पांचवीं पीढ़ी के कंप्यूटर सिस्टम

पाँचवीं पीढ़ी के कंप्यूटर सिस्टम (FGCS) 1982 में जापान के अंतर्राष्ट्रीय व्यापार और उद्योग मंत्रालय (MITI) द्वारा बड़े पैमाने पर समानांतर कंप्यूटिंग और लॉजिक प्रोग्रामिंग का उपयोग करके कंप्यूटर बनाने के लिए शुरू की गई 10 साल की पहल थी। इसका उद्देश्य सुपरकंप्यूटर जैसे प्रदर्शन के साथ एक युगांतरकारी कंप्यूटर बनाना और कृत्रिम बुद्धिमत्ता में भविष्य के विकास के लिए एक मंच प्रदान करना था। FGCS अपने समय से आगे था, और इसकी अत्यधिक महत्वाकांक्षाओं के कारण व्यावसायिक विफलता हुई। हालांकि एक सैद्धांतिक स्तर पर, परियोजना ने समवर्ती [[तर्क प्रोग्रामिंग]] के विकास को प्रेरित किया।

पांचवीं पीढ़ी शब्द का उद्देश्य सिस्टम को उन्नत होने के रूप में व्यक्त करना था: कंप्यूटिंग हार्डवेयर का इतिहास में, कंप्यूटर की चार पीढ़ियां थीं। वेक्यूम - ट्यूब  का उपयोग करने वाले कंप्यूटर को पहली पीढ़ी कहा जाता था; ट्रांजिस्टर और डायोड, दूसरा; एकीकृत सर्किट, तीसरा; और जो माइक्रोप्रोसेसर का उपयोग करते हैं, चौथा। जबकि पिछली कंप्यूटर पीढ़ियों ने एकल सीपीयू में तर्क तत्वों की संख्या बढ़ाने पर ध्यान केंद्रित किया था, उस समय यह व्यापक रूप से माना जाता था कि पांचवीं पीढ़ी प्रदर्शन हासिल करने के लिए बड़ी संख्या में सीपीयू की ओर रुख करेगी।

पृष्ठभूमि
1960 के दशक के अंत से लेकर 1970 के दशक की शुरुआत तक, कंप्यूटर हार्डवेयर की पीढ़ियों के बारे में काफी चर्चा हुई थी, जो आमतौर पर तीन पीढ़ियों में व्यवस्थित होती थी।


 * 1) पहली पीढ़ी: थर्मिओनिक वैक्यूम ट्यूब। 1940 के मध्य। आईबीएम ने प्लग करने योग्य मॉड्यूल में वैक्यूम ट्यूबों की व्यवस्था का बीड़ा उठाया है। IBM 650 पहली पीढ़ी का कंप्यूटर था।
 * 2) दूसरी पीढ़ी: ट्रांजिस्टर। 1956 लघुकरण का युग शुरू होता है। ट्रांजिस्टर वैक्यूम ट्यूब की तुलना में बहुत छोटे होते हैं, कम बिजली खींचते हैं और कम गर्मी पैदा करते हैं। असतत ट्रांजिस्टर को सर्किट बोर्ड में टांका लगाया जाता है, रिवर्स साइड पर स्टैंसिल-स्क्रीन वाले प्रवाहकीय पैटर्न द्वारा पूरा किए गए इंटरकनेक्शन के साथ। IBM 7090 दूसरी पीढ़ी का कंप्यूटर था।
 * 3) तीसरी पीढ़ी: एकीकृत सर्किट (सिलिकॉन चिप्स जिसमें कई ट्रांजिस्टर होते हैं)। 1964. एक अग्रणी उदाहरण आईबीएम 360/91 में प्रयुक्त एसीपीएक्स मॉड्यूल है, जो एक सिरेमिक सब्सट्रेट पर सिलिकॉन की परतों को ढेर करके, प्रति चिप 20 से अधिक ट्रांजिस्टर को समायोजित करता है; अभूतपूर्व तर्क घनत्व प्राप्त करने के लिए चिप्स को सर्किट बोर्ड पर एक साथ पैक किया जा सकता है। IBM 360/91 एक संकर दूसरी और तीसरी पीढ़ी का कंप्यूटर था।

मेटल गियर्स (जैसे IBM 407) या मैकेनिकल रिले (जैसे मार्क I) पर आधारित ज़ीरोथ-पीढ़ी के कंप्यूटर और वेरी लार्ज स्केल इंटीग्रेटेड (VLSI) सर्किट पर आधारित तीसरी पीढ़ी के कंप्यूटर इस वर्गीकरण से हटा दिए गए हैं।.

