Что подразумевают под интеллектуальностью компьютеров
Интерес к когнитивным технологиям и искусственному интеллекту вырос, а венчурные инвестиции по этому направлению для развивающихся и коммерциализируемых продуктов превысили многомиллиардные суммы.
Многие компании инвестируют миллиарды на стартапы на когнитивные технологии и разумное поведение машин.
Пресса, подпитываемая огромными инвестициями утверждает, что интеллект компьютера начинает убивать рабочие места и скоро компьютеры будут умнее, чем люди, а некоторые ученые сравнивают интеллектуальные способности машин с угрозой для выживания человечества.
52. Физическое представление информации
Примеры кодов - почтовые индексы,
нотная запись музыки, телеграфный код
Морзе, цифровая запись программ для
ЭВМ (программирование в кодах),
помехозащитные коды в системах
передачи данных.
48. Физическое представление информации
• Физический процесс является
сигналом, если какая-либо присущая
ему физическая величина несет в себе
информацию.
19. Компьютеры третьего поколения
Интегральная микросхема
3 поколение (60 г.г.) - это
семейства машин с
единой архитектурой, т.е.
программно
совместимых.
Компьютер IBM—360
Элементная база интегральные схемы
(микросхемы или чипы)
59. Машинное слово
На ранних компьютерах размер
слова совпадал также с минимальным
размером адресуемой информации
(разрядностью данных, расположенных
по одному адресу); на современных
компьютерах минимальным
адресуемым блоком информации
обычно является байт, а слово состоит
из нескольких байтов.
21. Компьютеры третьего поколения
Примеры машин 3 поколения - семейства IBM360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ),
СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.
9. Компьютеры первого поколения
Быстродействие порядка 10-20 тыс.оп. в
секунду.
Программы составлялись на языке
конкретной машины.
ЭВМ «Урал»
Математик - программист с пульта
управления вводил, отлаживал программы и
производил по ним счет.
Процесс отладки наиболее длительный.
Несмотря на ограниченность возможностей,
эти машины позволили выполнить
сложнейшие расчёты - прогноз погоды,
решения задач атомной энергетики и др.
32. Компьютеры пятого поколения
В настоящий момент термин "пятое поколение"
является неопределенным и применяется во
многих смыслах, например при описании систем
облачных вычислений или при создании систем
искусственного интеллекта.
37. Классификация ЭВМ
Персональные компьютеры (ПК) это микрокомпьютеры универсального
назначения, рассчитанные на одного
пользователя и управляемые одним
человеком.
20. Компьютеры третьего поколения
Машины 3 поколения имели развитые
операционные системы (ОС)
ОС обладали возможностями
мультипрограммирования, т.е.
одновременного выполнения нескольких
программ.
ОС стала брать на себя задачи управления
памятью, устройствами и ресурсами.
63. Машинное слово
На ранних компьютерах встречалась
разная длина слова.
В те времена компьютеры делились
на бизнес-ориентированные и научные.
26. Компьютеры четвёртого поколения
применение персональных компьютеров;
телекоммуникационная обработка данных;
компьютерные сети;
широкое применение систем управления базами данных
- СУБД;
элементы интеллектуального поведения систем
обработки данных и устройств и др.
44. Классификация ЭВМ
Производительность суперкомпьютеров свыше 100 мегафлопсов (1 мегафлопс миллион операций с плавающей точкой в
секунду).
Архитектура этих машин представляет
многопроцессорные и (или)
многомашинные комплексы, имеющие
общую память и общее поле внешних
устройств.
Различают суперкомпьютеры среднего
класса, класса выше среднего и переднего
края (high end).
24. Компьютеры четвёртого поколения
Четвёртое поколение — это
поколение компьютерной
техники, разработанное
после 1970 года, признаки
которого существуют до
сих пор.
37. Классификация ЭВМ
Персональные компьютеры (ПК) это микрокомпьютеры универсального
назначения, рассчитанные на одного
пользователя и управляемые одним
человеком.
31. Компьютеры пятого поколения
Начало разработок -1982, конец
разработок - 1992, стоимость
разработок - 57 млрд ¥ (порядка $500
млн.).
Программа закончилась провалом,
так как не опиралась на четкие
научные методики и даже её
промежуточные цели оказались
недостижимы в технологическом
плане (из Википедии).
17. Компьютеры второго поколения
Машинам 2 поколения была
свойственна программная
несовместимость, которая
затрудняла организацию
крупных информационных
систем (ИС).
В середине 60-х годов
наметился переход к
созданию компьютеров,
программно совместимых
и построенных на
микроэлектронной
технологической базе.
26. Компьютеры четвёртого поколения
применение персональных компьютеров;
телекоммуникационная обработка данных;
компьютерные сети;
широкое применение систем управления базами данных
- СУБД;
элементы интеллектуального поведения систем
обработки данных и устройств и др.
52. Физическое представление информации
Примеры кодов - почтовые индексы,
нотная запись музыки, телеграфный код
Морзе, цифровая запись программ для
ЭВМ (программирование в кодах),
помехозащитные коды в системах
передачи данных.
58. Машинное слово
Машинное слово — машиннозависимая и платформозависимая
величина, измеряемая в битах или
байтах, равная разрядности регистров
процессора и/или разрядности шины
данных (обычно некоторая степень
двойки).
66. Машинное слово
Так как модули памяти в ранних
компьютерах стоили дорого, выбор
размера слова напрямую отражался как
на точности вычислений, которые мог
выдавать компьютер, так и на его
стоимости.
49. Физическое представление информации
• Дискретная информация
представляется: числами (как
цифровая), символами некоторого
алфавита (символьная), графическими
схемами и чертежами (графическая).
65. Машинное слово
В научных вычислениях наиболее
часто проводятся операции с
вещественными числами, и точность
вычислений с большим количеством
знаков после запятой очень важна.
50. Физическое представление информации
Информацию обо всем окружающем
человека мире можно представить в
дискретной форме с использованием
алфавита, состоящего только из двух
символов (т.е. с использованием
двоичной цифровой формы).
Искусственный интеллект и разум в технологиях
- IBM вложил более $1 млрд и продолжает коммерциализацию суперкомпьютера ориентированного на познавательно-аналитическую деятельность;
- Google сделал значительные инвестиции в робототехнику, в беспилотные автомобили и в компании машинного обучения;
- Facebook создал лабораторию искусственного интеллекта с целью привлечения крупных достижений в этой области;
- исследователи в Оксфордском университете опубликовали результаты исследований, что по их оценкам порядка 50 процентов общей занятости в США под угрозой риска автоматизации по познавательным задачам;
- Нью-Йорк таймс утверждает, что цифровые технологии и искусственный интеллект принесли огромные позитивные изменения, но и риск значительных негативных последствий, включая массовую безработицу;
- отдельные ученые Силиконовой долины утверждают, что в будущем разумное поведение машин потенциально более опасно, чем ядерное оружие;
- известный физик-теоретик Стивен Хокинг сказал, что искусственный интеллект опасен и должен иметь «предохранительные рычаги», чтобы избежать рисков.
39. Классификация ЭВМ
Мейнфрейм (mainframe) —
высокопроизводительный компьютер со
значительным объемом оперативной и
внешней памяти, чаще
многопроцессорный.
25. Компьютеры четвёртого поколения
Отличие от 3 поколения - эффективное
использование современных высокоуровневых
языков и упрощение процесса программирования
для конечного пользователя.
