Чем характеризуется пятое поколение компьютеров
В компьютеры пятого поколения относится к использованию технологии, связанной с искусственным интеллектом, основанной на технологии сверхбольшой интеграции, которая позволяет размещать бесчисленные модули на одном кристалле.
Это поколение основано на технологическом прогрессе, достигнутом в предыдущих поколениях компьютеров. Следовательно, ему суждено возглавить новую промышленную революцию.
В этих компьютерах используется волоконно-оптическая технология, позволяющая управлять экспертными системами, искусственным интеллектом, робототехникой и т. Д. У них довольно высокая скорость обработки и они намного надежнее.
Его реализация предназначена для улучшения взаимодействия между людьми и машинами за счет использования человеческого интеллекта и большого количества данных, накопленных с начала цифровой эпохи.
Ученые постоянно работают над увеличением вычислительной мощности компьютеров. Они пытаются создать компьютер с настоящим IQ с помощью программирования и передовых технологий.
Некоторые из этих передовых технологий пятого поколения включают искусственный интеллект, квантовые вычисления, нанотехнологии, параллельную обработку и т. Д.
IBM Watson
Примером искусственного интеллекта в компьютерах является IBM Watson. Он появился в качестве участника американского телешоу «Jeopardy» в 2010 году, победив двух чемпионов из этого телешоу.
Watson состоит из множества мощных процессоров, которые работают параллельно, выполняя поиск в огромной автономной базе данных без подключения к Интернету.
Единственные подсказки, которые пугают этот компьютер, - это слова, набранные на клавиатуре или произнесенные в микрофон. Единственное, что может сделать Ватсон, - это произнести или распечатать свой ответ.
Потрясающая производительность Watson в викторине требует обработки естественного языка, машинного обучения, обоснования знаний и глубокого анализа.
Таким образом, Уотсон показал, что возможно полное и новое поколение взаимодействия людей с машинами.
Преимущества и недостатки
программного обеспечения
Пятое поколение позволило компьютерам решать большинство проблем самостоятельно. Он добился больших успехов в программном обеспечении, от искусственного интеллекта до объектно-ориентированного программирования.
Основная цель заключалась в разработке устройств, способных реагировать на обычный язык людей. Они используют языки очень высокого уровня, такие как C ++ и Java.
В каком поколении ЭВМ появился монитор
Появление первого компьютерного монитора пришлось на второе поколение ЭВМ. Честь изобретения принадлежит американской компании IBMВ, которая в 1964 году выпустила коммерческую дисплейную станцию IBM-2250 — она использовалась в машинах серии System/360. Модель имела векторный монохромный дисплей размерами 12х12 дюймов, с разрешением 1024 на 1024 точки и частотой обновления 40 Гц.
Качество изображения на первом мониторе разительно отличалось от современных компьютеров: чтобы увеличить производительность, символы, цифры и буквы на экране были разделены на отдельные отрезки и максимально упрощены.
За форматирование символов на экране отвечали специальные подпрограммы, заложенные в память дисплейной станции IBM-2250. Центральному процессору ЭВМ достаточно было указать, какие символы, в каком порядке и где вывести на экране, а расчет отображаемой картинки и управление катодным лучом производились в самой дисплейной станции, что существенно разгружало компьютер.
Краткая история развития вычислительной техники
В истории ЭВМ принято выделять несколько условных этапов, каждый из которых был связан с появлением принципиально новых электронно-вычислительных машин.
С началом Второй мировой войны в разных странах запустились проекты по развитию ЭВМ. В Германии в 1938 году инженер Конрад Цузе на основе механических арифмометров создал первую вычислительную машину Z1.
Позже появились усовершенствованные версии Z2, Z3 и Z4 — их назначением было выполнение расчетов при проектировании уранового атомного реактора, а также баллистического ракетного оружия и военных самолетов.
В 1944 году Говард Эйкен, американский инженер, усовершенствовал немецкие изобретения, добавив к ним электромеханическое реле — механические детали машины стали перемещаться при помощи электромагнитного сигнала. Американская машина «Mark I» предназначалась для баллистических расчетов — на одно вычисление уходило всего пять секунд.
Электромеханические реле — элементы, в которых электрический сигнал вызывает механическое перемещение подвижных частей, что приводит к замыканию или размыканию исполнительных контактов.
В 1946 американцы Джон Мокли и Джон Эккерт заменили механическое реле на вакуумные лампы, увеличив скорость работы вычислительной техники в 1000 раз. Так появился калькулятор ЭНИАК (ENIAC) с автоматическим вводом данных с перфокарт — первый компьютер, который можно было перепрограммировать для других задач. Машина весила почти 30 тонн и была сложной в обслуживании, тем не менее ENIAC дал принципиально новый толчок развитию компьютерной техники.
Термин «жучки», или «баги» (англ. bugs), то есть сбои в работе компьютеров, связан с ЭНИАК. Частой причиной его поломок были мотыльки, которых привлекал свет: они залетали внутрь аппарата и вызывали короткое замыкание.
В 1951 году американцы начали серийное производство UNIVAC I (аббревиатура от UNIVersal Automatic Computer I) — универсальных автоматических компьютеров для правительственных учреждений, университетов и частных корпораций. Весили машины 13 тонн.
СССР вел собственные разработки ЭВМ. В 1950-х годах академик С. А. Лебедев спроектировал быстродействующие МЭСМ и БЭСМ (малая и большая электронно-счетные машины), которые выполняли 3000 оп/мин. и 8000 оп/с соответственно.
