W grudniu 1994 r. zakończył się oficjalnie jeden z największych i najciekawszych projektów w historii informatyki: projekt budowy komputerów piątej generacji. W odróżnieniu od kolejnych generacji komputerów różniących się jedynie technologią (od generacji zerowej - komputerów na przekaźnikach, do generacji czwartej - komputerów na obwodach wysokiego stopnia scalenia) miał to być projekt zmierzający do wyprodukowania urządzeń o wysokim stopniu inteligencji.

Ogłoszenie przez japońskie "Ministerstwo Międzynarodowego Handlu i Przemysłu" (MITI, Ministry of International Trade and Industry) w czerwcu 1982 r. programu budowy komputerów piątej generacji, zwanych również "Systemami przetwarzania wiedzy" (KIPS, Knowledge Information Processing Systems) odbiło się szerokim echem na świecie. Prasa zachodnia pisała o japońskiej strategii przezwyciężenia dominacji IBM i innych firm zachodnich -- podobnie jak często stosowana strategia w grze w Go, miał to być atak nie bezpośredni, na który Japończyków nie było stać, lecz próba okrążenia i izolacji przeciwnika. Inteligentne komputery miały znaleźć tyle nowych zastosowań, że stare powinny stać się na ogólnym rynku przetwarzania informacji mało istotne. Program ten potraktowano bardzo poważnie, gdyż poprzedni duży program zainicjowany przez MITI, "Narodowy Program Budowy Superszybkich Komputerów" (National Super-Speed Computer Project), przy udziale Fujitsu, Hitachi, NEC, Mitsubishi, Oki, Toshiba i innych firm japońskich, był bardzo udany, pozwolił Japończykom wyraźnie wysunąć się nawet przed najlepsze firmy amerykańskie w dziedzinie konstrukcji superszybkich komputerów.

Rozwiązania organizacyjne

Centralną instytucją, powołaną do koordynacji badań w zakresie komputerów piątej generacji był "Instytut Technologii Komputerów Nowej Generacji" (ICOT, Institute for New Generation of Computer Technology), z budżetem ok. miliarda dolarów rozłożonym na 10 lat. Dyrektorem tego programu został Kazuhiro Fukui, profesor informatyki Tokyo University. Początkowo zatrudniono 40 młodych ludzi (poniżej 35 lat) "wypożyczonych" z różnych firm komputerowych, potem liczba pracowników naukowych ICOT wzrosła do 90, nie wliczając w to ok. 500 pracowników japońskich firm komputerowych prowadzących badania wspólnie z ICOT oraz wielu zagranicznych naukowców odwiedzających ten instytut w ramach współpracy międzynarodowej.

Założenia programu

Przed programem budowy komputerów piątej generacji postawiono wiele konkretnych celów. Jednym z nich miało być zbudowanie komputerów wykonujących ponad 100 mln "logicznych wnioskowań w ciągu sekundy" (LIPS, Logical Inferences Per Second). Inne cele to tłumaczenie w oparciu o słownik rzędu 100 tys. słów z japońskiego na angielski z dokładnością 90%, rozumienie ciągłej mowy w zakresie 50 tys. słów z dokładnością 95%, dialog z maszyną w języku naturalnym, stworzenie systemów eksperckich korzystających z 10 tys. reguł wnioskowania. W ramach programu "Pattern Information Processing National Systems" (PIPS) zmierzano do możliwości analizy obrazów przy 100 tys. obrazów w pamięci. W latach 90. KIPS miały być "centralnym narzędziem we wszystkich dziedzinach społecznej działalności, włączając w to ekonomię, przemysł, kulturę, życie codzienne".

Stan obecny

Program nie został zakończony w 1992 r., lecz przedłużono go o 3 lata. Oficjalnie Instytut Technologii Komputerów Nowej Generacji przestanie istnieć w marcu 1995 r. Na uroczystą konferencję kończącą 12 lat działalności tego projektu przyjechało do Tokyo ok. 400 osób. Profesor Fuchi przez prawie godzinę opowiadał o historii projektu i snuł dość niespójne rozważania ogólnej natury. Chociaż osiągnięto znaczny postęp, era komputerów piątej generacji jeszcze nie nadeszła. Młodzi naukowcy mają szczęście: jest jeszcze dużo trudnych problemów do rozwiązania. Przygotowaliśmy podwaliny nowej technologii, ale rezultaty w zakresie przetwarzania wiedzy zbierać będziemy dopiero w XXI w. Zmiany technologiczne w ciągu lat 80. były ogromne i trudne do przewidzenia, upowszechnienie komputerów osobistych i sieci komputerowych zmieniło nasz sposób myślenia. Świat odwraca się od wielkich, centralnych systemów w kierunku mniejszych, rozproszonych. (Swoją drogą, gdy napisałem o tym artykuł "Małe czy duże" w 1989 r. w "Przeglądzie Technicznym" okrzyknięto mnie wrogiem publicznym numer jeden informatyki -- od tego czasu dałem sobie spokój z pisaniem na takie tematy). Profesor Fuchi stwierdził, że czasy wielkich, centralnie kierowanych projektów się kończą i chociaż trudno jest zreformować istniejący system, to idea "struktur poziomych", sieci naukowców pracujących w różnych instytucjach i tworzących "wirtualny instytut", coraz bardziej staje się rzeczywistością. ICOT zostanie zamknięty, ale jego pracownicy stworzą taki wirtualny instytut, oparty na możliwościach komunikacyjnych stwarzanych przez sieci komputerowe i na rozproszonych bazach danych w ramach technologii World-Wide-Web.