सॉफ्टवेयर के लिए पीढ़ियों का समानांतर सेट भी था: 1970 के दशक तक इन कई पीढ़ियों के दौरान, जापान ने यू.एस. और ब्रिटिश नेतृत्व के बाद कंप्यूटर का निर्माण किया। 1970 के दशक के मध्य में, अंतर्राष्ट्रीय व्यापार और उद्योग मंत्रालय ने पश्चिमी नेतृत्व का अनुसरण करना बंद कर दिया और छोटे पैमाने पर कंप्यूटिंग के भविष्य की तलाश शुरू कर दी। उन्होंने जापान सूचना प्रसंस्करण विकास केंद्र (जेआईपीडीईसी) से भविष्य की कई दिशाओं को इंगित करने के लिए कहा, और 1979 में उद्योग और शिक्षा के साथ-साथ अधिक गहन अध्ययन करने के लिए तीन साल के अनुबंध की पेशकश की। इसी अवधि के दौरान पाँचवीं पीढ़ी के कंप्यूटर शब्द का प्रयोग किया जाने लगा।
 * 1) पहली पीढ़ी की प्रोग्रामिंग भाषा: मशीन भाषा।
 * 2) दूसरी पीढ़ी की प्रोग्रामिंग भाषा: निम्न-स्तरीय प्रोग्रामिंग भाषाएँ जैसे असेंबली भाषा।
 * 3) तीसरी पीढ़ी की प्रोग्रामिंग भाषा: संरचित उच्च-स्तरीय प्रोग्रामिंग भाषाएँ जैसे C (प्रोग्रामिंग भाषा), COBOL और FORTRAN।
 * 4) चौथी पीढ़ी की प्रोग्रामिंग भाषा: गैर-प्रक्रियात्मक उच्च-स्तरीय प्रोग्रामिंग भाषाएँ (जैसे वस्तु-उन्मुख भाषाएँ)।

1970 के दशक से पहले, MITI मार्गदर्शन में एक बेहतर इस्पात उद्योग, तेल सुपर टैंक  का निर्माण, मोटर वाहन उद्योग, उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और कंप्यूटर मेमोरी जैसी सफलताएँ थीं। MITI ने फैसला किया कि भविष्य सूचना प्रौद्योगिकी होने जा रहा था। हालाँकि, जापानी भाषा, विशेष रूप से अपने लिखित रूप में, कंप्यूटर के लिए बाधाओं को प्रस्तुत करती है और अभी भी प्रस्तुत करती है। इन बाधाओं के परिणामस्वरूप, MITI ने विशेषज्ञों से सहायता लेने के लिए एक सम्मेलन आयोजित किया।

इस प्रारंभिक परियोजना से जांच के लिए प्राथमिक क्षेत्र थे:


 * ज्ञान प्रसंस्करण के लिए अनुमान कंप्यूटर प्रौद्योगिकियां
 * कंप्यूटर प्रौद्योगिकियां बड़े पैमाने पर डेटा बेस और ज्ञान के आधार को संसाधित करने के लिए
 * उच्च प्रदर्शन वर्कस्टेशन
 * वितरित कार्यात्मक कंप्यूटर प्रौद्योगिकियां
 * वैज्ञानिक गणना के लिए सुपर-कंप्यूटर