Элементная база - интегральные схемы
Наличие быстродействующих запоминающих
устройств с произвольной выборкой ёмкостью в
десятки мега (гига, тера) байт.
12. Компьютеры второго поколения
Второе поколение - 1955-65 гг.
Элементная база - электронные лампы, так и
транзисторные логические элементы.
58. Машинное слово
Машинное слово — машиннозависимая и платформозависимая
величина, измеряемая в битах или
байтах, равная разрядности регистров
процессора и/или разрядности шины
данных (обычно некоторая степень
двойки).
46. Физическое представление информации
47. Физическое представление информации
Информация может существовать
либо в непрерывной (аналоговой), либо
в дискретной (цифровой) формах.
В качестве носителей информации
могут использоваться разнообразные
физические величины (для непрерывной
информации - непрерывные физические
величины, для дискретной - дискретные).
Ход урока
1. По каким критериям классифицируются компьютеры?
по этапам развития (по поколениям);
по архитектуре;
по производительности;
по условиям эксплуатации;
по количеству процессоров;
по потребительским свойствам
Рисунок 1
Компьютеры на электронных лампах. Компьютеры на основе электронных ламп появились в 40-х годах XX века. Первая электронная лампа - вакуумный диод - была построена Флемингом лишь в 1904 году, хотя эффект прохождения электрического тока через вакуум был открыт Эдисоном в 1883 году. Вскоре Ли де Форрест изобретает вакуумный триод - лампу с тремя электродами, затем появляется газонаполненная электронная лампа - тиратрон, пятиэлектродная лампа - пентод и т. д. До 30-х годов электронные вакуумные и газонаполненные лампы использовались главным образом в радиотехнике. Но в 1931 году англичанин Винни-Вильямс построил (для нужд экспериментальной физики) тиратронный счетчик электрических импульсов, открыв тем самым новую область применения электронных ламп. Электронный счетчик состоит из ряда триггеров. Триггер, изобретенный М. А. Бонч- Бруевичем (1918) и - независимо - американцами У. Икклзом и Ф. Джорданом (1919), содержит 2 лампы и в каждый момент может находиться в одном из двух устойчивых состояний; он представляет собой электронное реле. Подобно электромеханическому, оно может быть использовано для хранения одной двоичной цифры.
Использование электронной лампы в качестве основного элемента ЭВМ создавало множество проблем. Из-за того, что высота стеклянной лампы 7 см, машины были огромных размеров. Каждые 7-8 мин. одна из ламп выходила из строя, а так как в компьютере их было 15 - 20 тысяч, то для поиска и замены поврежденной лампы требовалось очень много времени. Кроме того, они выделяли огромное количество тепла, и для эксплуатации "современного" компьютера того времени требовались специальные системы охлаждения.
Чтобы разобраться в запутанных схемах огромного компьютера, нужны были целые бригады инженеров. Устройств ввода в этих компьютерах не было, поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штеккера с нужным гнездом.
Примерами машин I-го поколения могут служить Mark 1, ENIAC, EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator). Первая машина с хранимой программой UNIVAC (Universal Automatic Computer). Первый экземпляр Юнивака был передан в Бюро переписи населения США. Позднее было создано много разных моделей Юнивака, которые нашли применение в различных сферах деятельности. Таким образом, Юнивак стал первым серийным компьютером. Кроме того, это был первый компьютер, где вместо перфокарт использовалась магнитная лента.
Рисунок 2
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer).
Считается первым универсальным электронным компьютером. Создан в 1945 -1946 гг. в Высшем техническом училище Пенсильванского университета группой под руководством Д. Мочли (John Mauchly) и П. Эккерта (Presper Eckert). Предназначался для вычисления баллистических таблиц для нужд артиллерии.
ENIAC состоял из 17468 электронных ламп и соединительных проводов, смонтированных на 40 панелях в комнате площадью 9х15 квадратных метров (масса - 30 т., энергопотребление - 150 кВт).
Возможности ENIAC: тактовая частота - 100 кГц, время выполнения операции сложения - 0.2 мс, время выполнения операции умножения - 2.8 мс., емкость внутреннего запоминающего устройства - 20 десятизначных чисел.
Каждое изменение программы ENIAC требовало переключения сотен кабелей и установку в нужное положение приблизительно 6 тыс. переключателей, на что уходило два дня кропотливой ручной работы
В новой машине EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer, демонстрация - 1947 г.) Д. Мочли и П. Эккерт в качестве внутренней памяти предложили использовать ртутные линии задержки для увеличения объема внутренней памяти, а также ориентироваться на работу с двоичными числами, что позволяло упростить конструкцию арифметического устройства.
Автором этой программы была офицер ВМФ США Г. Хоппер (Grace Hopper), которая назвала ее компилятором (compiler).
Рисунок 4
Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов были созданы более компактные внешние устройства, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник (!!) и стоимостью всего 20 тыс. долларов (!!) . Созданию транзистора предшествовала упорная, почти 10-летняя работа, которую еще в 1938 году начал физик теоретик Уильям Шокли. Применение транзисторов в качестве основного элемента в ЭВМ привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и к повышению их надежности. И все-таки самой удивительной способностью транзистора является то, что он один способен трудиться за 40 электронных ламп и при этом работать с большей скоростью, выделять очень мало тепла и почти не потреблять электроэнергию. Одновременно с процессом замены электронных ламп транзисторами совершенствовались методы хранения информации. Увеличился объем памяти, а магнитную ленту, впервые примененную в ЭВМ Юнивак, начали использовать как для ввода, так и для вывода информации. А в середине 60-х годов получило распространение хранение информации на дисках. Большие достижения в архитектуре компьютеров позволило достичь быстродействия в миллион операций в секунду! Примерами транзисторных компьютеров могут послужить "Стретч" (Англия), "Атлас" (США). В то время СССР шел в ногу со временем и выпускал ЭВМ мирового уровня (например "БЭСМ-6").
Коммерческий успех UNIVAC послужил толчком технологической революции, которая основывалась на прогрессе в разработке быстродействующей электроники и непрерывном совершенствовании языка общения человека с машиной.
UNIVAC (Universal Automatic Computer) был разработан в период 1946-1951 гг. и перво-начально предназначался для Национального бюро переписи населения США. Этот компьютер имел объем запоминающего устройства - 1000 72-битных слов, время сложения - 120 мкс, время умножения - 1800 мкс.
UNIVAC был оснащен программой-компоновщиком, который по заданному идентифи-катору осуществлял выборку нужной подпрограммы из специальной библиотеки.
Интегральные схемы. Подобно тому, как появление транзисторов привело к созданию второго поколения компьютеров, появление интегральных схем ознаменовало собой новый этап в развитии вычислительной техники - рождение машин третьего поколения. Интегральная схема, которую также называют кристаллом, представляет собой миниатюрную электронную схему, вытравленную на поверхности кремниевого кристалла площадью около 10 мм 2 .
Первые интегральные схемы (ИС) появились в 1964 году. Сначала они использовались только в космической и военной технике. Сейчас же их можно обнаружить где угодно, включая автомобили и бытовые приборы. Что же касается компьютеров, то без интегральных схем они просто немыслимы!
Появление ИС означало подлинную революцию в вычислительной технике. Ведь она одна способна заменить тысячи транзисторов, каждый из которых, в свою очередь, уже заменил 40 электронных ламп. Другими словами, один крошечный кристалл обладает такими же вычислительными возможностями, как и 30-тонный Эниак! Быстродействие ЭВМ третьего поколения возросло в 100 раз, а габариты значительно уменьшились.