Jako drugi wystąpił dr Shunichi Uchida, obecny dyrektor ICOT, składając szczegółowe sprawozdanie z przebiegu prac Instytutu w ostatnich dwóch latach. Zrezygnowano z pierwotnych, ambitnych zamierzeń, nikt o nich nawet nie wspominał. Obecne cele projektu nie rozpalają już wyobraźni milionów; z naukowego punktu widzenia są jednak bardzo ciekawe i bardziej konkretne. W ostatnich dwóch latach ICOT skupił się na rozpowszechnianiu rezultatów uzyskanych w ramach projektu piątej generacji -- ponad tysiąc prac naukowych i prawie sto systemów oprogramowania dostępnych jest za darmo przez sieć komputerową lub na CD-ROM-ie rozpowszechnianym przez ICOT. Podjęto duży wysiłek przeniesienia oprogramowania z nietypowego sprzętu komputerowego, częściowo zbudowanego w ramach projektu piątej generacji, na typowe stacje robocze pracujące w systemie Unix. Bardzo rozwinięto systemy równoległego i rozproszonego przetwarzania wiedzy oraz systemy równoległego wnioskowania (PIM, Parallel Inference Machines). Systemy takie znajdują zastosowanie przy konstrukcji rozproszonych baz danych.

Co osiągnięto?

Z osiągnięć projektu piątej generacji prezentowanych szczegółowo w czasie konferencji warto wymienić:

1) Obiektowo zorientowane języki do reprezentacji wiedzy: KL1, KLIC i QUIXOTE, pozwalające na opis skomplikowanych fragmentów wiedzy, np. dotyczących reakcji biologicznych czy zagadnień prawniczych. System KLIC działa na stacjach roboczych i komputerach równoległych tworząc z opisu wiedzy w języku KL1 program w języku C.

2) MGTP, program do dowodzenia twierdzeń działający na wieloprocesorowych komputerach w środowisku PIMOS (Parallel Inference Machine Operating System). Jest to jeden z najciekawszych rezultatów projektu piątej generacji, gdyż przy jego pomocy udało się rozwiązać pewne zagadnienia matematyczne (udowodnić istnienie pewnych kwazigrup). Ponieważ dowodzenie twierdzeń matematycznych jest bardzo trudne i wielu matematyków ma wątpliwości czy w ogóle możliwe, osiągnięcie interesujących rezultatów w tym zakresie wzbudziło znaczne zainteresowanie na świecie. System MGTP korzysta z logiki pierwszego rzędu i na maszynie o 256 procesorach działa 200 razy szybciej niż na pojedynczym procesorze.

3) Bardzo interesujące rezultaty osiągnięto w genetyce i biologii molekularnej. Systemy przetwarzania wiedzy stają się niezbędnym narzędziem w projekcie mapowania ludzkiego genomu. Na konferencję przyjechało kilku amerykańskich naukowców określających się jako "biolodzy komputerowi", specjalnie na sesję poświęconą systemom reprezentacji wiedzy w genetyce.

4) Za najbardziej inteligentne oprogramowanie stworzone w ramach projektu piątej generacji uznano system Helic-II przeznaczony dla symulacji rozważań prawników, dyskusji między prokuratorem i adwokatem, interpretacji przepisów prawnych, intencji oskarżonych i symulacji rozumowania sędziego.

5) Z praktycznego punktu widzenia bardzo ważne są zagadnienia dużych, rozproszonych baz danych multimedialnych, poszukiwanie informacji w takich bazach danych i próba organizacji wiedzy w nich zawartej.

6) Przedstawiono również ciekawe rezultaty dotyczące komputerowo wspomaganego projektowania (CAD) z wykorzystywaniem wnioskowania logicznego na masowo równoległych komputerach.

Program komputerów piątej generacji oparty został początkowo na języku ProLog (Programming in Logic), języku opracowanym w Marsylii i dopracowanym w Edynburgu (w Szkocji). Skupienie się na podejściu symbolicznym, oparcie na Prologu i logice, nie pozwoliło na osiągnięcie tak ambitnych zmierzeń, jakie początkowo postawiono przed tym projektem. Na konferencji ICOT nie zaprezentowano żadnych istotnie nowych odkryć i chociaż znacznie ulepszono istniejące systemy oprogramowania oparte na programowaniu logicznym, złożone problemy pozostają nadal trudne do rozwiązania.

Zamierzenia

W 1992 r. zainaugurowano inny, przewidziany na 10 lat projekt japoński: RWCP, Real World Computing Partnership. Jego celem jest stworzenie systemów przetwarzania informacji przydatnych w trudnych zagadnieniach praktycznych. Z pięciu centralnych tematów badawczych projektu RWCP jedynie projekty masowego przetwarzania równoległego nawiązują bezpośrednio do projektu komputerów piątej generacji, częściowo wiąże się z nim również integracja symbolicznego i neuronalnego przetwarzania informacji. Nowym tematem są komputery optyczne. Pozostałe tematy badawcze wiążą się bardziej z badaniem funkcji poznawczych mózgu, modelowaniem sieci neuronowych i reprezentacją informacji źle lub nieprecyzyjnie określonej, niż z podejściem logicznym. Do osiągnięcia prawdziwej inteligencji potrzebne okazało się bardziej intuicyjne podejście wykorzystujące możliwości uczenia się systemów zdolnych do adaptacji i to właśnie jest celem RWCP. Czy projekt ten osiągnie większy sukces niż projekt komputerów piątej generacji? Zobaczymy w 2002 roku.

Prof. Włodzisław Duch jest pracownikiem Faculty of Science Rikkyo University w Tokio oraz Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.