Искусственный интеллект - [122]

Ниже рассматривается новый класс таких моделей - лингво-комбинаторные модели и вопросы реализации их с помощью рекурсивных вычислительных систем для построения виртуальных миров.

РЕКУРСИВНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Важным достижением на пути развития вычислительной техники стало развитие рекурсивных вычислительных систем с не-фон-Неймановской архитектурой, создание которых было провозглашено в 1974г на конгрессе ИФИП в Стокгольме [8] В результате большой работы в Ленинградском институте авиационного приборостроения к 1979г были изготовлены многие блоки машины и осенью 1979 г экспериментальный образец рекурсивной машины был предъявлен государственной комиссии во главе в академиком А.А.Дородницыным. В специальном Постановлении ГКНТ СССР и Комиссии Президиума Совета Министров СССР от 14.09Л979г за № 472/276 отмечалось, что запуск первого в мире экспериментального образца многопроцессорной рекурсивной машины высокой производительности и надежности является достижением мирового уровня

В математике существует большой раздел - рекурсивные функции [2]. Долгое время термин «рекурсия» употреблялся математиками, не будучи четко определенным. Его приблизительный интуитивный смысл можно описать следующим образом. Значение искомой функции Ф в произвольной точке X (од точкой подразумевается набор значений аргументов) определяется, вообще говоря, через значения этой же функции в других точках Н, которые в каком-то смысле предшествуют X. Само слово «рекурсия» означает возвращение [7,9]. Рекурсивные функции - это вычислимые функции. По сути дела все вычислимые на компьютерах функции - это рекурсивные функции, но разные компьютерные архитектуры поразному ведут вычислительные процессы. Чем лучше соответствует структура компьютера структуре задач, тем меньше затраты памяти и времени. Так что когда мы говорим о рекурсивных машинах, мы говорим о соответствии структур машины и задач, а так как задачи бывают разные, то структура машин должна гибко подстраиваться к структурам задач. Математика в настоящее время погружена в программирование, и в программировании рекурсивные операции распространены.

ЭВМ выступает как средство материализации логико-математических преобразований. ЭВМ являет собой иллюстрацию концепции потенциальной осуществимости, поскольку при отсутствии ограничений на время работы и емкость памяти любая ЭВМ в состоянии провести любые вычисления. Конкретное же протекание процессов вычисления проявляется лишь на уровне организации преобразований информации (задействуются конкретные регистры, коммутаторы, процессоры, линии передачи данных в определенном порядке и сочетании и т.д.). С этой точки зрения «архитектура ЭВМ» - это ее структура в состоянии (процессе) реализации алгоритма, то есть как бы ожившая структура, такого представления является возможность отображени категорий и явлений одной природы (числа, алгоритмы)

на объекты другой природы (физические элементы, сигналы). Причем это отображение взаимно неоднозначно - алгоритму aj может соответствовать множество архитектур {А} и обратно - архитектуре Aj непосредственно не соответствует какой-либо алгоритм aj. Специфика взаимодействия {а} и {А} раскрывает глубинные свойства процесса развития математики и вычислительной техники . Как отмечает

С.А Яновская , «лицо машинной математики все более зависит от развития философских и логических оснований математики» [9]. Не представляется возможным непротиворечивая формализация отображения {а} {А} из-за его неоднозначности. Поэтому построить

соответствующую аксиоматическую теорию проектирования ЭВМ не представляется возможным [10].

Когда мы формулировали принципы организации рекурсивных машин, мы исходили из потребностей развития вычислительных машин и систем, получили множество авторских свидетельств, это был интересный творческий процесс и с точки зрения достоверности сделанного тогда, в 1974-1979 годах, стоило бы обратиться к нашему докладу на конгрессе ИФИП в Стокгольме [8]. Этот доклад содержал анализ недостатков машин традиционной архитектуры, ревизию принципов фон Неймана, принципы архитектуры рекурсивных машин, основные особенности языка рекурсивных машин, фрагментарное описание рекурсивной машины В качестве иллюстрации рекурсивной структуры можно привести систему ЗМ - модульную микропроцессорную систему. Система ЗМ строится из модулей трех типов - операционных, коммуникационных и интерфейсных. Операционные модули выполняют основную работу по обработке данных, реализации объектов математической памяти, процессов определения готовности и выполнения операторов программы на внутреннем языке. Коммуникационный модуль предназначен для реализации коммуникационной системы - установления логического соединения между модулями, обмена информацией между модулями поиска в системе ресурсов запрошенного типа. Интерфейсные модули подключаются к внешним устройствам своими блоками ввода-вывода.

Вопросы организации обмена информацией с внешним миром имеют большое значение для существенно многопроцессорных систем, оказывают значительное влияние на их фактические характеристики. Различные классы задач требуют различной интенсивности обмена с внешними устройствами. Вычислительная система должна обеспечивать построение таких ее конфигураций для каждого конкретного применения, которые бы обладали оптимальными для этого применения характеристиками по вводу-выводу. Система ЗМ обеспечивает инкрементное наращивание вычислительной мощности до любого необходимого значения путем подключения дополнительных блоков без внесения изменений в имеющуюся систему и ее программное обеспечение как на этапе разработки системы, так и в ходе ее эксплуатации. Методология проектирования и реализации системы ЗМ базируется на рассмотрении вычислительной системы как иерархии виртуальных машин. Система ЗМ имеет рекурсивно-организованную многоуровневую структуры. Рекурсивность структуры состоит в том, что структура всякой модификации системы задается рекурсивным определением. Динамически меняющиеся в ходе вычислений виртуальные процессы требуют постоянной динамической реконфигурации связей между модулями. Сейчас реализуются системы, содержащие тысячи и миллионы процессоров.