С конца 80-х годов началось повсеместное использование информационных и вычислительных сетей. ЭВМ переходного периода от четвертого к пятому поколению стали широко использоваться для комплексного решения экономических задач: объектно-ориентированный подход в зависимости от системных характеристик предметной области; широкий спектр приложений; сетевая организация информационных структур; преобладание интерактивного взаимодействия пользователя в ходе эксплуатации вычислительной техники. Произошла реализация интеллектуального человеко-машинного интерфейса, систем поддержки принятия решений, информационно – советующих систем. Тип – ИТ пятого этапа развития – это современная (новая) информационная технология, а именно сочетание средств вычислительной техники, средств связи и оргтехники. Далее кратко остановимся на трёх перспективных направлениях развития логических машин: компьютерах с широким применением методов искусственного интеллекта, оптических и квантовых компьютерах. Компьютеры с искусственным интеллектом. Переход к компьютерам следующего поколения предполагает переход к новым архитектурам, ориентированным на создание искусственного и гибридного интеллекта. Ранее считалось, что архитектура компьютеров будет содержать два основных блока. Один из них – собственно компьютер, а второй блок, называемый «интеллектуальным интерфейсом» осуществляет связь с пользователем. Задача интерфейса – понять текст, написанный на естественном языке или речь, и изложенное таким образом условие задачи перевести в работающую программу. Гибридный интеллект предполагает «объединение интеллекта» ЭВМ и человека в единое целое при решении сложных проблем. Основные требования к компьютерам с искусственным и гибридным интеллектом: 1) создание развитого человеко-машинного интерфейса (распознавание речи, образов); 2) развитие логического программирования для создания баз знаний и систем искусственного интеллекта; 3) создание новых технологий в производстве вычислительной техники; 4) создание новых архитектур компьютеров и вычислительных комплексов. Новые технические возможности вычислительной техники должны были расширить круг решаемых задач и позволить перейти к задачам создания искусственного и гибридного интеллекта. В качестве одной из необходимых для создания искусственного и гибридного интеллекта составляющих являются базы знаний (базы данных) по различным направлениям науки и техники. Для создания и использования баз данных требуется высокое быстродействие вычислительной системы и большой объём памяти. Компьютеры четвертого поколения способны производить высокоскоростные вычисления, но не пригодны для выполнения сравнения и сортировки больших объемов записей, хранящихся обычно на магнитных дисках. Для создания программ, обеспечивающих заполнение, обновление баз данных и работу с ними, были созданы специальные объектно-ориентированные и логические языки программирования, обеспечивающие наибольшие возможности по сравнению с обычными процедурными языками. Структура этих языков требует перехода от традиционной фон-неймановской архитектуры компьютера к архитектурам, учитывающим требования задач создания искусственного интеллекта. Оптические компьютеры. Еще в 60-е годы XX в. была начата разработка основных принципов построения оптико-электронных компьютеров. В кругах специалистов существует мнение, что оптический компьютер в «чистом» виде еще не разработан. На данный момент существует лишь электронно-оптический компьютер. Построение оптических процессоров на основе традиционных принципов вычислений встретило большие трудности. Не слишком быстрое продвижение в построении оптических процессоров заставило разработчиков искать другие архитектуры. Если уж электронные системы с массовым параллелизмом потеснили суперкомпьютеры со сверхмощным, но одним центральным процессором, то что говорить об оптических компьютерах, где распараллеливание можно осуществлять эффективно и разнообразными способами. Возникло убеждение, что не стоит заставлять оптические системы делать то, что они делают с таким трудом – то есть обрабатывать сложные алгоритмы. У оптики вообще плохо с логикой, ей лучше даются плохоформализируемые, «интуитивные» операции. Оптическая элементная база прекрасно сочетается с архитектурами искусственных нейронных сетей, которые способны к обучению и самообучению. Достоинства оптической элементной базы: · передача информации со скоростью света; · независимое распространение в свободном пространстве световых пучков, которые могут без помех пересекаться или перекрываться, что позволяет иметь до 1000 входных и выходных сигналов; · естественная полня параллельность вычислений; · адекватность схем обработки самому виду существования входного и выходного массива информации – двумерного изображения; · крайне низкое энергопотребление (менее кТ на одну связь) против 108 кТ для электронных компьютеров, где к – постоянная Больцмана, а Т – абсолютная температура; · адекватность использованию интегральной (планарной) технологии, подобной технологии изготовления электронных микросхем (в том числе, СБИС); · дополнительные возможности когерентной обработки (использование фазовых соотношений в голографических процессорах); · нечувствительность к электромагнитным помехам; · высокая мощность интегральных преобразований, выполняемых оптическими спецпроцессорами, и полная возможность оптической реализации как булевой алгебры, так и искусственных нейронов. Наиболее универсальной основой современных оптико-электронных спецпроцессоров является триада матриц, состоящая из: · излучателей; · транспарантов – пространственно – временных модуляторов света (ПВМС); · фотоприёмников. Эти оптронные триады выполняют функции, аналогичные транзисторам и триггерам, и очень удобны при выполнении операций над многомерными векторными величинами. На оптических интегральных схемах была реализована вся булева алгебра. Считалось даже, что компьютеры 5-го поколения будут строиться на оптической элементной базе. Но доведение до стадии коммерчески пригодных продуктов оказалось сложнее и длительней, чем ожидалось, и последнее время сообщений о каких-либо успехах в этом направлении не появлялось. Квантовые компьютеры. Идея квантовых вычислений была впервые высказанна советским математиком Ю.