Ко всем достоинствам ЭВМ третьего поколения добавилось еще и то, что их производство оказалось дешевле, чем производство машин второго поколения. Благодаря этому, многие организации смогли приобрести и освоить такие машины. А это, в свою очередь, привело к росту спроса на универсальные ЭВМ, предназначенные для решения самых различных задач. Большинство созданных до этого ЭВМ являлись специализированными машинами, на которых можно было решать задачи какого-то одного типа
Большие интегральные схемы. Вы уже знаете, что электромеханические детали счетных машин уступили место электронным лампам, которые, в свою очередь, уступили место транзисторам, а последние - интегральным схемам. Могло создастся впечатление, что технические возможности ЭВМ исчерпаны. В самом деле, что же можно еще придумать?
Чтобы получить ответ на этот вопрос, давайте вернемся к началу 70-х годов. Именно в это время была предпринята попытка выяснить, можно ли на одном кристалле разместить больше одной интегральной схемы. Оказалось, можно! Развитие микроэлектроники привело к созданию возможности размещать на одном-единственном кристалле тысячи интегральных схем. Так, уже в 1980 году, центральный процессор небольшого компьютера оказалось возможным разместить на кристалле площадью всего в четверть квадратного дюйма (1,61 см 2 ). Началась эпоха микрокомпьютеров.
Каково же быстродействие современной микроЭВМ? Оно в 10 раз превышает быстродействие ЭВМ третьего поколения на интегральных схемах, в 1000 раз - быстродействие ЭВМ второго поколения на транзисторах и в 100000 раз - быстродействие ЭВМ первого поколения на электронных лампах.
К тому же, почти 40 лет назад компьютеры типа Юнивак стоили около 2,5 млн. долларов. Сегодня ЭВМ со значительно большим быстродействием, более широкими возможностями, более высокой надежностью, существенно меньшими габаритами и более простая в эксплуатации стоит примерно 2000 долларов. Каждые 2 года стоимость ЭВМ снижается примерно в 2 раза.
Очень большую роль в развитии компьютеров сыграли две ныне гигантские фирмы: Microsoft® и Intel®. Первая из них очень сильно повлияла на развитие программного обеспечения для компьютеров, вторая же стала известна благодаря выпускаемым ею лучшим микропроцессорам.
- Развитие идет также по пути "интеллектуализации" компьютеров, устранения барьера между человеком и компьютером. Компьютеры будут способны воспринимать информацию с рукописного или печатного текста, с бланков, с человеческого голоса, узнавать пользователя по голосу, осуществлять перевод с одного языка на другой.
- В компьютерах пятого поколения произойдёт качественный переход от обработки данных к обработке знаний.
- Архитектура компьютеров будущего поколения будет содержать два основных блока. Один из них - это традиционный компьютер. Но теперь он лишён связи с пользователем. Эту связь осуществляет блок, называемый термином "интеллектуальный интерфейс". Его задача - понять текст, написанный на естественном языке и содержащий условие задачи, и перевести его в работающую программу для компьютера.
- Будет также решаться проблема децентрализации вычислений с помощью компьютерных сетей; как больших, находящихся на значительном расстоянии друг от друга, так и миниатюрных компьютеров, размещённых на одном кристалле полупроводника.
2. На чем основана классификация по поколениям?
И учащимся предлагается обучающий тест, где они еще раз смогут повторить материал урока.
Рабинович З. Л. Институт Кибернетики НАН Украины, г. Киев, Украина.
Интеллектуализация ЭВМ в историческом аспекте.
Для массового использования ЭВМ в рамках высокоавтоматизированных технологий и решения на них самых разнообразных задач проблема интеллектуализации ЭВМ, пожалуй, выступает сейчас на главное место. Вместе с тем, продвижения в интеллектуализации ЭВМ должны гармонично совмещаться и с обеспечением соответственно высокой производительности (пример чего демонстрируется в докладе на данной конференции, посвященном интеллектуальным решающим машинам ИРМ).
Сказанное означает эффективное сочетание НСI (Нuman-computer interaction) с НРС (Нigh-performance computing), причем интеллектуализация ЭВМ, будучи акцентированной именно на первый аспект, при надлежащем подходе вполне удовлетворяет и второму аспекту. Можно вспомнить наиболее значительные вехи на пути интеллектуализации ЭВМ, которая на первых порах выражалась лишь как некоторое преодоление семантического разрыва между входными языками высокого уровня (ЯВУ) и внутренними(машинными) языками ЭВМ. К таким вехам , в частности, из первых практических разработок относятся микропрограмные машины семейства МИР (входной ЯВУ ?? Аналитик??) [1], IBM System/360 (входной ЯВУ “Эйлер”)[2] и др. выпускаемые еще в 60-е годах.
Данные разработки относились к области так называемых малых ЭВМ, для которых преимущества реализации ЯВУ были совершенно очевидными. Что же касается универсальных ЭВМ, то это ставилось под большое сомнение- главным образом из-за усложнения структуры машины и опасений уменьшения при этом их производительности (в малых ЭВМ за счет микропрограммирования такого существенного усложнения не было), сказывался здесь и определенный консерватизм программистов виртуозов, в совершенстве овладевших искусством программирования в машинных кодах. Массовое же использование ЭВМ так называемыми конечными непрофессиональными пользователями еще в то время не стало проблемой первой актуальности. Указанные опасения получили отражение и в прогнозных зарубежных статьях, где, указывались предполагаемые сроки совершенствования архитектур ЭВМ в части например, аппаратной поддержки операционных систем, а что касается реализации ЯВУ, то таким сроком был ??вопросительный знак?? c примечанием , что для этого еще отсутствует надлежащая элементная база, хоть заманчивость такой реализации уже полностью признавалась. И в Институте было решено под научным руководством В.M. Глушкова выполнить экспериментальную разработку высокопроизводительной ЭВМ с реализацией алголоподобного внутреннего языка, расширенного включением в него развитых системных средств, символьных и строчных операций и т.п. В основе этой разработки было положено авторское свидетельство на ЭВМ со структурной интерпретацией ЯВУ с приоритетом 1962 года — первое в СССР на машины такого класса [3]. Не будучи построенной по объективным причинам ЭВМ “Украина” вместе с тем, именно в части своей разработки, исследованной и выверенной на уровне технического проекта и подверженной тщательному обсуждению в Союзном масштабе, оказала заметное влияние на развитие высокопроизводительной отечественной вычислительной техники, наиболее значительным примером чего является использование структурной интерпретации ЯВУ в качестве одного из двух фундаментальных принципов построения первой советской супер-ЭВМ МВК“Эльбрус” [4](другой принцип — архитектура процессоров БЭСМ-6.)
Исследования, предшествующие разработкам “МИР” и “Украины” и опыт этих разработок привели к научному обоснованию указанной линии интеллектуального развития ЭВМ, изложенному в монографии “Вычислительные машины с развитыми системами интерпретации” (В.М.Глушков и др.[5]), в которой наряду с собственно данным развитием рассматривались и общетеоретические вопросы построения и проектирования алгоритмических структур и архитектур ЭВМ с их внутренним математическим обеспечением [1].
Именно в этой монографии были впервые выдвинута глобальная проблема интеллектуализации ЭВМ, т.е. в более широком плане, чем лишь структурная реализация ЯВУ. Для этого следовало указать систему признаков, которые и придают машине “интеллектуальность”, без чего термин интеллектуализации произволен или иначе говоря бессмысленен. В качестве совокупности этих признаков и было введено понятие “машинный интеллект”, которое четко определяет значение, придаваемое обиходному выражению “внутренний интеллект ЭВМ”, обеспечиваемое ее собственным оборудованием, т.е. развитие МИ и означает интеллектуализацию ЭВМ, как соответствующее развитие ее архитектуры и структуры вместе с внутренним математическим обеспечением .
В краткой энциклопедической репрезентации (Энциклопедия кибернетики / Киев: УСЭ, 1972) МИ рассматривается как состоящий из трех главных аспектов:
- восприимчивости в языкам пользователей;
- реализации методов и средств обработки знаний как сложных структур данных (ССД);
- автоматизированной организации вычислительного процесса во взаимодействии с пользователями.
В целом МИ характеризует математические способности собственно машин, (как выразился академик Л. Н. Королев) и является таким образом “рамочным” понятием, обрамляющим и увязываемым между собой краеугольные, фундаментальные принципы ЭВМ. Удобство использования этого понятия наглядно продемонстрировано, например, в монографии [6] ((Машинный интеллект и новые информационные технологии / Гринченко Т.А., Стогний А.А.)
Заметим, что связь между понятием МИ и искусственного интеллекта (ИИ) заключается главным образом в том, что МИ является аппаратной поддержкой (hardware support) ИИ. Но в этом смысле значение МИ шире-поскольку он поддерживает решение любых задач, в том числе и традиционных вычислительных, облегчая, например, их подготовку, которая сама по себе в свете развитых информационных технологий является уже одной из типичных задач ИИ. Таким образом, МИ поддерживает ИИ, но его реализация охватывает внедрение методов ИИ в архитектуру машин, т. е. между ИИ и МИ существует “пушпульная” связь.
38. Классификация ЭВМ
Миникомпьютерами и
суперминикомпьютерами называются
машины, конструктивно выполненные в
одной стойке, т.е. (условно)
занимающие объём порядка половины
кубометра.
Сейчас компьютеры этого класса
вымирают, уступая место
микрокомпьютерам.
46. Физическое представление информации
51. Физическое представление информации
63. Машинное слово
На ранних компьютерах встречалась
разная длина слова.
В те времена компьютеры делились
на бизнес-ориентированные и научные.
60. Машинное слово
Машинное слово определяет
следующие характеристики аппаратной
платформы:
• разрядность данных,
обрабатываемых процессором;
• разрядность адресуемых данных
(разрядность шины данных);
29. Компьютеры пятого поколения
В компьютерах 5 поколения в
соответствии с идеологией развития
компьютерных технологий после 4-го
поколения, построенного на
сверхбольших интегральных схемах,
ожидалось создание систем
ориентированных на распределенные
вычисления.
Считалось что пятое
поколение станет базой для
создания устройств,
способных к имитации
мышления.
8. Компьютеры первого поколения
Небольшой набор команд, упрощённая
схема АЛУ и УУ, ПО практически
отсутствовало.
Показатели объема оперативной
памяти и быстродействия низкимие.
Эниак 1
Для ввода-вывода использовались
перфоленты, перфокарты, магнитные
ленты и печатающие устройства.
68. Машинное слово
В 1950-х — 1960-х годах во многих
компьютерах, производимых в США,
длина слова была кратна шести битам,
поскольку там использовалась
шестибитная кодировка.
Для представления всех цифр и букв
английского алфавита достаточно было 6-бит: 64
возможных комбинации позволяли закодировать 32
буквы (в верхнем регистре), 10 цифр и
достаточное количество символов пунктуации.
59. Машинное слово
На ранних компьютерах размер
слова совпадал также с минимальным
размером адресуемой информации
(разрядностью данных, расположенных
по одному адресу); на современных
компьютерах минимальным
адресуемым блоком информации
обычно является байт, а слово состоит
из нескольких байтов.
48. Физическое представление информации
• Физический процесс является
сигналом, если какая-либо присущая
ему физическая величина несет в себе
информацию.
60. Машинное слово
Машинное слово определяет
следующие характеристики аппаратной
платформы:
• разрядность данных,
обрабатываемых процессором;
• разрядность адресуемых данных
(разрядность шины данных);
69. Машинное слово
Первой машиной, в которой
появилось 64-битное слово, стал
суперкомпьютер Cray-1 (1974 г.), т.к. к
тому времени требования к точности
вещественных чисел при проведении
научных вычислений возросли.
17. Компьютеры второго поколения
Машинам 2 поколения была
свойственна программная
несовместимость, которая
затрудняла организацию
крупных информационных
систем (ИС).
В середине 60-х годов
наметился переход к
созданию компьютеров,
программно совместимых
и построенных на
микроэлектронной
технологической базе.
67. Машинное слово
72. Машинное слово
Это приводит к неоднозначному
толкованию размера слова. Например,
на процессорах 80386 и их потомках
«словом» традиционно называют 16 бит
(2 байта), хотя эти процессоры могут
одновременно обрабатывать и более
крупные блоки данных.
14. Компьютеры второго поколения
Быстродействие - до сотен
тысяч операций в секунду,
БЭСМ-6
ёмкость памяти - несколько
десятков тысяч слов (байт).
ЕС -1022
66. Машинное слово
Так как модули памяти в ранних
компьютерах стоили дорого, выбор
размера слова напрямую отражался как
на точности вычислений, которые мог
выдавать компьютер, так и на его
стоимости.
64. Машинное слово
В бизнес-ориентированных
компьютерах, занимавшихся
экономическими и бухгалтерскими
расчетами, не требовалась высокая
точность вычислений, так как суммы
всегда округлялись лишь до двух
знаков после запятой.
36. Классификация ЭВМ
• Микрокомпьютеры - это компьютеры,
в которых центральный процессор
выполнен в виде микропроцессора.
• Разновидность микрокомпьютера микроконтроллер. Это основанное на
микропроцессоре специализированное
устройство, встраиваемое в систему
управления или технологическую
линию.
42. Классификация ЭВМ
Суперкомпьютер - вычислительная
машина (комплекс), значительно
превосходящая по своим техническим
параметрам большинство
существующих компьютеров.
16. Компьютеры второго поколения
Появились прообразы
операционных систем важнейшей части программного
обеспечения компьютера.
ОС является программным
расширением устройства
управления компьютера.
31. Компьютеры пятого поколения
Начало разработок -1982, конец
разработок - 1992, стоимость
разработок - 57 млрд ¥ (порядка $500
млн.).
Программа закончилась провалом,
так как не опиралась на четкие
научные методики и даже её
промежуточные цели оказались
недостижимы в технологическом
плане (из Википедии).
36. Классификация ЭВМ
• Микрокомпьютеры - это компьютеры,
в которых центральный процессор
выполнен в виде микропроцессора.
• Разновидность микрокомпьютера микроконтроллер. Это основанное на
микропроцессоре специализированное
устройство, встраиваемое в систему
управления или технологическую
линию.
73. Машинное слово
3.12. Вопросы для самоконтроля
3.7. Какую основную проблему перед разработчиками и пользователями выдвинул опыт эксплуатации
компьютеров первого поколения?
3.8. Какая элементная база характерна для второго поколения компьютеров?
3.10. На какой элементной базе конструируются машины третьего поколения?
3.11. Из каких основных этапов состоит процесс изготовления микросхем?
3.12. Для каких поколений компьютеров характерно широкое использование интегральных схем?