प्रोजेक्ट लॉन्च
उद्देश्य समवर्ती तर्क प्रोग्रामिंग का उपयोग करके कृत्रिम बुद्धि अनुप्रयोगों के लिए समानांतर कंप्यूटर बनाना था। परियोजना ने बड़े पैमाने पर समानांतर कंप्यूटिंग | समानांतर कंप्यूटिंग/प्रसंस्करण का उपयोग करके डेटा को परिभाषित करने और उस तक पहुंचने के लिए तर्क प्रोग्रामिंग भाषा का उपयोग करके बड़े डेटाबेस (पारंपरिक फाइल सिस्टम के विपरीत) के शीर्ष पर चलने वाले सुपरकंप्यूटर जैसे प्रदर्शन के साथ एक युग-निर्माण कंप्यूटर की कल्पना की। उन्होंने 100M और 1G LIPS के बीच प्रदर्शन के साथ एक प्रोटोटाइप मशीन बनाने की कल्पना की, जहाँ LIPS प्रति सेकंड एक अनुमान है। उस समय विशिष्ट वर्कस्टेशन मशीनें लगभग 100k LIPS में सक्षम थीं। उन्होंने इस मशीन को दस साल की अवधि में बनाने का प्रस्ताव दिया, शुरुआती आरएंडडी के लिए 3 साल, विभिन्न उप-प्रणालियों के निर्माण के लिए 4 साल और एक कार्यशील प्रोटोटाइप प्रणाली को पूरा करने के लिए अंतिम 3 साल। 1982 में सरकार ने इस परियोजना को आगे बढ़ाने का फैसला किया और विभिन्न जापानी कंप्यूटर कंपनियों के साथ संयुक्त निवेश के माध्यम से 'इंस्टीट्यूट फॉर न्यू जेनरेशन कंप्यूटर टेक्नोलॉजी' (आईसीओटी) की स्थापना की। परियोजना समाप्त होने के बाद, MITI नई छठी पीढ़ी की परियोजना में निवेश पर विचार करेगी।

एहुद शापिरो ने इस परियोजना को चलाने वाले तर्क और प्रेरणाओं पर कब्जा कर लिया: कंप्यूटर उद्योग में एक नेता बनने के जापान के प्रयास के हिस्से के रूप में, नई पीढ़ी के कंप्यूटर प्रौद्योगिकी संस्थान ने बड़े कंप्यूटर सिस्टम के विकास के लिए एक क्रांतिकारी दस वर्षीय योजना शुरू की है जो ज्ञान सूचना प्रसंस्करण प्रणालियों पर लागू होगी। ये पांचवीं पीढ़ी के कंप्यूटर लॉजिक प्रोग्रामिंग की अवधारणाओं के आसपास बनाए जाएंगे। इस आरोप का खंडन करने के लिए कि जापान अपने स्वयं के योगदान के बिना विदेशों से ज्ञान का शोषण करता है, यह परियोजना मूल शोध को प्रोत्साहित करेगी और इसके परिणाम अंतर्राष्ट्रीय शोध समुदाय को उपलब्ध कराएगी। 

तर्क प्रोग्रामिंग
FGCS परियोजना द्वारा परिभाषित लक्ष्य ज्ञान सूचना प्रसंस्करण प्रणाली (मोटे तौर पर अर्थ, लागू कृत्रिम होशियारी ) विकसित करना था। इस लक्ष्य को लागू करने के लिए चुना गया टूल लॉजिक प्रोग्रामिंग था। तर्क प्रोग्रामिंग दृष्टिकोण जैसा कि इसके संस्थापकों में से एक - Maarten Van Emden द्वारा वर्णित किया गया था - जैसे:
 * कंप्यूटर में सूचना व्यक्त करने के लिए तर्क का उपयोग।
 * कंप्यूटर के समक्ष समस्या प्रस्तुत करने के लिए तर्क का उपयोग।
 * इन समस्याओं को हल करने के लिए तार्किक अनुमान का उपयोग।

अधिक तकनीकी रूप से, इसे दो समीकरणों में अभिव्यक्त किया जा सकता है:


 * कार्यक्रम = स्वयंसिद्धों का समूह।
 * संगणना = स्वयंसिद्धों से एक कथन का प्रमाण।

आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले स्वयंसिद्ध एक प्रतिबंधित रूप के सार्वभौमिक स्वयंसिद्ध हैं, जिन्हें हॉर्न क्लॉज | हॉर्न-क्लॉज या निश्चित उपवाक्य | डेफिनिट-क्लॉज कहा जाता है। अभिकलन में सिद्ध किया गया कथन एक अस्तित्वपरक कथन है। प्रमाण रचनात्मक है, और अस्तित्वगत रूप से परिमाणित चर के लिए मान प्रदान करता है: ये मान संगणना के आउटपुट का गठन करते हैं।

लॉजिक प्रोग्रामिंग को कुछ ऐसा माना जाता था जो कंप्यूटर साइंस (सॉफ्टवेयर इंजीनियरिंग, डेटाबेस, कंप्यूटर आर्किटेक्चर और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस) के विभिन्न ग्रेडिएंट्स को एकीकृत करता है। ऐसा लगता था कि लॉजिक प्रोग्रामिंग ज्ञान इंजीनियरिंग और पैरेलल कंप्यूटर आर्किटेक्चर के बीच एक महत्वपूर्ण मिसिंग कनेक्शन था।

परिणाम
1970 के दशक के दौरान उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्र और 1980 के दशक के दौरान मोटर वाहन की दुनिया को प्रभावित करने के बाद, जापानियों ने एक मजबूत प्रतिष्ठा विकसित की थी। FGCS परियोजना की शुरुआत ने इस विश्वास को फैलाया कि समानांतर कंप्यूटिंग सभी प्रदर्शन लाभ का भविष्य है, जो कंप्यूटर क्षेत्र में आशंका की लहर पैदा करता है। जल्द ही अमेरिका में सामरिक कंप्यूटिंग पहल और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और कंप्यूटर प्रौद्योगिकी निगम (MCC) के रूप में, ब्रिटेन में Alvey के रूप में और यूरोप में सूचना प्रौद्योगिकी में अनुसंधान पर यूरोपीय सामरिक कार्यक्रम (ESPRIT) के रूप में समानांतर परियोजनाएं स्थापित की गईं। म्यूनिख में यूरोपीय कंप्यूटर-उद्योग अनुसंधान केंद्र (ECRC) के रूप में, ब्रिटेन में इंटरनेशनल कंप्यूटर लिमिटेड, फ्रांस में बुल ग्रुप  और जर्मनी में सीमेंस के बीच एक सहयोग।

यह परियोजना 1982 से 1994 तक चली, जिसमें कुल ¥57 बिलियन (लगभग US$320 मिलियन) से थोड़ा कम खर्च हुआ। FGCS परियोजना के बाद, अंतर्राष्ट्रीय व्यापार और उद्योग मंत्रालय ने बड़े पैमाने पर कंप्यूटर अनुसंधान परियोजनाओं को वित्तपोषित करना बंद कर दिया, और FGCS परियोजना द्वारा विकसित अनुसंधान गति छिन्न-भिन्न हो गई। हालाँकि MITI / ICOT ने एक तंत्रिका-नेट परियोजना शुरू की जिसे कुछ लोगों ने 1990 के दशक में समान स्तर की फंडिंग के साथ छठी पीढ़ी की परियोजना कहा था। इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार उपकरण उद्योग के पूरे आरएंडडी खर्च का प्रति वर्ष खर्च 1% से भी कम था। उदाहरण के लिए परियोजना का उच्चतम व्यय वर्ष 1991 में 7.2 मिलियन येन था, लेकिन अकेले आईबीएम ने 1982 में 1.5 बिलियन डॉलर (370 बिलियन येन) खर्च किए, जबकि उद्योग ने 1990 में 2150 बिलियन येन खर्च किए।

समवर्ती तर्क प्रोग्रामिंग
1982 में, ICOT की यात्रा के दौरान, एहुद शापिरो ने समवर्ती प्रोलॉग का आविष्कार किया, जो एक उपन्यास प्रोग्रामिंग भाषा है जो तर्क प्रोग्रामिंग और समवर्ती प्रोग्रामिंग को एकीकृत करती है। समवर्ती प्रोलॉग एक प्रक्रिया-उन्मुख प्रोग्रामिंग है, जो अपने मूल नियंत्रण तंत्र के रूप में समवर्ती संगणना में डेटा प्रवाह तुल्यकालन और संरक्षित-आदेश अनिश्चितता का प्रतीक है। Shapiro ने ICOT तकनीकी रिपोर्ट 003 के रूप में चिह्नित एक रिपोर्ट में भाषा का वर्णन किया है, जिसने प्रोलॉग में लिखा एक समवर्ती प्रोलॉग दुभाषिया (कंप्यूटिंग)  प्रस्तुत किया। समवर्ती प्रोलॉग पर शापिरो के काम ने प्रोलॉग के समानांतर कार्यान्वयन पर ध्यान केंद्रित करने से FGCS की दिशा में बदलाव को प्रेरित किया ताकि परियोजना के लिए सॉफ्टवेयर फाउंडेशन के रूप में लॉजिक प्रोग्रामिंग # समवर्ती लॉजिक प्रोग्रामिंग पर ध्यान केंद्रित किया जा सके। इसने Ueda द्वारा समवर्ती लॉजिक प्रोग्रामिंग लैंग्वेज गार्डेड हॉर्न क्लाज (GHC) को भी प्रेरित किया, जो KL1 का आधार था, प्रोग्रामिंग लैंग्वेज जिसे अंततः FGCS प्रोजेक्ट द्वारा इसकी कोर प्रोग्रामिंग लैंग्वेज के रूप में डिजाइन और कार्यान्वित किया गया था।

FGCS परियोजना और इसके निष्कर्षों ने समवर्ती तर्क प्रोग्रामिंग क्षेत्र के विकास में बहुत योगदान दिया। इस परियोजना ने होनहार जापानी शोधकर्ताओं की एक नई पीढ़ी तैयार की।

व्यावसायिक विफलता
पांच चलने वाली समांतर अनुमान मशीनें (पीआईएम) अंततः उत्पादित की गईं: पीआईएम/एम, पीआईएम/पी, पीआईएम/आई, पीआईएम/के, पीआईएम/सी। परियोजना ने इन प्रणालियों पर चलने के लिए अनुप्रयोगों का भी उत्पादन किया, जैसे कि समानांतर डेटाबेस प्रबंधन प्रणाली कप्पा, कानूनी तर्क प्रणाली हेलिक-द्वितीय, और स्वचालित प्रमेय प्रोवर MGTP, साथ ही जैव सूचना विज्ञान के लिए अनुप्रयोग।

लिस्प मशीन कंपनियों और सोच मशीनों निगम के समान कारणों से FGCS परियोजना को व्यावसायिक सफलता नहीं मिली। अत्यधिक समानांतर कंप्यूटर आर्किटेक्चर को अंततः कम विशिष्ट हार्डवेयर (उदाहरण के लिए, सन वर्कस्टेशन और इंटेल x86 मशीन) द्वारा गति में पार कर लिया गया था।

एक प्राथमिक समस्या समानांतर कंप्यूटर आर्किटेक्चर के बीच सेतु के रूप में समवर्ती तर्क प्रोग्रामिंग का चुनाव और एआई अनुप्रयोगों के लिए ज्ञान प्रतिनिधित्व और समस्या समाधान भाषा के रूप में तर्क का उपयोग था। यह कभी सफाई से नहीं हुआ; अनेक भाषाओं का विकास हुआ, सभी की अपनी-अपनी सीमाएँ थीं। विशेष रूप से, समवर्ती बाधा तर्क प्रोग्रामिंग की प्रतिबद्ध पसंद सुविधा ने भाषाओं के तार्किक शब्दार्थों के साथ हस्तक्षेप किया। परियोजना ने पाया कि तर्क प्रोग्रामिंग के लाभों को प्रतिबद्ध पसंद के उपयोग से काफी हद तक नकार दिया गया था।

एक अन्य समस्या यह थी कि मौजूदा सीपीयू प्रदर्शन ने 1980 के दशक में विशेषज्ञों द्वारा प्रत्याशित बाधाओं को जल्दी से पार कर लिया, और समानांतर कंप्यूटिंग का मूल्य उस बिंदु तक गिर गया जहां यह कुछ समय के लिए केवल आला स्थितियों में उपयोग किया गया था। हालांकि बढ़ती क्षमता के कई कार्यस्थानों को परियोजना के जीवनकाल में डिजाइन और निर्मित किया गया था, लेकिन वे आम तौर पर व्यावसायिक रूप से उपलब्ध शेल्फ इकाइयों से जल्द ही बेहतर प्रदर्शन करते थे।

परियोजना बाहरी नवाचारों को शामिल करने में भी विफल रही। अपने जीवनकाल के दौरान, जीयूआई कंप्यूटरों में मुख्यधारा बन गए; इंटरनेट सक्षम स्थानीय रूप से संग्रहीत डेटाबेस वितरित होने के लिए; और यहां तक ​​कि सरल अनुसंधान परियोजनाओं ने डेटा माइनिंग में बेहतर वास्तविक दुनिया के परिणाम प्रदान किए।

FGCS वर्कस्टेशन की बाज़ार में कोई अपील नहीं थी जहाँ सामान्य प्रयोजन प्रणालियाँ उनकी जगह ले सकती थीं और उनसे बेहतर प्रदर्शन कर सकती थीं। यह लिस्प मशीन बाजार के समानांतर है, जहां नियम-आधारित प्रणालियां जैसे क्लिप्स सामान्य प्रयोजन के कंप्यूटरों पर चल सकती हैं, जिससे महंगी लिस्प मशीनें अनावश्यक हो जाती हैं।

अपने समय से आगे
संक्षेप में, पांचवीं पीढ़ी की परियोजना क्रांतिकारी थी, और इसने कुछ बुनियादी शोधों को पूरा किया जो भविष्य के अनुसंधान दिशाओं का अनुमान लगाते थे। कई पत्र और पेटेंट प्रकाशित किए गए थे। MITI ने एक समिति की स्थापना की जिसने FGCS परियोजना के प्रदर्शन का मूल्यांकन किया, क्योंकि कंप्यूटिंग में प्रमुख योगदान दिया, विशेष रूप से समानांतर प्रसंस्करण सॉफ्टवेयर में बाधाओं को दूर करने और बुद्धिमान की प्राप्ति बड़े ज्ञान के आधार पर इंटरैक्टिव प्रसंस्करण। हालाँकि, परियोजना को सही ठहराने के लिए समिति दृढ़ता से पक्षपाती थी, इसलिए यह वास्तविक परिणामों को बढ़ा देती है। पांचवीं-पीढ़ी की परियोजना में देखे गए कई विषयों की अब वर्तमान तकनीकों में फिर से व्याख्या की जा रही है, क्योंकि 1980 के दशक में देखी गई हार्डवेयर सीमाएं अंततः 2000 के दशक में पहुंच गई थीं। जब CPU की घड़ी की गति 3–5 GHz रेंज में जाने लगी, तो CPU पावर अपव्यय और अन्य समस्याएं अधिक महत्वपूर्ण हो गईं। निजी उद्योग की कभी-तेज़ सिंगल सीपीयू सिस्टम (ट्रांजिस्टर की संख्या के आवधिक दोहरीकरण के बारे में मूर के कानून से जुड़ा हुआ) का उत्पादन करने की क्षमता को खतरा होने लगा।

21 वीं सदी की शुरुआत में, समानांतर कंप्यूटिंग के कई स्वादों का प्रसार शुरू हुआ, जिसमें लो-एंड पर मल्टी कोर  आर्किटेक्चर और उच्च अंत में बड़े पैमाने पर समानांतर शामिल थे। साधारण उपभोक्ता मशीनों और गेम कंसोल में Intel Core, AMD K10, और Cell (माइक्रोप्रोसेसर) जैसे समानांतर प्रोसेसर होने लगे। Nvidia और AMD जैसी  चित्रोपमा पत्रक  कंपनियों ने CUDA और OpenCL जैसे बड़े समानांतर सिस्टम की शुरुआत की। विकास की एक अन्य पंक्ति पर, वेब ओन्टोलॉजी भाषा (OWL) तर्क-आधारित ज्ञान प्रतिनिधित्व प्रणालियों की कई परतों को नियोजित करती है।

हालाँकि, ऐसा प्रतीत होता है कि ये नई प्रौद्योगिकियाँ FGCS अनुसंधान का हवाला नहीं देती हैं। यह स्पष्ट नहीं है कि इन विकासों को किसी महत्वपूर्ण तरीके से सुगम बनाने के लिए FGCS का लाभ उठाया गया था या नहीं। कंप्यूटिंग उद्योग पर एफजीसीएस का कोई महत्वपूर्ण प्रभाव प्रदर्शित नहीं किया गया है।