Оборудование
На это поколение повлияло появление технологии Ultra Large Scale Integration (ULSI), которая представляет собой объединение тысяч микропроцессоров в один микропроцессор.
Кроме того, это ознаменовалось появлением микропроцессоров и полупроводников.
Компании, производящие микропроцессоры, включают Intel, Motorola, Zilog и другие. На рынке можно увидеть присутствие микропроцессоров Intel с моделями 80486 и Pentium.
В компьютерах пятого поколения также используются биочипы и арсенид галлия в качестве устройств памяти.
Предыстория появления ЭВМ
История развития ЭВМ 5 поколений интересна и увлекательна. Но прежде чем изучить ее, полезно будет узнать факты, касающиеся того, какие технологические решения предшествовали разработке ЭВМ.
Люди всегда стремились к совершенствованию процедур, связанных с подсчетами, вычислениями. Историками установлено, что инструменты для работы с цифрами, имеющие механическую природу, были изобретены еще в Древнем Египте и других государствах античности. В средние века европейские изобретатели могли конструировать механизмы, с помощью которых, в частности, могла вычисляться периодичность лунных приливов.
Прообразом современных ЭВМ некоторые эксперты считают изобретенную в начале 19 века машину Бэббиджа, обладавшую функциями программирования вычислений. В конце 19-начале 20 века появились устройства, в которых стала использоваться электроника. В основном они задействовались в индустрии телефонной и радиосвязи.
В 1915 году переехавший в США немецкий эмигрант Герман Холлерит основал компанию IBM, впоследствии ставшую одним из самых узнаваемых брендов IT-индустрии. В числе самых сенсационных изобретений Германа Холлерита стали перфокарты, в течение десятилетий выполнявшие функцию основного носителя информации при пользовании вычислительной техникой. К концу 30-х годов появились технологии, позволившие говорить о начале компьютерной эпохи в развитии человеческой цивилизации. Появились первые ЭВМ, который впоследствии стали классифицироваться как принадлежащие к "первому поколению".
IBM Deep Blue
Этот компьютер смог победить чемпиона мира по шахматам в 1997 году, сыграв серию игр, окончательным результатом которых стали две победы для компьютера и одна для человека, а также три ничьи. Это был классический сюжет о человеке против машины.
За триумфом стояла важная информационная технология, которая повысила способность компьютеров выполнять вычисления, необходимые для открытия новых лекарств, выполнять поиск в больших базах данных и выполнять массивные и сложные вычисления, необходимые во многих областях науки.
Он имел в общей сложности 32 процессора с параллельной обработкой, способный анализировать 200 миллионов шахматных ходов в секунду в своей исторической победе.
Что такое пятое поколение компьютеров?
Вместо технологии VLSI, используемой в компьютерах четвертого поколения, компьютеры пятого поколения подверглись серьезной модернизации, а технология VLSI была заменена технологией ULSI (Ultra Large Scale Integration). Это произвело революцию в разработке микропроцессоров. Это помогло производителям собрать около десяти миллионов электронных компонентов на микросхеме микропроцессора.
Помимо технологии ULSI, компьютеры пятого поколения также были основаны на искусственном интеллекте (AI), который все еще находится в стадии разработки, и аппаратном обеспечении параллельной обработки. Искусственный интеллект - это новая технология в компьютерных науках, которая в первую очередь помогает сделать компьютеры более реалистичными. Это означает, что это позволяет компьютерам думать как люди; тем не менее, есть еще возможности для значительного улучшения.
Периодом пятого поколения компьютеров считается период с 1980 года до наших дней, что просто означает, что пятое поколение - это текущее поколение компьютеров. В настоящее время компьютеры используют схемы ULSI, программное обеспечение AI и оборудование для параллельной обработки. Основная цель всех этих технологий - внедрить в компьютеры технологию, которая может реагировать на естественные языки.
Искусственный интеллект - очень широкая категория в компьютерных науках, которая включает в себя различные другие технологии. Некоторые из основных элементов AI включают следующее:
- Робототехника
- Нейронные сети
- Понимание и создание естественного языка
- Игровые механики
- Разработка передовых систем, которые могут принимать решения на основе реальных жизненных ситуаций.
3 этап (1959-1970)
На смену транзисторам пришли гибридные интегральные микросхемы. Технологию предложил Джек Килби, американский электротехник и нобелевский лауреат по физике. В этом же году Роберт Нойс создал монолитную интегральную схему.
Интегральные микросхемы позволяли разместить десятки элементов на пластине площадью в несколько сантиметров. Благодаря этому повысилась производительность, значительно уменьшились размеры и стоимость электронно-вычислительных машин.
Увеличение мощности позволило использовать на одной ЭВМ несколько программ одновременно — для этого были расширены функции операционной системы.
Также велись активные работы в сфере программирования. Создавались:
- теоретические основы программирования;
- разные виды компиляторов;
- базы данных;
- операционные системы;
- пакеты прикладных программ, предназначенных для различных областей жизни;
- семейства ЭВМ, то есть машины, совместимые между собой на аппаратном и программном уровнях.
Первыми семействами ЭВМ стали американская IBM System 360 и ее советский аналог ЕС ЭВМ — они применялись для решения проектных задач.
Попытка создания искусственного интеллекта
Единого определения, для чего нужен искусственный интеллект не существует. Каждый автор предлагает свои задачи. Выделяют два направления в развитии рассматриваемого явления:
- вероятность приближения искусственного интеллекта к человеческим возможностям;
- изобретение искусственного разума на основе созданных систем искусственного интеллекта для решения глобальных проблем человечества.