И. Маниным в 1980 году. Суть состоит в следующем: За единицу измерения информации в квантовых компьютерах принят кубит или квантовый бит (quibit, Quantum Bit). Состояние квантовой системы описывает волновая функция, которая может принимать большое количество значений, т.е. может быть представлена в виде вектора допустимых значений. Каждому допустимому значению соответствует собственная функция. Таким образом. Волновую функцию можно представить в виде линейной комбинации собственных функций. Отдельные составляющие вектора могут принимать состояния 0 или 1, это означает, что кубит в определенный момент времени с некоторой вероятностью равен и 0, и 1. Для квантовых компьютеров можно ввести, подобно классическим компьютерам, элементарные логические операции: дизъюнкцию, конъюнкцию, квантовое отрицание. Эти функции – логическая основа работы квантового компьютера. Элементарным шаком при квантовых вычислениях является унитарная операция над суперпозицией состоянием системы из L двухуровневых квантовых элементов (которые тоже принято называть кубитами, как и единицу измерения информации), при этом в квантовых компьютерах выполняется параллельная обработка сразу 2 в степени L булевых состояний, тогда как для классического компьютера подобная операция потребовала бы 2 в степени L отдельных элементарных шагов. Такое свойство называют квантовым параллелизмом в работе квантовых устройств, оно приводит к экспоненциальному ускорению вычислительного процесса. В этом заключается одно из главных преимуществ квантового компьютера. Для реализации квантового компьютера следует обеспечить выполнение следующих пяти основных требований: 1. Квантовый компьютер должен содержать достаточно большое число квантовых элементов для выполнения квантовых операций. 2. Необходимо обеспечить возможность ввода данных в компьютер. 3. Необходимо обечпечить максимальное подавление эффектов декогерентизации квантовых состояний, обусловленное взаимодействие системы квантовых элементов с окружающей средой. Для этого система квантовых элементов должны быть слабо связана с окружающей средой. 4. Необходимо обеспечить за время такта выполнение требуемой совокупности квантовых логических операций, определяющей унитарное преобразование. 5. Необходимо обеспечить с достаточно высокой надежностью измерение состояния квантовой системы на выходе. Проблема измерения квантового состояния без его разрушения является одной из основных проблем квантовых вычислений. В настоящее время широко обсуждаются основные направления в развитии элементной базы будущих квантовых компьютеров. В заключение приведем в табл. 2.1 сводные данные об этапах разработки и создания поколений ЭВМ, решаемые ими задачи на соответствующие им информационные технологии [31].
Таблица 2.1. Этапы развития ИТ, технических средств и решаемых задач
Таким образом, можно твердо сказать, что дальнейшее усовершенствование и использование логических машин, или, как их иногда называют, думающих машин, всецело зависит от человека. Оно пойдет еще значительно быстрее, если будут преодолены некоторые не решенные еще проблемы конструирования и работы вычислительных машин. В качестве таких проблем названы следующие: 1) Обучение эвристике, т. е. такому методу, который существенно ограничивает поиск и, развивая находчивость, отыскивает более короткие пути решения сложных задач. Дело в том, что пока больше используется колоссальная скорость выполнения вычислительной машиной тех или иных операций ( и более операций в секунду). И если ходов решения задачи не так уж много, то программа, заданная машине, может быть рассчитана на перебор всех возможностей. Но в практике работникам вычислительных центров пришлось столкнуться с такими задачами, когда число возможностей на деле почти неисчерпаемо. Так, шахматный лабиринт содержит приблизительно различных путей. Машина, конечно, видимо, могла бы перебрать все эти ходы, но даже ей с той колоссальной скоростью, которой она обладает, потребуются огромное время. Значит и машину надо обучать тому, чтобы она переходила к эвристическому методу решения задач. 2) Обучение методу индукции, т. е. такому методу, чтобы машина на основании моделей единичных объектов формировала общие выводы, гипотезы и тем самым делала существенные заключения о будущих состояниях среды. Дело в том, что пока вычислительные машины в значительной мере основаны на использовании дедукции. 3) Обучение машины пониманию естественного языка, что означало бы непосредственный диалог человека с машиной [31]. Но как бы ни были поразительны успехи в области конструирований и использования вычислительных машин, нельзя преувеличивать их роль в познании и преобразовании среды человеком. Некоторые ревизионисты, например, Роже Гароди, договариваются до такой нелепой мысли, будто уже сейчас можно предвидеть демократический строй нового типа, в условиях которого «электронно-вычислительные машины займут место политических партий».
2.5. Историческая справка становления и развития логики как науки
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; просмотров: 617; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.220.85.96 (0.008 с.) |