domingo, 15 de junio de 2008

El futuro de la computación

El ordenador de quinta generación

Actualmente se piensa que la tecnología ha avanzado hasta límites próximos a lo que es posible con los computadores convencionales y que es necesario un cambio drástico de dirección para seguir progresando. La continuada demanda de esas mejoras constituye una motivación para muchos paises, de manera que gastan grandes sumas de dinero en la investigación y el desarrollo de una nueva generación de computadoras. Cuando por fin llegue la quinta generación se supone que será muy diferente de cualquier otra anterior.

En el esfuerzo investigador para construir el ordenador de quinta generación rivalizan los paises más desarrollados. Fue en Japón donde se inició la carrera de la quinta generación. La investigación y el desarrollo japoneses de nueva tecnología están dirigidos por la unión de la industria y el gobierno en el Instituto para la Nueva Generación de Tecnología de Computadoras (ICOT) fundado por el Ministerio de Asuntos Internacionales e Industria. Para los japoneses este proyecto pretende conseguir un ordenador rapido basado en la lógica y el procesamiento del conocimiento, con interfaces que puedan comprender el lenguaje natural, basado todo en una máquina de arquitectura paralela, usando programación lógica con un Prolog concurrente1.

Al ser Japón un país de recursos limitados, su gobierno quiere vencer en esta carrera del ordenador de quinta generación como primera esperanza para un futuro económico del país más prometedor, pues si Japón es capaz de poner las normas para los sistemas más avanzados de cálculo, su economía sera capaz de hacer de él la fuente más cara en cuanto a inteligencia artificial se refiere. Los japoneses palpan que sus esfuerzos en la quinta generación son una necesidad de supervivencia económica2.

El ICOT supone la colaboración de ocho compañías que suministran a aquel investigadores que trabajan con él durante tres o cuatro años, pero durante ese tiempo pueden volver a sus compañías para investigar como nuevos expertos. El presupuesto destinado por el ICOT para el proyecto de ordenadores de la quinta generación es de 450 millones de dólares durante diez años. El proyecto del superordenador rápido ayudará a fabricar ordenadores con procesamiento paralelo, que seran de 100 a 1000 veces más rápidos que los superordenadores actuales habiendo destinado a este fin el MITI 100 millones de dólares durante ocho años3.

La nueva generación de computadores supone avances en tres áreas fundamentales: en integración de microcircuitos en muy alta escala (VLSI), para aumentar la densidad de compactación de los microcircuitos; en los métodos de proceso de datos, haciendo dichos procesos más parecidos a los esquemas de razonamiento humano; en las tecnicas de diseño de memorias, a fin de hacerlas más aptas y efectivas para desempeñar las nuevas tareas4.

En un informe publicado en 1980 por el Japan Information Processing Centre (JIPDEC) se predice que el ordenador de quinta generación sera el resultado de cuatro aspectos importantes. Existirá una gran diversidad de funciones computerizadas, niveles y tipos de computación. Desde máquinas para proceso a muy elevada velocidad, a procesadores para funciones y aplicaciones especiales. Ordenadores personales y computadoras incorporados en todo tipo de maquinaria. Se dejará a un lado la tendencia actual hacia máquinas de uso general y se incrementará el número de ordenadores para aplicaciones especiales. Una tendencia hacia arquitecturas diferentes a las actuales. Cobraran gran importancia las arquitecturas de los microcircuitos. También se pondrá un gran énfasis en las arquitecturas de los sitemas5.

El diseño tradicional de hardware no ha conseguido alcanzar el fin propuesto por la inteligencia artificial. Las tecnicas de inteligencia artificial requieren accesos rápidos a bancos de memoria enormes según los estandares tradicionales y, por tanto, las velocidades de proceso son demasiado lentas para las aplicaciones más exigentes. La antigua idea de solucionar un problema paso a paso mediante la ejecución de una secuencia de instrucciones ha cedido el paso, en el proyecto de quinta generación, a la idea de procesamiento en paralelo, en el cual un conjunto de procesadores trabajan simultaneamente en las diferentes partes del problema6.

Según otros rumbos tomados se propone la inclusión de compiladores en hardware más que en software y la inclusión de un microcódigo para procesadores en un lenguaje lógico como el Prolog. Las pruebas para medir la velocidad de sistemas en inteligencia artificial tienden a expresar sus medidas en inferencias logicas por segundo (LIPS), más que en millones de instrucciones por segundo (MIPS), como sucedía en el pasado7.

En los primeros cuatro años del ICOT se desarrolló una máquina basada en el conocimiento llamada Delta, que comprende un sistema de inferencia, un sistema de conocimiento, un sistema de software y un sistema para el desarrollo de prototipos de software. Las máquinas para bases de datos afines tienen acceso a unos 20 gigabytes de almacenamiento y en las etapas finales se encontraron algunos problemas debido al uso de maquinas convencionales que se basaban en un procesamiento secuencial y que se incluyeron como compromiso con la reconocida necesidad de efectuar un procesamiento en paralelo a gran escala. Se estima que las máquinas de inferencia que se necesitarán al final del proyecto deberán ser capaces de ejecutar 109 LIPS y esta potencia de procesamiento sólo será proporcionada por el equivalente de 1000 procesadores trabajando en paralelo8.

Otro de los primeros resultados practicos del proyecto japones es la máquina Personal Sequential Inference (SPI) que se desarrollo para usarla como una herramienta en la investigación sobre métodos de resolución de problemas mediante la lógica. El software es quizás más importante que la máquina en si, el lenguaje de programación del procesador esta basado en la programación lógica y posee un sistema operativo llamado Simpos que usa una versión de Prolog llamada Extended Self-contained Prolog (ESP). El PSI tiene actualmente una velocidad de unos 30 LIPS, y se espera comercializar en un futuro próximo cuando la velocidad sea de unos 200 LIPS9.

La respuesta norteamericana al ICOT no se hizo esperar. El Programa de la Agencia para la Investigación de Proyectos Avanzados de la Defensa (DARPA) ha sopòrtado la investigación en inteligencia artificial durante los últimos 20 años. Uno de sus frutos ha sido el Programa para Comprensión de Imágenes, en el que se intenta integrar imágenes, ciencia de la computación, reconocimiento de modelos, inteligencia artificial, neurofisiología y fisica, en un intento de extraer información de las imágenes con ayuda de sistemas expertos como el ACRONYM, para la interpretación de fotogramas. En respuesta al proyecto japonés DARPA lanza el Programa de Cálculo Estratégico, en el que intenta crear una nueva generación de tecnología de máquinas extremadamente potentes que soporten la seguridad militar de los EE. UU. y les facilite competir en el campo económico. Se espera que el costo económico en cinco años sea de unos 600 millones de dólares. Ademas DARPA subcontrata con laboratorios universitarios en áreas de visión, lenguaje natural, tecnología de sistemas expertos, robótica y lingüistica10.

En 1982 se formó la Corporación para la Microelectronica y tecnología de Ordenadores (MCC) para intentar conseguir el liderazgo de EE. UU. en tecnología. A diferencia del programa japonés, los organizadores del MCC consideran que el vehiculo más efectivo para conseguir sus objetivos es un consorcio de compañías privadas, en lugar de asociaciones entre la industria y el gobierno. Para comprar una cuota de la MCC todas las compañías miembro deben reunir uno o más programas y contribuir con sus cientificos e ingenieros a ellos. El precio normal de una cuota es de un millon de dólares. El presupuesto anual para 1986 de la MCC fue de 65 millones de dólares. Hay cuatro areas de proyectos tecnicos11:

1 - Arquitectura avanzada de ordenadores, desarrollada en otras cuatro áreas:
a - Interfaces con el usuario, para explorar todos los aspectos de interacción entre la persona y los ordenadores.
b - Inteligencia artificial, para desarrollar el conocimiento de los sitemas expertos y su implementación dentro de los sitemas de producción.
c - Procesamiento paralelo, para conseguir mayores prestaciones a niveles de coste, comparables a los de los microordenadores.
d - Bases de datos, imprescindibles para construir circuiteria y programas que consigan mejores caracteristicas en procesos complejos, que necesiten grandes bases de datos.
2 - Microelectrónica.
3 - Tecnología avanzada de software.
4 - CAD para VLSI.

También el Reino Unido se lanzó a la carrera de la quinta generación. En 1982 se fundó el programa Alvey de Tecnología Avanzada de Información. Su objetivo es desarrollar las tecnologías necesarias durante cinco años en contraste con los diez japoneses, con especial enfasis en los sistemas expertos. Pretende conseguir una posición competitiva para el país dentro del mercado mundial de la tecnología de la información, coordinando esfuerzos de la industria, organos de gobierno, universidades y laboratorios de investigación, por medio de las herramientas y métodos necesarios para la producción de alta calidad que repercuta en las prestaciones del hardware y software. Las áreas de investigación son: ingeniería del software, sistemas expertos, sistemas de conocimiento e interfaces hombre máquina12. El gobierno y la industria, conjuntamente han estimado el coste de la inversión durante los cinco años en 500 millones de dólares. Un ejemplo de lo conseguido es la formación de un consorcio que esta produciendo nuevas herramientas integradas de ingeniería de software, que está formado por seis empresas y miembros academicos, bajo la dirección de una firma de software. Otro proyecto es la creación de un chip microprocesador llamado Transputer para aplicaciones de procesamiento paralelo13.

La CEE creó en 1984, el Programa Europeo Estratégico para Investigación en Tecnologías de la Información (ESPRIT), que es una colaboración entre las universidades y gobiernos a través de entre ambos, y que incluye a tres firmas norteamericanas en proyectos particulares. La inversión total durante los cinco primeros años (1984/88) se aproxima a 1,5 billones de dólares, la mitad de los cuales provienen de la CEE y la otra mitad de las compañías participantes. El dinero se distribuye entre los laboratorios de investigación y universidades, en proyectos que se agrupan en las de: microelectrónica, robótica, software, procesado de la información, automatización de oficinas y fabricación asistida por ordenador (CAM)14.

1 - McAllister, J. - Inteligencia Artificial y Prolog en Microordenadores. - Ed. Marcombo, 1990.
2 - Taylor, W.A. - What Every Engineer Should Know About AI.- Ed. MIT, 1988.
3 - Varios.- Inteligencia Artificial, Conceptos, Tecnicas y Aplicaciones.- Ed. Marcombo, 1987.
4 - Simons, G.L. - Los Ordenadores de la Quinta Generación.- Ed. Diaz de Santos, 1985.
5 - Simons, G.L. - Ib. idem.
6 - Feigenbaum, E.A. y McCorduck, P. - La Quinta Generación. - Ed. Planeta, 1983.
7 - McAllister, J. - Op. cit.
8 - McAllister, J. - Op. cit.
9 - McAllister, J. - Ib. idem.
10 - Feigenbaum, E.A. y McCorduck, P. - Op. cit.
11 - Varios.- Op. cit.
12 - Simons, G.L.- Op. cit.
13 - McAllister, J. - Op. cit.
14 - Varios. - Op. cit.