3.13. Какое быстродействие характерно для машин четвёртого поколения?
3.14. Что подразумевают под "интеллектуальностью" компьютеров?
3.15. Какую задачу должен решать "интеллектуальный интерфейс" в машинах пятого поколения?
3.16. Какими особенностями должны обладать промышленные компьютеры?
3.17. Что такое операторский ком пьютерный интерфейс?
3.18. По каким основным признакам можно отличить мэйнфреймы от других современных компьютеров?
3.19. На какое количество пользователей рассчитаны мэйнфреймы?
3.20. Какие идеи лежат в основе архитектуры суперкомпьютеров?
3.21. На каких типах задач максимально реализуются возможности суперкомпьютеров?
3.22. Какие свойства и конструктивные особенности отличают векторные процессоры?
3.23. Назовите основные характеристики какого-либо суперкомпьютера.
3.24. Что означают в переводе на русский язык названия Laptop, Notebook, Palmtop?
3.25. Как в Palmtop компенсируется отсутствие накопителей на дисках?
7. Компьютеры первого поколения
43. Классификация ЭВМ
Современные суперкомпьютеры
представляют собой большое число
высокопроизводительных серверных
компьютеров, соединённых друг с
другом локальной высокоскоростной
магистралью для достижения
максимальной производительности, для
этого применяются принципы
распараллеливания (распределения)
вычислительной задачи.
16. Компьютеры второго поколения
Появились прообразы
операционных систем важнейшей части программного
обеспечения компьютера.
ОС является программным
расширением устройства
управления компьютера.
51. Физическое представление информации
7. Компьютеры первого поколения
70. Машинное слово
19. Компьютеры третьего поколения
Интегральная микросхема
3 поколение (60 г.г.) - это
семейства машин с
единой архитектурой, т.е.
программно
совместимых.
Компьютер IBM—360
Элементная база интегральные схемы
(микросхемы или чипы)
53. Физическое представление информации
Информация уничтожает
неопределенность знаний об
окружающем мире.
Степень неопределенности принято
характеризовать с помощью понятия
"вероятность".
24. Компьютеры четвёртого поколения
Четвёртое поколение — это
поколение компьютерной
техники, разработанное
после 1970 года, признаки
которого существуют до
сих пор.
43. Классификация ЭВМ
Современные суперкомпьютеры
представляют собой большое число
высокопроизводительных серверных
компьютеров, соединённых друг с
другом локальной высокоскоростной
магистралью для достижения
максимальной производительности, для
этого применяются принципы
распараллеливания (распределения)
вычислительной задачи.
15. Компьютеры второго поколения
Разработаны так
называемые языки
высокого уровня,
позволяющие
описывать всю
последовательность
вычислительных
действий в наглядном,
легко воспринимаемом
виде.
65. Машинное слово
В научных вычислениях наиболее
часто проводятся операции с
вещественными числами, и точность
вычислений с большим количеством
знаков после запятой очень важна.
71. Машинное слово
На ранних компьютерах слово было
минимально адресуемой ячейкой
памяти; сейчас минимально
адресуемой ячейкой памяти является
байт, а слово состоит из нескольких
байтов.
54. Физическое представление информации
Если событие никогда не может
произойти, его вероятность считается
равной 0, а если событие происходит
всегда, его вероятность равна 1.
14. Компьютеры второго поколения
Быстродействие - до сотен
тысяч операций в секунду,
БЭСМ-6
ёмкость памяти - несколько
десятков тысяч слов (байт).
ЕС -1022
68. Машинное слово
В 1950-х — 1960-х годах во многих
компьютерах, производимых в США,
длина слова была кратна шести битам,
поскольку там использовалась
шестибитная кодировка.
Для представления всех цифр и букв
английского алфавита достаточно было 6-бит: 64
возможных комбинации позволяли закодировать 32
буквы (в верхнем регистре), 10 цифр и
достаточное количество символов пунктуации.
61. Машинное слово
• максимальное значение беззнакового
целого типа, напрямую
поддерживаемого процессором: если
результат арифметической операции
превосходит это значение, то
происходит переполнение;
• максимальный объём оперативной
памяти, напрямую адресуемой
процессором.
12. Компьютеры второго поколения
Второе поколение - 1955-65 гг.
Элементная база - электронные лампы, так и
транзисторные логические элементы.
73. Машинное слово
3.12. Вопросы для самоконтроля
3.7. Какую основную проблему перед разработчиками и пользователями выдвинул опыт эксплуатации
компьютеров первого поколения?
3.8. Какая элементная база характерна для второго поколения компьютеров?
3.10. На какой элементной базе конструируются машины третьего поколения?
3.11. Из каких основных этапов состоит процесс изготовления микросхем?
3.12. Для каких поколений компьютеров характерно широкое использование интегральных схем?
3.13. Какое быстродействие характерно для машин четвёртого поколения?
3.14. Что подразумевают под "интеллектуальностью" компьютеров?
3.15. Какую задачу должен решать "интеллектуальный интерфейс" в машинах пятого поколения?
3.16. Какими особенностями должны обладать промышленные компьютеры?
3.17. Что такое операторский ком пьютерный интерфейс?
3.18. По каким основным признакам можно отличить мэйнфреймы от других современных компьютеров?
3.19. На какое количество пользователей рассчитаны мэйнфреймы?
3.20. Какие идеи лежат в основе архитектуры суперкомпьютеров?
3.21. На каких типах задач максимально реализуются возможности суперкомпьютеров?
3.22. Какие свойства и конструктивные особенности отличают векторные процессоры?
3.23. Назовите основные характеристики какого-либо суперкомпьютера.
3.24. Что означают в переводе на русский язык названия Laptop, Notebook, Palmtop?
3.25. Как в Palmtop компенсируется отсутствие накопителей на дисках?
Четких границ между классами компьютеров
не существует.
По мере совершенствования структур и
технологии производства, появляются новые
классы компьютеров, границы существующих
классов существенно изменяются.
38. Классификация ЭВМ
Миникомпьютерами и
суперминикомпьютерами называются
машины, конструктивно выполненные в
одной стойке, т.е. (условно)
занимающие объём порядка половины
кубометра.
Сейчас компьютеры этого класса
вымирают, уступая место
микрокомпьютерам.
27. Компьютеры четвёртого поколения
39. Классификация ЭВМ
Мейнфрейм (mainframe) —
высокопроизводительный компьютер со
значительным объемом оперативной и
внешней памяти, чаще
многопроцессорный.
47. Физическое представление информации
Информация может существовать
либо в непрерывной (аналоговой), либо
в дискретной (цифровой) формах.
В качестве носителей информации
могут использоваться разнообразные
физические величины (для непрерывной
информации - непрерывные физические
величины, для дискретной - дискретные).
40. Классификация ЭВМ
Мейнфрейм, как правило,выполняет
функции главного компьютера
вычислительного центра (сервера) в
развитых локальных вычислительных
сетях с большим числом клиентов
(например, локальные сети больших
организаций, фирм, учебных заведений;
международные платежные системы).
8. Компьютеры первого поколения
Небольшой набор команд, упрощённая
схема АЛУ и УУ, ПО практически
отсутствовало.
Показатели объема оперативной
памяти и быстродействия низкимие.
Эниак 1
Для ввода-вывода использовались
перфоленты, перфокарты, магнитные
ленты и печатающие устройства.
13. Компьютеры второго поколения
Оперативная память строилась
на магнитных сердечниках.
Для ввода-вывода, появились устройства
для работы с магнитными лентами,
магнитные барабаны и первые магнитные
диски.
67. Машинное слово
25. Компьютеры четвёртого поколения
Отличие от 3 поколения - эффективное
использование современных высокоуровневых
языков и упрощение процесса программирования
для конечного пользователя.
Элементная база - интегральные схемы
Наличие быстродействующих запоминающих
устройств с произвольной выборкой ёмкостью в
десятки мега (гига, тера) байт.
20. Компьютеры третьего поколения
Машины 3 поколения имели развитые
операционные системы (ОС)
ОС обладали возможностями
мультипрограммирования, т.е.
одновременного выполнения нескольких
программ.
ОС стала брать на себя задачи управления
памятью, устройствами и ресурсами.
55. Физическое представление информации
Для оценки количества информации
в технике чаще всего используется
формула Шеннона,
частный случай - когда все
состояния, в которых может находиться
объект, равновероятны, применяется
формула Хартли.
Развитие интеллектуальных способностей машин
Первые шаги в целях демистификации этого термина, изложение истории и описание некоторых из основных интеллектуальных систем и суть искусственного интеллекта лежащая в его основе.
Поле разумного поведения страдает от слишком размытого определения определений.
Искусственный интеллект — теория и разработка компьютерных систем, которые могут выполнять задачи, требующие человеческого интеллекта.
Суть искусственного интеллекта включает в себя такие задачи, как зрительное восприятие, распознавание речи, принятие решений в условиях неопределенности, обучение и перевод между языками. Определение позволяет нам сегодня обсуждать практическое применение достигающее окончательного понимания механизмов неврологической разведки. Набор задач, которые обычно требуют человеческого интеллекта может изменяться и делегироваться компьютерным системам, способным выполнять эти задачи. Таким образом, смысл «искусственный интеллект» развивается с течением времени.
Полезное определение искусственного интеллекта — теория и развитие компьютерных систем, способных выполнять задачи, которые обычно требуют человеческого интеллекта.
27. Компьютеры четвёртого поколения
71. Машинное слово
На ранних компьютерах слово было
минимально адресуемой ячейкой
памяти; сейчас минимально
адресуемой ячейкой памяти является
байт, а слово состоит из нескольких
байтов.
61. Машинное слово
• максимальное значение беззнакового
целого типа, напрямую
поддерживаемого процессором: если
результат арифметической операции
превосходит это значение, то
происходит переполнение;
• максимальный объём оперативной
памяти, напрямую адресуемой
процессором.
42. Классификация ЭВМ
Суперкомпьютер - вычислительная
машина (комплекс), значительно
превосходящая по своим техническим
параметрам большинство
существующих компьютеров.
21. Компьютеры третьего поколения
Примеры машин 3 поколения - семейства IBM360, IBM-370, ЕС ЭВМ (Единая система ЭВМ),
СМ ЭВМ (Семейство малых ЭВМ) и др.
54. Физическое представление информации
Если событие никогда не может
произойти, его вероятность считается
равной 0, а если событие происходит
всегда, его вероятность равна 1.
35. Классификация ЭВМ
По производительности и характеру
использования компьютеры можно
условно подразделить на:
микрокомпьютеры, в том числе —
персональные компьютеры;
миникомпьютеры;
мэйнфреймы (универсальные
компьютеры);
суперкомпьютеры.
53. Физическое представление информации
Информация уничтожает
неопределенность знаний об
окружающем мире.
Степень неопределенности принято
характеризовать с помощью понятия
"вероятность".
Системно-бионическое направление в интеллектуализации ЭВМ.
Развитие ИИ в его центральном направлении, а именно моделирование рассуждений (в решении задач анализа и синтеза) вызывает необходимость соответствующего развития и МИ, особенно в его когнитивном аспекте. И вполне естественным здесь является обращение к естественным механизмам мышления в смысле некоторого полезного их отражения в структурах ЭВМ. С такой целью и выработан у нас так называемый системно-бионический подход, который отличается от нейро-сетевого своей универсальностью и именно тем, что в нем производится спуск от мыслительных функций к реализующим их структурам, а не подъем от нижнего уровня структур к реализации уже ими этих функций. Такой подход аккумулирует оба кардинальных направления ИИ- логическое и когнитивное (бионическое), а также символические и коннекционистические методы представления механизмов мышления (включая процессы в них ) в виде концептуальных моделей, согласующихся с известными в нейрофизиологии и психологии фактами и дополненными необходимыми гипотезами, покрывающими “белые пятна”.
Основные главнейшие черты такой относительно простой концептуальной модели следующие (по публикации [11] :
- единая среда памяти и мыслительных процессов, происходящих в виде возбуждения в ней пространственных смысловых структур, ассоциативно связанных между собой;
- два уровня мышления-осознаваемое и интуитивное; первое-последовательное , определяется возбуждением “полных” структур, охватывающих всю иерархию рецепторных и символьных уровней среды (включая языковые ); второе-определяется произвольным распределением в среде возбуждением нейронных структур, передаваемым по ассоциативным связям;
- целенаправленное мышление как образование цепи причинно-следственных отношений, соединяющих модели исходной и целевой ситуаций, (объединенных понятие генератора проблемы-ГП);
- прохождение этого процесса как сочетание мышления на осознаваемом и интуитивном уровням и возникновение “неожиданного” результата(инсайта) как случайного замыкания цепи ГП);
- пошаговый характер творческого процесса, в которой чередуются участки с превалированием либо осознаваемого, либо интуитивного мышления-как соответственно рассуждений и догадок (впервые -по публикации).
Главное значение данной модели, пожалуй, познавательное — поскольку она объясняет множество нейро-психологических феноменов, но целесообразность и возможности некоторых технических воплощений ее особенностей, безусловно, имеются. К ним уже можно отнести “активную память” ИРМ(такие мультимикропроцессорные структуры В.М. Глушков называл “мозгоподобными” ), сочетание последовательной — на высшем уровне и распределенной — на низшем уровне обработки информации в машине, возможность осуществления распараллельного поиска решений в достижении целевой ситуации и др.
С данной моделью хорошо согласуется и подход Хинтона к построению творческого процесса, как последовательности “рациональных” и “интуитивных”выводов 12] и относительно недавние представления об автоматизации творческих процессов из которых назовем отраженные в монографиях [13], [14].
А в общем же развитие МИ в данном системно-бионическом направлении можно считать дальней хоть и реальной перспективой.
Четких границ между классами компьютеров
не существует.
По мере совершенствования структур и
технологии производства, появляются новые
классы компьютеров, границы существующих
классов существенно изменяются.
70. Машинное слово
50. Физическое представление информации
Информацию обо всем окружающем
человека мире можно представить в
дискретной форме с использованием
алфавита, состоящего только из двух
символов (т.е. с использованием
двоичной цифровой формы).
34. Классификация ЭВМ
22. Компьютеры третьего поколения
Быстродействие машин
изменяется от
нескольких десятков
тысяч до миллионов
операций в секунду.
Ёмкость оперативной
памяти достигает
нескольких сотен тысяч
слов.
41. Классификация ЭВМ
Мейнфреймы условно относятся к
классу больших миникомпьютеров.
Первоначально (в 1950-х)
мейнфреймом («главной стойкой»)
называлась металлическая стойка с
центральным процессором. Сегодня
термин часто используется как синоним
большого компьютера.
69. Машинное слово
Первой машиной, в которой
появилось 64-битное слово, стал
суперкомпьютер Cray-1 (1974 г.), т.к. к
тому времени требования к точности
вещественных чисел при проведении
научных вычислений возросли.
29. Компьютеры пятого поколения
В компьютерах 5 поколения в
соответствии с идеологией развития
компьютерных технологий после 4-го
поколения, построенного на
сверхбольших интегральных схемах,
ожидалось создание систем
ориентированных на распределенные
вычисления.
Считалось что пятое
поколение станет базой для
создания устройств,
способных к имитации
мышления.
41. Классификация ЭВМ
Мейнфреймы условно относятся к
классу больших миникомпьютеров.
Первоначально (в 1950-х)
мейнфреймом («главной стойкой»)
называлась металлическая стойка с
центральным процессором. Сегодня
термин часто используется как синоним
большого компьютера.
49. Физическое представление информации
• Дискретная информация
представляется: числами (как
цифровая), символами некоторого
алфавита (символьная), графическими
схемами и чертежами (графическая).
40. Классификация ЭВМ
Мейнфрейм, как правило,выполняет
функции главного компьютера
вычислительного центра (сервера) в
развитых локальных вычислительных
сетях с большим числом клиентов
(например, локальные сети больших
организаций, фирм, учебных заведений;
международные платежные системы).
44. Классификация ЭВМ
Производительность суперкомпьютеров свыше 100 мегафлопсов (1 мегафлопс миллион операций с плавающей точкой в
секунду).
Архитектура этих машин представляет
многопроцессорные и (или)
многомашинные комплексы, имеющие
общую память и общее поле внешних
устройств.
Различают суперкомпьютеры среднего
класса, класса выше среднего и переднего
края (high end).
15. Компьютеры второго поколения
Разработаны так
называемые языки
высокого уровня,
позволяющие
описывать всю
последовательность
вычислительных
действий в наглядном,
легко воспринимаемом
виде.
56. Физическое представление информации
30. Компьютеры пятого поколения
Правительственная программа Японии по
развитию компьютерной индустрии и
искусственного интеллекта была предпринята в
1980-е годы.
Целью программы было создание «эпохального
компьютера» с производительностью
суперкомпьютера и мощными функциями
искусственного интеллекта.
55. Физическое представление информации
Для оценки количества информации
в технике чаще всего используется
формула Шеннона,
частный случай - когда все
состояния, в которых может находиться
объект, равновероятны, применяется
формула Хартли.
35. Классификация ЭВМ
По производительности и характеру
использования компьютеры можно
условно подразделить на:
микрокомпьютеры, в том числе —
персональные компьютеры;
миникомпьютеры;
мэйнфреймы (универсальные
компьютеры);
суперкомпьютеры.
72. Машинное слово
Это приводит к неоднозначному
толкованию размера слова. Например,
на процессорах 80386 и их потомках
«словом» традиционно называют 16 бит
(2 байта), хотя эти процессоры могут
одновременно обрабатывать и более
крупные блоки данных.
13. Компьютеры второго поколения
Оперативная память строилась
на магнитных сердечниках.
Для ввода-вывода, появились устройства
для работы с магнитными лентами,
магнитные барабаны и первые магнитные
диски.
34. Классификация ЭВМ
Развитие МИ — ближайшие перспективы.
Развитие МИ отчетливо характеризуется в его трех приведенных главных аспектах, которые удобно называть соответственно языковым, когнитивным и обрабатывающим[7] .
В языковом аспекте — это с учетом тенденций современного развития языков программирования и методов организации вычислительного процесса дальнейшее повышение программного уровня и развитие системных средств внутреннего языка с приданием ему в целом объектно-ориентированного стиля.
В когнитивном аспекте — это структурная поддержка работ со знаниями, как со сложными структурами данных (ССД) — причем с использованием логических и когнитивных построений в знаниях и различных их функциональных назначений — в качестве денотатов и конотатов (обрабатываемых и управляющих знаний ).
В обрабатывающем аспекте — это повышение уровня структурной автоматизации вычислительного процесса, как в режиме подготовки задач, так и в решении текущей интерпретации всего потока заданий и динамического управления их выполнением.
В первом и втором аспектах МИ главным образом наделен на поддержку НСI, в третьем же аспекте главным его назначением уже является обеспечение НРС в целом этот фактор приобретает особое значение в условиях применения высокопроизводительной распределенной обработки информации на основе параллельных архитектур, избавляя при этом пользователей от необходимости детального планирования и организации параллельнных процессов, и обеспечивая эффективность их прохождения.
Развитие МИ во всех трех указанных аспектах настолько характерно и взаимозависимо, что требует общих и нетривиальных решений, отражающих взаимное согласование между ними и проводящих к созданию ЭВМ нового класса. Так , например, в монографии “Языки программирования и схемотехника СБИС” (Фути К. , Судзуки Н. [8]) ЭВМ сочетающие реализацию ЯВУ в качестве внутреннего языка и распределенную обработку информации назывались машинами будущего. Именно к такого рода машинам, да еще с развитой поддержкой работы со знаниями и относится упоминавшаяся ЭВМ “ИРМ”, как машина нового класса — интеллетуальных решающих машин [9,10]. Комплекс взаимно согласованных главных технических решений, выработанных для данной машины, как раз и представляет собой наглядный пример, указанного развития МИ применительно к универсальным ЭВМ массового использования, отвечающий современным требованиям, как HCI, так и HPC. На данном примере кратко и охарактеризуем это развитие.
Так, критерий НРС в соответствии с назначением машины вызывает применения в ней паралельной архитектуры обрабатывающей части в базисе универсальных микропроцессоров (процессорных элементов-ПЭ). Но удовлетворение при этом требованиям HCI и HPC в части соответственно первого и третьего аспектов МИ вызывает необходимость специальной двухуровневой организации внутреннего языка машины, в котором бы нижний уровень являлся системой команд ПЭ-в, а верхний уровень представлял бы ЯВУ-подобный язык — в соответствии с избранным основным ЯВУ программирования. Интерпретация верхнего уровня внутреннего языка при этом должна являться двухэтапной — на первом этапе, названным вертикальной интепретацией, поток пользовательских заданий расчленяется на отдельные ветви, исполняемые на отдельных микропроцессорах, на втором же этапе, названном горизонтальной интерпретацией, происходит преобразование этих ветвей в последовательности команд ПЭ.
Такая двухмерная интерпретация может являться типичной для ЭВМ сочетающих параллельные архитектуры обработки с реализацией ЯВУ, а ее организация в виде конвеерного централизовано-децентрализованного управления в машине обеспечивает совмещение процессов централизованной подготовки и децентрализованного исполнения параллельно реализуемых ветвей пользовательских программ (разумеется, с соответствующим смещением).
С приведенными принципами развития МИ в языковом и обрабатывающем аспектах оптимально сочетается и развитие его когнитивного аспекта — при надлежащем выборе ССД для представления знаний. Т.е. эти структуры должны лучшим образом соответствовать не только своему прямому назначению, но и связывать между собой обрабатываемые данные (как пользовательские задания — языковый аспект) со средствами обработки (обрабатывающий аспект). Такими структурами целесообразно принять графы -поскольку ими изображаются семантические сети, как наиболее универсальная форма представления знаний и разные виды этих сетей (вычислительные схемы , классификационные сети , сценарии и др.) образуются приданием соответствующей семантики вершинам и ребрам графов. Вычислительные схемы при этом (т.е. граф-программы) как раз и образуют связывающее звено между внутренним ЯВУ машины и микропроцессорным полем обработки в ней, в котором эти схемы соответственно отображаются в качестве параллельно исполняемых ветвей. Внутренний ЯВУ машины для этого должен обладать соответствующими средствами работы с графами, как в процессе их образования, так и при управлении от них процессом вычислений.
Представленное на примере ИРМ развитие МИ, приводящее к интегрированным последовательно-параллельным архитектурам ЭВМ-соответственно реализующим верхний организующий и нижний исполнительный уровни обработки информации — является не только актуальным, но и вполне практически достижимым в ближайшей перспективе. Вместе с тем такие универсальные архитектуры открывают широкие возможности и для более дальних перспектив интеллектуализации ЭВМ направленной на дальнейшее усиление средств эффективного решения задач ИИ, в том числе — автоматизации творческих процессов.
9. Компьютеры первого поколения
Быстродействие порядка 10-20 тыс.оп. в
секунду.
Программы составлялись на языке
конкретной машины.
ЭВМ «Урал»
Математик - программист с пульта
управления вводил, отлаживал программы и
производил по ним счет.
Процесс отладки наиболее длительный.
Несмотря на ограниченность возможностей,
эти машины позволили выполнить
сложнейшие расчёты - прогноз погоды,
решения задач атомной энергетики и др.
22. Компьютеры третьего поколения
Быстродействие машин
изменяется от
нескольких десятков
тысяч до миллионов
операций в секунду.
Ёмкость оперативной
памяти достигает
нескольких сотен тысяч
слов.
Катализаторы развития искусственного интеллекта
В конце 2000-х годов ряд факторов помогли возобновить прогресс в технологии разумного поведения. Это были факторы, наиболее значимые для прогресса искусственного разума:
Закон Мура
Закон Мура — автор соучредитель Интел Гордон Мур гласит, что количество транзисторов на кристалле микросхемы удваивается каждые 2 года, идет неустанное увеличение вычислительной мощности. Нынешнее поколение микропроцессоров обеспечивает в 4 миллиона раз производительность больше, чем первый чип микропроцессора, созданного в 1971 году.
Большой объем данных
Отчасти благодаря Интернету, социальным медиа, мобильным устройствам, и недорогим датчикам, быстро растет объем данных в мире. Растущее понимание потенциальной ценности этих данных привело к разработке новых методов для управления и анализа очень больших наборов данных. Большие данные стали основой для развития искусственного разума.
Особенность использования данных заключается в том, что некоторые методы искусственного интеллекта используют статистические модели для рассуждения вероятностностых данных, таких как изображения, текст или речь. Эти модели можно улучшить, или «обучить», подвергая большему набору данных, которые теперь стали более доступными, чем когда-либо.
Интернет и облако
Интернет и облачные вычисления являются достижением искусственного интеллекта по двум причинам.
- Во-первых, они делают доступным огромное количество данных и информации для любого вычислительного устройства, подключенного к Интернету. Это помогло продвинуть работу разумного интеллекта, которые требуют больших наборов данных.
- Во-вторых, они предоставляют способ для людей сотрудничать — иногда явно или неявно помогая обучить системы искусственного интеллекта. Например, некоторые исследователи использовали краудсорсинг (привлечение онлайнового сообщества) благодаря облачной технологии, чтобы привлечь тысячи людей для описания цифровых изображений, позволяя алгоритмам классификацировать изображения по их описаниям. Google голосовой ввод анализирует обратную связь и свободно вносит информацию от своих пользователей, чтобы улучшить качество автоматизированного перевода и голосового ввода.
Новые алгоритмы для развития искусственного интеллекта
Алгоритм представляет рутинный процесс для решения программ или задач. В последние годы были разработаны новые алгоритмы, которые значительно повышают производительность машинного обучения, важную технологию в своем собственном праве и другие технологии, такие как компьютерное зрение. Тот факт, что алгоритмы машинного обучения теперь доступны на основе открытых источников может способствовать дальнейшему улучшению для разработчиков с целью внесения усовершенствований в работу искусственного интеллекта.
Очевидно, будет мир с искусственным интеллектом и разумом, где приборы, машины гораздо интуитивнее, что упростит и обогатит повседневную жизнь. Например, смартфоны сейчас уже более осведомлены о наших предпочтениях и обстановке, предвидят наши потребности и предоставляют нам соответствующую информацию в нужное время.
Цель урока: Познакомить учащихся с основными событиями, открытиями, изобретениями, связанными с развитием информатики как в период до появления компьютеров, так и в компьютерную эпоху. Рассмотреть критерии классификации компьютеров.
- По каким критериям классифицируются компьютеры?
- На чем основана классификация по поколениям?
- Какими должны быть компьютеры пятого поколения.
- Какие существуют типы портативных компьютеров?
- Обучающий тест.
- Вопросы для самоконтроля.
56. Физическое представление информации
30. Компьютеры пятого поколения
Правительственная программа Японии по
развитию компьютерной индустрии и
искусственного интеллекта была предпринята в
1980-е годы.
Целью программы было создание «эпохального
компьютера» с производительностью
суперкомпьютера и мощными функциями
искусственного интеллекта.
История искусственного интеллекта
Искусственный интеллект или разум не новая идея. Действительно сам термин датируется с 1950-х. История области характеризуется периодами шумихи и высокими ожидания чередующимися с периодами неудач и разочарований:
- После формулирования смелой цели имитации человеческого интеллекта в 1950-х, исследователи разработали широкий спектр демонстрационных программ в 60-х и в 70-х, которые способны выполнять ряд задач, которые считались, что были исключительно сферой человеческой деятельности. Это доказательства теорем, исчисление проблем, реагирование на команды, планирование и выполнение физических действий — даже олицетворение психотерапевта и сочинение музыки. Но упрощенные алгоритмы, плохие методы обработки неопределенности и ограничения вычислительной мощности ставили в тупик попытки решить сложные или более разнообразные проблемы. На фоне разочарования в связи с отсутствием дальнейшего прогресса искусственный интеллект выпал из моды в середине 70-х годов прошлого века.
- В начале 80-х годов Япония запустила программу развития передовой компьютерной архитектуры, которая могла бы способствовать разуму. В 1980 мир увидел заинтересованность коммерческих поставщиков технологии этих продуктов. Большие надежды на потенциал экспертных систем в конечном итоге не оправдались, наложились ограничения, включая вопиющее отсутствие здравого смысла, сложность захвата знаний, стоимость и сложность создания и поддержания крупных интеллектуальных систем.
- В 90-е годы технические работы над разумным поведением машинного оборудования продолжились. Методы, такие как нейронные сети и генетические алгоритмы получили свежее понимание отчасти потому, что они избежали некоторых ограничений, экспертных систем и потому, что новые алгоритмы сделались более эффективными. При проектировании нейронных сетей изучались структуры мозга. Генетические алгоритмы с целью «развиваться» ввели новые варианты решения путем введения случайных мутаций.
32. Компьютеры пятого поколения
В настоящий момент термин "пятое поколение"
является неопределенным и применяется во
многих смыслах, например при описании систем
облачных вычислений или при создании систем
искусственного интеллекта.
64. Машинное слово
В бизнес-ориентированных
компьютерах, занимавшихся
экономическими и бухгалтерскими
расчетами, не требовалась высокая
точность вычислений, так как суммы
всегда округлялись лишь до двух
знаков после запятой.
Читайте также: