什么是新一代计算机系统?

[拼音]：xin yi dai jisuanji xitong

[外文]：new generation computer system

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。它不仅能进行数值计算或处理一般的信息，而且主要面向知识处理，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、开拓未知的领域和获取新的知识。人－机之间可以直接通过自然语言（声音、文字）或图形图像交换信息。新一代计算机系统又称第五代计算机系统。新一代计算机系统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质的区别。可以认为，它是计算机发展史上的一次重大变革，将广泛应用于未来社会生活的各个方面。

随着元件、器件的不断更新，传统计算机已经经历了四代演变。它们都属于以顺序控制和按地址寻索为基础的诺伊曼机体制，都以高速数值计算为主要目标，而系统设计原理并没有多大变化。由于硬件实现的功能过于简单，软件负担越来越重，造成了所谓的“软件危机”。技术体系上固有的局限性，严重地妨碍了计算机性能的继续提高，将限制传统计算机在90年代信息社会中的广泛应用。因此，必须在崭新的理论和技术基础上创制新一代计算机。1981年10月日本首先提出的第五代计算机系统将是以词组逻辑为基础的知识信息处理系统。美国在人工智能的研究和应用方面有较坚实的基础，1983年以来，提出了多种军用和民用的智能计算机系统研制计划。英国、法国和欧洲共同体等西欧国家和组织，为发展先进的微电子技术和高级信息技术，也正在加紧研究新一代计算机系统。苏联在发展计算机的第三个五年计划（1985～1989年）中，已将第五代计算机技术列为重点发展技术。

为适应多样化的应用要求，新一代计算机包括从小到大各种规模的机器。无论是智能个人计算机，还是智能超级巨型机，新一代计算机系统通常都由问题求解和推理、知识库管理、智能化人－机接口三个基本子系统组成（见图）。

问题求解和推理子系统相当于传统计算机中的中央处理器。日本计划的最高性能指标是每秒完成 1～10亿次逻辑推理，相当于传统机每秒执行100～10000亿条指令。与该子系统打交道的程序语言称为核心语言，国际上多以逻辑型语言或函数型语言为基础进行这方面的研究。这类核心语言在传统观念下是一种非常高级的语言，但它只是新概念下的机器语言，不是用户语言。核心语言是构造新一代计算机系统结构和各种超高级软件的基础。

知识库管理子系统相当于传统计算机主存储器、虚拟存储器和文件系统的结合。日本计划的功能要求，是几秒内能有效地检索出推理所需要的知识，相应的主关系数据库最大容量是100～10000亿字节。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，是新一代计算机系统基本软件的核心。通用知识库包括：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－机接口子系统使人能通过说话、文字、图形和图像等与计算机对话，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 *** 纵计算机，并为从中获取所需的知识信息提供可能。

从宏观结构来看，新一代计算机系统是一个为某种应用而由本地通信网络和全球通信网络连接起来的大规模的分散处理系统。网络的每一个结点本身也是一个新一代计算机系统，必要时，传统计算机也可以连接到网络中。网络的所有计算机可以共享全网络所拥有的知识库和知识处理能力。

新一代计算机由超高速超大规模集成电路构成，系统轻便、紧凑，具有极高的性能-价格比。

新一代计算机系统的研究领域，大体可以分为人工智能、软件工程、系统结构和支援设备四个方面，同时也研究社会影响和未来的需要。

人工智能的应用将变成未来信息处理的主流。知识工程和专家系统是与新一代计算机工程紧密相连的。新一代计算机系统在人工智能应用领域中的主要研究课题有：机器翻译系统；问答系统──包括智能计算机辅助实验(CAE)和计算机辅助设计(CAD)系统，动态系统合成器和智能机器人；自然语言理解系统；图形和图像判断的应用系统；问题求解应用系统和各种专家系统。

软件工程的目标在于解决第三、四代计算机中严重存在的软件“瓶颈”问题，设法极大地提高软件的生产率和可靠性。在一定意义上说，新一代计算机计划就是新一代的软件工程计划。其研究课题主要是在高级核心语言的基础上，为改善软件硬件系统设计环境而提出的各种智能化支援系统（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辅助设计系统等），以及各种智能应用系统和集成专家系统，如软件在不同机种中的自动转换系统，用于系统解释和教育的应用系统，智能故障诊断与维护系统等。

系统结构的研究课题主要集中在如何突破诺伊曼结构，实现高度并行处理的问题上。研究课题主要有：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，以及高速专用的多处理机系统和改进的诺伊曼机等。

超高速超大规模集成电路是新一代计算机系统的物质基础，研究课题除相应的智能辅助设计系统外，主要有：电路结构以及适于实现的并行算法研究，微细加工和封装测试技术；新型器件，如砷化镓器件、约瑟夫逊结器件和高电子迁移率晶体管等的研究。在新一代计算机系统支援设备的研究课题中，还包括光学器件和光纤通信等新技术的研究。