新一代计算机

新一代计算机第五代计算机是把信息采集、存储、处理、通信同人工智能结合在一起的智能计算机系统。它能进行数值计算或处理一般的信息，主要能面向知识处理，具有形式化推理、联想、学习和解释的能力，能够帮助人们进行判断、决策、开拓未知领域和获得新的知识。人-机之间可以直接通过自然语言（声音、文字）或图形图象交换信息。第五代计算机又称新一代计算机。第五代计算机简介1981年10月，日本首先向世界宣告开始研制第五代计算机，并于1982年4月制订为期10年的“第五代计算机技术开发计划”，总投资为1000亿日元，已顺利完成第五代计算机第一阶段规定的任务。

第五代计算机是为适应未来社会信息化的要求而提出的，与前四代计算机有着本质的区别，是计算机发展史上的一次重要变革。第五代计算研究进程第五代计算机第五代计算机基本结构通常由问题求解与推理、知识库管理和智能化人机接口三个基本子系统组成。问题求解与推理子系统相当于传统计算机中的中央处理器。与该子系统打交道的程序语言称为核心语言，国际上都以逻辑型语言或函数型语言为基础进行这方面的研究，它是构成第五代计算机系统结构和各种超级软件的基础。知识库管理子系统相当于传统计算机主存储器、虚拟存储器和文体系统结合。与该子系统打交道的程序语言称为高级查询语言，用于知识的表达、存储、获取和更新等。这个子系统的通用知识库软件是第五代计算机系统基本软件的核心。通用知识库包含有：日用词法、语法、语言字典和基本字库常识的一般知识库；用于描述系统本身技术规范的系统知识库；以及把某一应用领域。如超大规模集成电路设计的技术知识集中在一起的应用知识库。智能化人-机接口子系统是使人能通过说话、文字、图形和图象等与计算机对话，用人类习惯的各种可能方式交流信息。这里，自然语言是最高级的用户语言，它使非专业人员操作计算机，并为从中获取所需的知识信息提供可能。第五代计算机的基本结构当前第五代计算机的研究领域大体包括人工智能，系统结构，软工程和支援设备，以及对社会的影响等。

人工智能的应用将是未来信息处理的主流，因此，第五代计算机的发展，必将与人工智能、知识工程和专家系统等的研究紧密相联，并为其发展提供新基础。电子计算机的基本工作原理是先将程序存入存储器中，然后按照程序逐次进行运算。这种计算机是由美国物理学家诺伊曼首先提出理论和设计思想的，因此又称诺伊曼机器。第五代计算机系统结构将突破传统的诺伊曼机器的概念。这方面的研究课题应包括逻辑程序设计机、函数机、相关代数机、抽象数据型支援机、数据流机、关系数据库机、分布式数据库系统、分布式信息通信网络等。第五代计算机第五代计算机的研究领域第五代计算机的发展必然引起新一代软件工程的发展，极大地提高软件的生产率和可靠性。为改善软件和软件系统的设计环境，将研制各种智能化的支援系统，包括智能程序设计系统、知识库设计系统、智能超大规模集成电路输助设计系统、以及各种智能应用系统和集成专家系统等。在硬件方面，将出现一系列新技术，如先进的微细加工和封装测试技术、砷化镓器件、约瑟夫森器件、光学器件、光纤通信技术以及智能辅助设计系统等。另外，第五代计算机将推动计算机通信技术发展，促进综合业务数字网络的发展和通信业务的多样化，并使多种多样的通信业务集中于统一的系统之中，有力地促进了社会信息化。第五代计算机第五代计算机的发展意义第六代计算机简介第六代计算机，又称为生物计算机，其主要原材料是借助生物工程技术（特别是蛋白质工程）生产的蛋白质分子，以它作为生物集成电路――生物芯片。在生物芯片中，信息以波的形式传递。当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链子单键、双键结构顺序的改变。它的功能模仿人的大脑判断能力和适应能力，并具有可并行处理多种数据功能的神经网络计算机。与以逻辑处理为主的第五代计算机不同，它本身可以判断对象的性质与状态，并能采取相应的行动，而且它可同时并行处理实时变化的大量数据，并引出结论。以往的信息处理系统只能处理条理清晰、经络分明的数据。而人的大脑活动具有能处理零碎、含糊不清信息的灵活性，第六代电子计算机将类似人脑的智慧和灵活性。半导体硅晶片的电路密集，散热问题难以彻底解决，影响了计算机性能的进一步发挥与突破。研究人员发现，脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋结构能容纳巨量信息，其存储量相当于半导体芯片的数百万倍。一个蛋白质分子就是存储体，而且阻抗低、能耗小、发热量极低。基于此，利用蛋白质分子制造出基因芯片，研制生物计算机（也称分子计算机、基因计算机），已成为当今计算机技术的最前沿。生物计算机比硅晶片计算机在速度、性能上有质的飞跃，被视为极具发展潜力的“第六代计算机”。第六代计算机原理第六代电子计算机是模仿人的大脑判断能力和适应能力，并具有可并行处理多种数据功能的神经网络计算机。与以逻辑处理为主的第五代计算机不同，它本身可以判断对象的性质与状态，并能采取相应的行动，而且它可同时并行处理实时变化的大量数据，并引出结论。以往的信息处理系统只能处理条理清晰、经络分明的数据。而人的大脑活动具有能处理零碎、含糊不清信息的灵活性，第六代电子计算机将类似人脑的智慧和灵活性。人脑有140亿神经元都与数千个神经元交叉相联，它的作用都相当于一台微型电脑。人脑总体运行速度相当于每秒1000万亿次的电脑功能。用许多微处理机模仿人脑的神经元结构，采用大量的并行分布式网络就构成了神经电脑。神经电脑除有许多处理器外，还有类似神经的节点，每个节点与许多点相连。若把每一步运算分配给每台微处理器，它们同时运算，其信息处理速度和智能会大大提高。神经电子计算机的信息不是存在存储器中，而是存储在神经元之间的联络网中。若有节点断裂，电脑仍有重建资料的能力，它还具有联想记忆、视觉和声音识别能力。第六代计算机——神经电子计算机被称为第六代计算机的生物计算机，其主要原材料是借助生物工程技术（特别是蛋白质工程）生产的蛋白质分子，以它作为生物集成电路――生物芯片。在生物芯片中，信息以波的形式传递。当波沿着蛋白质分子链传播时，会引起蛋白质分子链子单键、双键结构顺序的改变。因此，当一列波传播到分子链的某一部位时，它们就像硅集成电路中的载流子（电流的载体叫做载流子）那样传递信息。由于蛋白质分子比硅芯片上的电子元件要小得多，彼此相距很近很近，因此，生物元件可小到几十亿分之一米，元件的密集度可达每平方厘米10~100万亿个，甚至1000万亿个门电路。与普通计算机不同的是，由于生物芯片的原材料是蛋白质分子，所以，生物计算机芯片既有自我修复的功能，又可直接与生物活体结合。同时，生物芯片具有发热少、功能低、电路间无信号干扰等优点。第六代计算机优点日本科学家已开发出神经电子计算机用的大规模集成电路芯片，在1.5平方厘米的硅片上可设置400个神经元和40000个神经键，这种芯片能实现每秒2亿次的运算速度。

1990年，日本理光公司宣布研制出一种具有学习功能的大规模集成电路“神经LST”。这是依照人脑的神经细胞研制成功的一种芯片，它处理信息的速度为每秒90亿次。

富士通研究所开发的神经电子计算机，每秒更新数据速度近千亿次。

日本电气公司推出一种神经网络声音识别系统，能够识别出任何人的声音，正确率达99.8%。

美国研究出由左脑和右脑两个神经块连接而成的神经电子计算机。右脑为经验功能部分，有1万多个神经元，适于图像识别；左脑为识别功能部分，含有100万个神经元，用于存储单词和语法规则。

纽约、迈阿密和伦敦的飞机场已经用神经电脑来检查爆炸物，每小时可查600-700件行李，检出率为95%，误差率为2%。

神经电子计算机将会广泛应用于各领域