第五代電子計算機

第五代計算機是把信息採集、存儲、處理、通信同人工智慧結合在一起的智慧型計算機系統。它能進行數值計算或處理一般的信息，主要能面向知識處理，具有形式化推理、聯想、學習和解釋的能力，能夠幫助人們進行判斷、決策、開拓未知領域和獲得新的知識。人-機之間可以直接通過自然語言（聲音、文字）或圖形圖象交換信息。第五代計算機又稱新一代計算機。

基本介紹

• 中文名：第五代電子計算機
• 時間：1981年10月
• 作用：信息採集、存儲、處理
• 基本結構：求解與推理、知識庫管理

研究進程

1981年10月，日本首先向世界宣告開始研製第五代計算機，並於1982年4月制訂為期10年的“第五代計算機技術開發計畫”，總投資為1000億日元，已順利完成第五代計算機第一階段規定的任務。

第五代計算機是為適應未來社會信息化的要求而提出的，與前四代計算機有著本質的區別，是計算機發展史上的一次重要變革。

存在不足

當前電子計算機存在的主要不足

首先，電子計算機雖然已具有一些相當幼稚的“智慧型”，但它不能進行聯想（即根據某一信息，從記憶中取出其他有關信息的功能）、推論（針對所給的信息，利用已記憶的信息對未知問題進行推理得出結論的功能）、學習（將對應新問題的內容，以能夠高度靈活地加以運用的方式進行記憶的功能）等人類頭腦的最普通的思維活動。

其次，電子計算機雖然已經能在一定程度上配合、輔助人類的腦力勞動，但是，它還不能真正聽懂人的說話，讀懂人的文章，還需要由專家用電子計算機懂得的特殊的“程式語言”同它進行“對話”。這就大大限制了電子計算機的套用、普及及大眾化。

最後，電子計算機雖然能以驚人的信息處理來完成人類無法完成的工作（例如遙控已發射的火箭），但是它仍不能滿足某些科技領域的高速、大量的計算任務的要求。例如，在進行超高層建築的耐震設計時，為解析一種立柱模型受到搖動時的三維振動情況，用超大型電子計算機算上100年也難以完成。又如，原子反應堆事故和核聚變反應的模擬實驗、資源探測衛星發回的圖象數據的實時解析、飛行器的風洞實驗、天氣預報、地震預測等要求極高的計算速度和精度，都遠遠超出電子計算機的能力極限。由此可見，當今的電子計算機已不能適應信息社會的需要，必須在嶄新的理論和技術基礎上創製新一代計算機。

基本結構

第五代計算機基本結構通常由問題求解與推理、知識庫管理和智慧型化人機接口三個基本子系統組成。

問題求解與推理子系統相當於傳統計算機中的中央處理器。與該子系統打交道的程式語言稱為核心語言，國際上都以邏輯型語言或函式型語言為基礎進行這方面的研究，它是構成第五代計算機系統結構和各種超級軟體的基礎。

知識庫管理子系統相當於傳統計算機主存儲器、虛擬存儲器和文體系統結合。與該子系統打交道的程式語言稱為高級查詢語言，用於知識的表達、存儲、獲取和更新等。這個子系統的通用知識庫軟體是第五代計算機系統基本軟體的核心。通用知識庫包含有：日用詞法、語法、語言字典和基本字型檔常識的一般知識庫；用於描述系統本身技術規範的系統知識庫；以及把某一套用領域。如超大規模積體電路設計的技術知識集中在一起的套用知識庫。

智慧型化人-機接口子系統是使人能通過說話、文字、圖形和圖象等與計算機對話，用人類習慣的各種可能方式交流信息。這裡，自然語言是最高級的用戶語言，它使非專業人員操作計算機，並為從中獲取所需的知識信息提供可能。

研究領域

當前第五代計算機的研究領域大體包括人工智慧，系統結構，軟工程和支援設備，以及對社會的影響等。

人工智慧的套用將是未來信息處理的主流，因此，第五代計算機的發展，必將與人工智慧、知識工程和專家系統等的研究緊密相聯，並為其發展提供新基礎。電子計算機的基本工作原理是先將程式存入存儲器中，然後按照程式逐次進行運算。這種計算機是由美國物理學家諾伊曼首先提出理論和設計思想的，因此又稱諾伊曼機器。第五代計算機系統結構將突破傳統的諾伊曼機器的概念。這方面的研究課題應包括邏輯程式設計機、函式機、相關代數機、抽象數據型支援機、數據流機、關係資料庫機、分散式資料庫系統、分散式信息通信網路等。

發展意義

第五代計算機的發展必然引起新一代軟體工程的發展，極大地提高軟體的生產率和可靠性。為改善軟體和軟體系統的設計環境，將研製各種智慧型化的支援系統，包括智慧型程式設計系統、知識庫設計系統、智慧型超大規模積體電路輸助設計系統、以及各種智慧型套用系統和集成專家系統等。在硬體方面，將出現一系列新技術，如先進的微細加工和封裝測試技術、砷化鎵器件、約瑟夫森器件、光學器件、光纖通信技術以及智慧型輔助設計系統等。另外，第五代計算機將推動計算機通信技術發展，促進綜合業務數字網路的發展和通信業務的多樣化，並使多種多樣的通信業務集中於統一的系統之中，有力地促進了社會信息化。

電子計算機發展階段

自從1946年研製成第一台電子計算機E-NIAC以後，電子計算機的發展過程握歷了幾

代的變化：

(一)第一代(1949一1956)

特點：電子管計算機體系確立時代，器件採用其空電子管。

基本技術：提出程式存貯方式，採用二進制碼，考慮自動運算控制方式，發明變址暫存器，研製各種存貯器，確立程式設計概念等一系列計算機技術基礎。

(二)第二代(1956~1962)—1948年發明電晶體。

特點：確立輸入輸出控制時代，器件採用半導體電晶體。

基本技術：機器穩定性提高。磁芯存貯器和各種輔助存貯器使用更為發展。採用中斷觀念，主要矛盾逐步轉向軟設備。

（三）第三代(1962~70年代)

特點：採用積體電路(每個電路片有4一100個門)和軟設備系統化時代。

基本技術：以操作系就為中心，進行軟備系統化研究，成果之一即為分時系挽的研製，廣泛使用小型計算機。

(四)第四代(70年代開始)

特點：採用大面積積體電路(每個電路片有l，000個門以上)，毫微秒操作速度及10億位存貯容量。硬設備和軟設備融合時代。

基本技術：硬設備不會有什麼革命性的技術發展，所利用的是標準的積體電路技術，只是強調機器在拮構，體制、計算技術的高度利用和程式設計技巧方面有所變化。

(五)第五代

特點：模擬人類視神經控制系擾。稱為“視感控器”或“空間電路計算機”。

基本技術：結構與功能和現有計算機概念完全不同，具有模擬——數字混合的機能，本身具有學習機理，能模仿人的視神經電路網工作。