Сегодня в разработке искусственного интеллекта задействованы различные подходы, но ни один из них не привел к созданию искусственного разума в реальности. Однако, стоит отметить наиболее удачные примеры разработок в данной области:
Deep Blue — победитель в шахматном матче против чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова.
Watson — разработка известной компании IBM, выполняющая поиск по речи человека. Система продемонстрировала свои возможности в интеллектуальной телеигре «Jeopardy!» и стала победителем.
MYCIN — экспертная система, способная с точностью доктора определять заболевания человека.
Электронно-вычислительные машины принято делить на поколения. Исследуя их, можно проследить историю развития информационных технологий: понять, как менялась компьютерная отрасль на протяжении многих лет и насколько грандиозного архитектурного и программного прогресса достигло человечество меньше чем за сто лет.
Поколение ЭВМ — качественный скачок в развитии электронно-вычислительной техники.
Деление на поколения осуществляется прежде всего на основе элементной базы, то есть элементов, из которых построена та или иная модель машины, а также ряда технологических характеристик:
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
- скорости вычислений;
- объема памяти;
- способов ввода;
- переработки информации и т. д.
Разумеется, деление ЭВМ на поколения весьма условно и по сути отражает тот прогресс, которого удалось достичь специалистам в компьютерной отрасли.
Характеристики компьютеров пятого поколения
До этого поколения компьютеров классифицировались только по аппаратному обеспечению, но технологии пятого поколения также включают программное обеспечение.
Многие функции ЦП компьютеров третьего и четвертого поколения стали частью микропроцессорной архитектуры пятого поколения.
Лисп и Пролог
Джон Маккарти создал язык программирования Lisp. Он имел большое значение для компьютерных технологий, особенно для того, что стало известно как искусственный интеллект. Исследователи искусственного интеллекта в США сделали Lisp своим стандартом.
С другой стороны, в Европе был разработан новый компьютерный язык под названием Prolog, который был более элегантным, чем Lisp, и имел потенциал для искусственного интеллекта.
Японский проект решил использовать Prolog в качестве языка программирования для искусственного интеллекта, а не программирования на основе Lisp.
Недостатки
- Они требуют использования языков низкого уровня.
- У них есть более изощренные и сложные инструменты.
- Они могут притупить человеческий разум.
- Они могут сделать людей ленивыми. Они заменили многие человеческие рабочие места.
- Во многих играх всегда побеждают человека.
- Они могут быть ответственны за то, что человеческий мозг был проклят и забыт.
- Они очень дорогие.
Первые ЭВМ
В 1938 году германский инженер Конрад Цузе конструирует устройство, названное Z1, а в 42-м выпускает его усовершенствованную версию - Z2. В 1943 году свою вычислительную машину изобретают англичане и называют ее "Колосс". Некоторые эксперты склонны считать английскую и немецкие машины первыми ЭВМ. В 1944-м на базе разведданных из Германии вычислительную машину создают также и американцы. Разработанная в США ЭВМ получила название "Марк I".
В 1946 году американские инженеры делают небольшую революцию в области конструирования вычислительной техники, создав ламповый компьютер ЭНИАК, в 1000 раз более производительный, чем "Марк I". Следующей известной американской разработкой стала созданная в 1951 году ЭВМ, названная УНИАК. Ее основная особенность в том, что она первой из ЭВМ стала использоваться как коммерческий продукт.
К тому моменту, к слову, свой компьютер уже успели изобрести советские инженеры, работающие в Академии наук Украины. Наша разработка получила название МЭСМ. Ее производительность, по оценке экспертов, была самой высокой среди ЭВМ, собранных в Европе.
Высокие технологии
Эти машины включают технологию VLSI (очень крупномасштабная интеграция) и сверхбольшая интеграция (ULSI).
Использование параллельной обработки и сверхпроводников помогает сделать искусственный интеллект реальностью. Работа с компьютерами этого поколения выполняется быстро, и вы можете одновременно выполнять несколько задач одновременно. У них есть многопроцессорная система для параллельной обработки.
Скорость работы выражается в LIPS (логических выводах в секунду). В схемах используется волоконная оптика. Квантовые, молекулярные вычисления и нанотехнологии будут полностью использованы.
Поиск по изображениям
Еще одно интересное приложение, которое есть у современных поисковых систем, - это возможность выполнять поиск по изображениям.
Просто сделав фотографию, вы можете идентифицировать продукт, где его купить, а также идентифицировать людей и места.
Характеристики шестого поколения
В обозримом будущем, считают аналитики, мы вправе ожидать, что появится 6 поколение ЭВМ. Оно будет характеризоваться использованием нейронных элементов в архитектуре микросхем, использованием процессоров в рамках распределенной сети.
Производительность компьютеров в следующем поколении будет измеряться, вероятно, уже не в гигагерцах, а в принципиально иного типа единицах исчисления.
Умные компьютеры
Искусственный интеллект и машинное обучение могут не совпадать, но они взаимозаменяемы для создания устройств и программ, которые достаточно умны, чтобы взаимодействовать с людьми, с другими компьютерами, а также со средой и программами.
Эти компьютеры могут понимать произносимые слова и имитировать человеческие рассуждения. Они могут реагировать на окружающую среду, используя различные типы датчиков.
Цель - создать машины с подлинным IQ, способностью рассуждать логически и с реальными знаниями.
Компьютер пятого поколения все еще находится в процессе разработки, потому что это еще не реальность. Я имею в виду, что этот компьютер еще не закончен. Ученые все еще работают над этим.
Следовательно, этот компьютер будет совершенно другим и совершенно новым по сравнению с компьютерами последних четырех поколений.
Западная реакция
Эта японская инициатива шокировала апатичный Запад, осознав, что информационные технологии вышли на новый уровень.
Это неожиданное заявление и из неожиданного источника придало исследованиям искусственного интеллекта статус, еще не признанный на Западе.
В ответ группа американских компаний сформировала Microelectronics and Computer Technology Corporation, консорциум для сотрудничества в расследовании.
Экспертные системы
Эти системы стремятся иметь компетенцию, сопоставимую с компетенцией эксперта в какой-то четко определенной области деятельности.
Экспертные системы предлагают множество преимуществ и поэтому используются в самых разных реальных приложениях.
Такие системы могут очень хорошо работать в ситуациях, когда требуются знания и навыки, которые человек может приобрести только в процессе обучения.
Искусственный интеллект
Эти компьютеры обладают высокой производительностью в дополнение к большой памяти и емкости хранилища.
Целью вычислений пятого поколения является разработка механизмов, которые могут реагировать на естественный язык и способны к обучению и организации.
Эти компьютеры могут общаться с людьми, а также имитировать человеческие чувства и интеллект.
В компьютер встроен искусственный интеллект, поэтому он может распознавать изображения и графику. У них есть функция распознавания голоса. Естественный язык можно использовать для разработки программ.
Японский проект
В 1981 году, когда Япония впервые проинформировала мир о своих планах по выпуску компьютеров пятого поколения, японское правительство объявило, что планирует потратить начальный капитал в размере около 450 миллионов долларов.
Его целью было разработать интеллектуальные компьютеры, которые могли бы разговаривать с людьми на естественном языке и распознавать изображения.
Он был предназначен для обновления аппаратных технологий, а также для облегчения проблем программирования путем создания операционных систем с искусственным интеллектом.
Этот проект был первой всеобъемлющей попыткой закрепить прогресс, достигнутый в области искусственного интеллекта, и включить его в новое поколение очень мощных компьютеров для использования обычным человеком в своей повседневной жизни.
веб-поиск
Обычными для большинства людей являются такие поисковые системы, как Google и Bing, которые используют искусственный интеллект для обработки запросов.
Для выполнения этих поисков необходимо постоянно совершенствоваться, а также самым быстрым и точным образом реагировать на требования пользователей.
Google с 2015 года улучшил свой алгоритм с помощью RankBrain, который применяет машинное обучение, чтобы определить, какие результаты будут наиболее интересными в конкретном поиске.
С другой стороны, в 2017 году Bing запустил интеллектуальный поиск, который учитывает гораздо больше информации и быстрее предлагает ответы, чтобы иметь возможность легко взаимодействовать с поисковой системой.
Характеристики компьютеров пятого поколения
Вот некоторые важные характеристики или особенности компьютеров пятого поколения:
- Использование технологии ULSI
- Развитие настоящих технологий на основе искусственного интеллекта.
- Улучшения в параллельной обработке
- Использование обработки естественного языка
- Передовые технологии сверхпроводников
- Очень удобный интерфейс, включая поддержку мультимедиа.
- Использование оптического волокна в производственных схемах
- Увеличение емкости и скорости хранения благодаря жестким дискам и твердотельным накопителям.
- Развитие компьютерных сетей и Интернета
Некоторые из преимуществ компьютеров пятого поколения перечислены ниже:
- Благодаря использованию AI в компьютерах пятого поколения компьютеры смогли понимать человеческий язык, а также распознавать изображения людей и вещей.
- Компьютеры пятого поколения очень компактны и их легко переносить из одного места в другое. Кроме того, они также доступны в различных размерах и функциях.
- Скорость компьютерных систем в пятом поколении намного лучше, чем у компьютеров предыдущего поколения. Кроме того, они более надежны и точны.
- Пользовательский интерфейс компьютеров пятого поколения очень дружелюбен, что упрощает работу с ними.
- В компьютерах пятого поколения нет серьезных проблем с нагревом.
- Компьютеры пятого поколения более энергоэффективны, чем их предшественники.
- Компьютеры пятого поколения доступны по умеренной цене, поэтому они широко используются почти во всех областях.
- Почти все языки программирования высокого уровня поддерживаются компьютерами пятого поколения.
Некоторые недостатки компьютеров пятого поколения перечислены ниже:
настоящее время
Реализуются многие проекты искусственного интеллекта. Среди пионеров - Google, Amazon, Microsoft, Apple, Facebook и Tesla.
Первоначальные реализации наблюдаются в устройствах умного дома, предназначенных для автоматизации и интеграции различных видов деятельности в доме, или в беспилотных автомобилях, которые появляются на дорогах.
Распространение вычислительных устройств с возможностью самообучения, с нормальным взаимодействием, основанным на приобретенном опыте и окружающей среде, дало толчок концепции Интернета вещей.
Пятый этап (1980 - настоящее время)
Аппараты предыдущих поколений совершенствовались за счет увеличения количества элементов на единице площади. Следующее поколение ЭВМ должно быть ориентировано на распределенные вычисления (взаимодействие огромного числа процессоров) и имитировать человеческое мышление. Но добиться этого пока не удалось.
В 80-х годах Япония приступила к созданию компьютеров нового типа. Их основной принцип — параллельные вычисления, многопроцессорность и переход от процедурных языков программирования к логическим, чтобы сделать программы самообучаемыми и создать искусственный интеллект. Проект закончился провалом. Не лучше успехи были в СССР, создавшем многопроцессорный аппарат под названием «Марс».
Оказалось, что использование параллельной работы процессоров почти не увеличивает производительность. Логические языки программирования тоже не оправдали ожиданий, так как для создания самообучаемых программ все равно требовали стандартных процедурных ходов.
Тем не менее, появление параллельных вычислений можно считать большим прогрессом в эволюции ЭВМ.
В 1990-х началось активное развитие облачных технологий — этому способствовало значительное увеличение пропускной способности интернета.
Начало XXI века стало эрой мобильных устройств — смартфонов и сотовых телефонов.
Активно развивается робототехника. В 80-х годах роботы начали использоваться на производстве. Сегодня они находят применение в разных сферах: обслуживании, медицине, на потоковых линиях, опасном производстве, в военной технике.
Параллельная обработка
Можно сказать, что пятое поколение компьютеров было создано Джеймсом Мэддоксом, который изобрел систему параллельных вычислений.
Используя сверхмасштабные технологии интеграции, были произведены микросхемы с миллионами компонентов.
Особенности четвертого поколения
Четвертое поколение ЭВМ характеризуется появлением интегральных схем, относящихся к классу больших, а также так называемых сверхбольших. В архитектуре ПК появилась ведущая микросхема - процессор. ЭВМ по своей конфигурации стали ближе к рядовым гражданам. Пользование ими стало возможным при минимальной квалификационной подготовке, в то время как работа с ЭВМ предыдущих поколений требовала профессиональных навыков. Модули ОЗУ стали выпускаться не на основе ферритовых элементов, а на базе CMOS-микросхем. К четвертому поколению ЭВМ принято относить и первый компьютер Apple, собранный в 1976 году Стивом Джобсом и Стефаном Возняком. Многие IT-эксперты считают, что Apple - первый в мире персональный компьютер.
Четвертое поколение ЭВМ также совпало с началом популяризации Интернета. В этот же период появился самый известный сегодня бренд софт-индустрии - Microsoft. Возникли первые версии операционных систем, которые мы знаем сегодня - Windows, MacOS. Компьютеры стали активно распространяться по всему миру.
Преимущество
- Это самые быстрые и мощные компьютеры на сегодняшний день. Они выполняют множество инструкций за минуту.
- Они универсальны для общения и совместного использования ресурсов.
- Они могут одновременно запускать большое количество приложений с очень высокой скоростью. У них есть прорыв в параллельной обработке.
- Они более надежны по сравнению с предыдущими поколениями.
- Эти компьютеры доступны в разных размерах. Они могут быть намного меньше по размеру.
- Они доступны в уникальных функциях.
- Эти компьютеры есть в наличии.
- Они просты в использовании.
- Они снизили сложность проблем реального мира. Они изменили жизнь людей.
- Решать длинные вычисления за наносекунды не сложнее.
- Их используют во всех сферах жизни.
- Они полезны для работы от дней до часов во всех сферах жизни.
- Эти компьютеры предоставляют более простые в использовании интерфейсы с мультимедиа.
- Они разработали искусственный интеллект.
Пятое поколение
Период расцвета четвертого поколения компьютеров - середина-конец 80-х годов. Но уже в начале 90-х на рынке IT-технологий начали происходить процессы, позволившие начать отсчет новому поколению ЭВМ. Речь идет о значительных шагах вперед, прежде всего, в инженерно-технических наработках, связанных с процессорами. Появились микросхемы с архитектурой, относимой к типу параллельно-векторной.
Пятое поколение ЭВМ - это невероятные темпы роста производительности машин из года в год. Если в начале 90-х тактовая частота микропроцессоров в несколько десятков мегагерц считалась хорошим показателем, то к началу 2000-х никто не удивлялся гигагерцам. Компьютеры, которыми мы пользуемся сейчас, как полагают IT-эксперты, - это также пятое поколение ЭВМ. То есть, технологический задел начала 90-х актуален до сих пор.
ПК, относящиеся к пятому поколению, стали не просто вычислительными машинами, а полноценными мультимедийными инструментами. На них стало возможно монтировать фильмы, работать с изображениями, записывать и обрабатывать звук, создавать инженерные проекты, запускать реалистичные 3D-игры.
Сколько поколений ЭВМ существует
На сегодняшний день выделяют пять поколений ЭВМ. Для наглядности основные различия между ними представлены в таблице.
Оптические (фотонные) компьютеры. Гипотетические устройства, производящие вычисления с помощью фотонов. Фотоны в 10 раз быстрее электрических сигналов, поэтому оптические компьютеры должны получиться сверхскоростными. Сегодня человечество пользуется компьютерами четвертого поколения.
Пятое поколение ЭВМ — понятие весьма условное. Считается, что пока его не существует — для создания новейших компьютеров необходимо появление принципиально иной элементной базы. Работы активно ведутся по нескольким направлениям:
- Квантовые компьютеры. Позволят вести несколько вычислений параллельно за счет того, что в квантовом состоянии каждый бит может быть одновременно и нулем, и единицей.
- Нейрокомпьютеры. По аналогии с работой человеческого мозга, искусственные нейронные сети компьютера будут обеспечивать высокую скорость вычислений и самообучение системы.
Компьютеры пятого поколения существуют лишь в проекте — на сегодняшний день в их разработке не преуспела ни одна страна.
4 этап (1970-1980)
70-е годы ознаменовались работами по созданию больших и сверхбольших интегральных схем (БИС и СБИС), умещавших на одном кристалле целые десятки тысяч элементов.
Изобретение БИС и СБИС привело к значительному уменьшению габаритов и стоимости техники и увеличению производительности труда в науке, производстве, управлении, здравоохранении, обслуживании и быту.
В начале 70-х компания Intel выпустила микропроцессор i4004 — так появились микропроцессорные ЭВМ.
Микропроцессоры — программные управляемые устройства для обработки информации. Они способны реализовать все функции процессора на одном-единственном кристалле, в то время как процессорам старых типов требуется большое количество микросхем.
В 1976 году сотрудники компании Hewlett-Packard — Стив Джобс и Стефан Возняк — создали первый персональный компьютер, предназначенный для работы в однопользовательском режиме. Изобретение было названо «Apple», а годом позже Джобс зарегистрировал компанию с тем же именем и начал серийное производство персональных компьютеров.
Популярность персональных компьютеров сделала невыгодным производство больших электронно-вычислительных машин, поэтому IBM отказалась от них и вслед за Apple занялась выпуском ПК.
Сравнение характеристик
Мы изучили поколения ЭВМ. Таблица ниже позволит нам ориентироваться в соотнесении компьютеров, принадлежащих к той или иной категории, и технологической базы, на которой основано их функционирование. Зависимости следующие:
Пятое поколение компьютеров - безусловно, самое успешное поколение компьютеров. В этом поколении произошли значительные изменения в компьютерных технологиях, которые сделали компьютеры выдающимися. Хотя пятое поколение находится в стадии разработки, компьютеры получили несколько основных преимуществ по сравнению со своими предшественниками.
В этой статье рассказывается о пятом поколении компьютеров, его истории, примерах, особенностях, преимуществах и недостатках и т. д. Давайте разберемся с этим:
Искусственный интеллект
Эта область вычислений связана с тем, чтобы заставить компьютер выполнять задачи, которые в случае успешного выполнения людьми потребуют интеллекта.
Ранние попытки были направлены на создание систем, способных работать с широким спектром задач, а также специальных систем, которые очень хорошо выполняют только один тип задач.
Благодаря чему происходит смена поколений ЭВМ
Смена поколений электронно-вычислительных машин связана с несколькими факторами:
- совершенствованием элементной базы;
- технологическим прогрессом (ростом производительности, увеличением объема памяти);
- изменениями в архитектуре, расширением круга задач, решаемых ЭВМ;
- изменением способа взаимодействия между пользователем и ЭВМ.
Смена поколений ЭВМ обусловлена углублением знаний о мире и постоянным развитием научных технологий. Но, пожалуй, ее главной движущей силой является то, что человек постоянно совершенствуется, его потребности растут, а желание упростить свою жизнь и сделать ее максимально комфортной становится все сильнее. Если первая вычислительная техника освобождала людей от простых, но рутинных обязанностей, то сегодня от компьютеров требуется гораздо больше: они выполняют самые разные функции — от развлекательных и информационных до коммуникативных. А с развитием искусственного интеллекта человек сможет переложить на машины даже мыслительный процесс и необходимость принятия рациональных решений.
Появлению современных компьютеров, которыми мы привыкли пользоваться, предшествовала целая эволюция в развитии вычислительной техники. Согласно распространенной теории, развитие индустрии ЭВМ шло на протяжении нескольких отдельных поколений.
Современные эксперты склонны считать, что их шесть. Пять из них уже состоялись, еще одно - на подходе. Что именно под термином "поколение ЭВМ" понимают IT-специалисты? Каковы принципиальные различия между отдельными периодами развития вычислительной техники?
Достоинства и недостатки
К плюсам ЭВМ пятого поколения следует отнести следующие характеристики:
- интеллектуальность, позволяющая устранить барьер между пользователем и устройством;
- высокая производительность;
- небольшие размеры;
- доступность;
- объем памяти в сотни мегабайт.
Минус один – устройство еще не изобретено.
Технологические особенности первого поколения ЭВМ
Собственно, исходя из каких критерий определяется первое поколение развития ЭВМ? Таковым IT-специалисты считают, прежде всего, компонентную базу в виде вакуумных ламп. Машины первого поколения к тому же обладали рядом характерных внешних признаков - огромный размер, очень большое энергопотребление.
Вычислительная их мощность также была относительно скромна, она составляла несколько тысяч герц. Вместе с тем ЭВМ первого поколения содержали многое, что есть в современных компьютерах. В частности, это машинный код, позволяющий программировать команды, а также запись данных в память (с помощью перфокарт и электростатических трубок).
ЭВМ первого поколения требовали высочайшей квалификации человека, их использующего. Требовалось не только владение профильными навыками (выражающимися в работе с перфокартами, знании машинного кода и т.д.), но, как правило, также и инженерные знания в области электроники.
В ЭВМ первого поколения, как мы уже сказали, уже была оперативная память. Правда, ее объем был исключительно скромным, он выражался в сотнях, в лучшем случае - в тысячах байт. Первые модули ОЗУ для ЭВМ с трудом можно было классифицировать как электронный компонент. Они представляли собой наполненные ртутью емкости в виде трубок. Кристаллы памяти фиксировались на определенных их участках, и тем самым данные сохранялись. Однако достаточно скоро после изобретения первых ЭВМ появилась более совершенная память на базе ферритовых сердечников.
Чем обусловлено появление
Главной задачей при создании компьютеров будущего являлось создание искусственного интеллекта. Однако японский проект не оправдал себя. Несмотря на это, разработки ученых стали основой современных гаджетов:
Примеры компьютеров пятого поколения
Одним из самых популярных примеров искусственного интеллекта в компьютерных технологиях был Watson, представленный IBM примерно в 2011 году. Это было программное обеспечение, работающее на компьютере, и оно было показано в качестве участника телешоу Jeopardy. Он мог отвечать на различные вопросы, но был полностью основан на неструктурированных данных и не обладал способностью мыслить как люди. В конечном итоге это привело к созданию нового поколения технологий.
В настоящее время существует множество приложений, основанных на AI , и теперь он объединяется с компьютерными внутренними процессорами и сетевыми системами. Например, функция распознавания голоса - это очень небольшая функция, которая работает с AI. Siri, используемая в iPhone от Apple, и Cortana на компьютерах с Windows - это некоторые из программ, которые работают с распознаванием речи. Кроме того, Google также использует AI для обработки лучших результатов поисковых систем и отображения рекламы на основе интересов пользователей.
Есть много потенциальных приложений искусственного интеллекта, которые включены в устройства пятого поколения. Ниже перечислены некоторые распространенные примеры компьютеров пятого поколения:
• Персональный компьютер
• Ноутбук
• Нетбук
• ChromeBook
• UltraBook
• Планшет и др.
На каких элементах построены, устройство, структурная схема
Поскольку понятие «ЭВМ пятого поколения» размытое и неопределенное, сложно говорить о его строении.
Разработчики видят перспективы в идее создания оптических компьютеров. Она заключается в том, чтобы использовать для вычислений фотоны, генерируемые лазерами и диодами. По сравнению с электронами, фотоны достигают более высоких скоростей.
Мысли о создании фотонного устройства стали реальны в 1976 году, когда ученые США провели опыт с оптической метастабильностью. Выяснилось, что для подобного рода приборов необходим полупроводник с двусторонним спектром – прозрачным и непрозрачным. Кроме того, материал должен обладать резко нелинейной оптической характеристикой. Эти особенности позволяют увеличить скорость микросхем до триллиона операций в секунду.
Второе поколение ЭВМ
Какова дальнейшая история развития ЭВМ? Поколения ЭВМ стали развиваться далее. В 60-х годах получают распространение компьютеры, использующие уже не только вакуумные лампы, но также и полупроводники. Значительно повысилась тактовая частота микросхем - обычным делом считался показатель в 100 тыс. герц и выше. Появились первые магнитные диски как альтернатива перфокартам. В 1964 году компания IBM выпустила уникальный продукт - отдельный компьютерный монитор с достаточно приличными характеристиками - 12-дюймовой диагональю, разрешением 1024 на 1024 точек, а также частотой развертки в 40 Гц.
Ссылки
Я не знаю, что мне делать со своей жизнью: 6 стратегий, чтобы иметь большое будущее
История создания компьютеров пятого поколения начинает свой отсчет с 1982 года, когда в Японии приняли программу разработки соответствующих ЭВМ. Ученые планировали к 1991 году разработать новую технику, ориентированную на обработку знаний. Предыдущие поколения электронных вычислительных устройств были направлены на хранение и обработку данных.
Согласно замыслу разработчиков, элементной базой компьютеров рассматриваемого периода должны были стать устройства, созданные на основе сверхбольших интегральных схем с компонентами искусственного интеллекта. Это позволило бы избежать необходимости писать программы для ЭВМ. Разработчики стремились к тому, чтобы компьютер выполнял функции по объяснению человека.
В ЭВМ пятого поколения количество выполняемых за секунду операций должно достигать сотен миллиардов.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Параллельно с японскими инженерами работали ученые из США, Великобритании и ряда европейских стран, в том числе СССР. Устройства, разрабатываемые в этих государствах, были ориентированы на параллельную обработку информации. Тем не менее проекты нельзя отнести к пятому поколению компьютеров, потому что речь не шла об интеграции множества процессоров.
Происхождение и история пятого поколения
Изобретения и их авторы
Многие технологии, которые являются частью пятого поколения, включают распознавание речи, сверхпроводники, квантовые вычисления, а также нанотехнологии.
Компьютер на основе искусственного интеллекта начался с изобретения первого смартфона, изобретенного IBM, под названием Simon.
Поколение номер три
Чем примечательно третье поколение ЭВМ? Прежде всего, переводом компьютеров с ламп и полупроводников на интегральные схемы, которые, не считая ЭВМ, стали использоваться во множестве других электронных устройств.
Впервые возможности интегральных схем были показаны миру стараниями инженера Джека Килби и компании Texas Instruments в 1959 году. Джек создал небольшую конструкцию, выполненную на пластинке из металла германия, которая, как предполагалось, заменит собой сложные полупроводниковые конструкции. В свою очередь, компания Texas Instruments создала компьютер, собранный на базе подобных пластинок. Самое примечательное, что он был в 150 раз меньше, чем аналогичной производительности полупроводниковая ЭВМ. Технология интегральных схем получила дальнейшее развитие. Большую роль в этом сыграли исследования Роберта Нойса.
Эти аппаратные компоненты позволили, прежде всего, значительно уменьшить габариты ЭВМ. В результате произошло существенное повышение производительности компьютеров. Третье поколение ЭВМ характеризовалось выпуском ЭВМ с тактовой частотой, выражаемой уже в мегагерцах. Уменьшилось также и энергопотребление компьютеров.
Стали более совершенными технологии записи данных и обработки их в модулях ОЗУ. Что касается оперативной памяти, ферритовые элементы стали более емкими, технологически совершенными. Появились сначала прототипы, а затем и первые версии дискет, используемые как внешний носитель данных. В архитектуре ПК появилась кэш-память.Стандартной средой взаимодействия пользователя и компьютера стало окно дисплея.
Происходило дальнейшее совершенствование программных компонентов. Появились полноценные операционные системы, стало разрабатываться самое разнообразное прикладное ПО, были внедрены концепции многозадачности в работу ЭВМ. В рамках ЭВМ третьего поколения появляются такие программы, как системы управления базами данных, а также ПО для автоматизации проектных работ. Появляется все больше языков программирования и сред, в рамках которых осуществляется создание ПО.
Параллельная обработка
Поскольку тактовые частоты ЦП начали колебаться в диапазоне от 3 до 5 ГГц, стало более важным решать другие проблемы, такие как рассеяние мощности ЦП.
Способность отрасли производить все более быстрые системы ЦП оказалась под угрозой в связи с законом Мура о периодическом удвоении количества транзисторов.
В начале 21 века начали распространяться многие формы параллельных вычислений, включая многоядерные архитектуры на низком уровне в дополнение к массивной параллельной обработке на высоком уровне.
Обычные потребительские машины и игровые консоли начали иметь параллельные процессоры, такие как Intel Core и AMD K10.
Производители видеокарт, такие как Nvidia и AMD, начали внедрять большие параллельные системы, такие как CUDA и OpenCL.
Эти компьютеры используют параллельную обработку, при которой инструкции выполняются параллельно. Параллельная обработка намного быстрее последовательной.
При последовательной обработке каждая задача выполняется одна за другой. С другой стороны, при параллельной обработке одновременно выполняется несколько задач.
2 этап (1953-1958)
Со временем лампы в ЭВМ заменили полупроводники. Новые аппараты использовались для решения научно-технических задач и управления производственным процессом: в промышленности, банковских и других учреждениях, где требовалось выполнять много рутинных вычислений.
В качестве полупроводников использовались:
- диоды;
- биполярные транзисторы;
- ферриторвые микротрансформаторы.
Полупроводники существенно снизили размеры и потребляемую мощность электронно-вычислительной техники, так как одна единица заменяла целых 40 ламп. Увеличилась скорость выполняемых операций — до нескольких десятков тысяч в секунду. Новая техника стала дешевле, расширив круг пользователей, что заставило задуматься над программной совместимостью.
В 1957 году в корпорации IBM под руководством Джона Бэкуса был создан первый универсальный язык программирования высокого уровня — Фортран (FORTRAN). Позже появились Алгол и Кобол.
Появились процессоры ввода-вывода, благодаря чему ЦП была освобождена от управления этими операциями. Для эффективного управления ресурсами ЭВМ стали использоваться операционные системы (ОС).
Именно в этот период университеты ввели обучение профессии специалиста по информатике.
Высокая сложность
Для компьютеров пятого поколения характерны очень сложные компьютеры, в которых пользователю не нужны навыки программирования. Они решают очень сложные задачи, помогая в принятии решений.
Его цель - решать очень сложные задачи, которые требуют большого ума и опыта при решении людьми.
Microsoft Cortana
Это персональный помощник для Windows 10 и Windows Phone 8.1, помогающий пользователям задавать вопросы, назначать встречи и находить места назначения.
Он доступен на нескольких языках. Другими примерами виртуальных помощников являются Siri от Apple на iPhone, Google Now для Android и Braina.
Признаки ЭВМ
Ключевым принципиальным критерием отнесения вычислительного устройства к категории ЭВМ, или компьютера, эксперты называют программируемость. Этим соответствующего типа машины, в частности, отличаются от калькуляторов, какими бы мощными последние ни являлись. Даже если речь идет о программировании на очень низком уровне, когда используются "нули и единицы" - критерий в силе. Соответственно, как только были изобретены машины, быть может, по внешним признакам сильно схожие с калькуляторами, но которые можно было программировать - их стали именовать компьютерами.
Под термином "поколение ЭВМ" понимают, как правило, принадлежность компьютера к конкретной технологической формации. То есть, той базе аппаратных решений, на основе которой ЭВМ работает. При этом, исходя из критериев, предлагаемых IT-экспертами, деление компьютеров на поколения далеко не условное (хотя, конечно, есть и переходные формы компьютеров, которые сложно однозначно отнести к какой-либо конкретной категории).
Завершив теоретический экскурс, мы можем начать изучать поколения ЭВМ. Таблица, что ниже, поможет нам ориентироваться в периодизации каждого.
Вторая половина 70 - начало 90-х
90-е - наше время
Далее мы рассмотрим технологические особенности компьютеров для каждой категории. Нами будет определена характеристика поколений ЭВМ. Таблица, что мы сейчас составили, будет дополнена другими, в которых будут соотнесены соответствующие категории и технологические параметры.
Отметим важный нюанс - нижеследующие рассуждения касаются, главным образом, эволюции компьютеров, которые сегодня принято относить к персональным. Есть совершенно иные классы ЭВМ - военные, промышленные. Есть так называемые "суперкомпьютеры". Их появление и развитие - отдельная тема.
Рекомендуемые компьютеры
Читайте также: