知識(shí)庫(kù)機(jī)(數(shù)據(jù)庫(kù))

時(shí)間：2022-12-09 18:30:01 | 來(lái)源：信息時(shí)代

時(shí)間：2022-12-09 18:30:01 來(lái)源：信息時(shí)代

    知識(shí)庫(kù)機(jī) : 針對(duì)知識(shí)庫(kù)管理和知識(shí)處理需求特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的一類用于數(shù)據(jù)/知識(shí)處理的非傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),是智能信息處理系統(tǒng)或新一代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。有兩種開發(fā)知識(shí)庫(kù)機(jī)的途徑: 一種是把知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)制直接聯(lián)系起來(lái),構(gòu)成智能信息處理系統(tǒng)的核心; 另一種是把知識(shí)庫(kù)粗分為事實(shí)庫(kù)(關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù))和規(guī)則庫(kù)兩大部分,用數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)事實(shí)庫(kù)的管理與操作。知識(shí)庫(kù)機(jī)的實(shí)現(xiàn)仍可以關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和關(guān)系代數(shù)為基礎(chǔ),通過(guò)研究具有并行處理、數(shù)據(jù)流處理、推理機(jī)、層次存儲(chǔ)器控制、路徑網(wǎng)絡(luò)等各種先進(jìn)的知識(shí)庫(kù)機(jī)結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)成,使之具有知識(shí)處理和管理功能,以支持大量知識(shí)/數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索和更新。有關(guān)知識(shí)庫(kù)機(jī)的概念,不同學(xué)者根據(jù)知識(shí)表達(dá)方式和所采用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的不同,提出和研發(fā)了具有多種不同體系結(jié)構(gòu)的知識(shí)庫(kù)機(jī)。
1. 知識(shí)庫(kù)機(jī)及其發(fā)展
知識(shí)庫(kù)機(jī)(knowledge base machine)可視為一種面向知識(shí)管理的數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī),它能在硬件及軟件上支持知識(shí)的表示、存儲(chǔ)、檢索、更新和獲取等工作。同數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展一樣,知識(shí)庫(kù)機(jī)一般也是建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。因?yàn)?關(guān)系數(shù)據(jù)模型具有較好的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和算法集的一致性,以關(guān)系運(yùn)算和關(guān)系演算為基礎(chǔ),加上知識(shí)處理,可用于現(xiàn)實(shí)世界中的知識(shí)管理和知識(shí)處理。
知識(shí)處理和數(shù)據(jù)處理的主要區(qū)別在于: 前者總是與某種啟發(fā)式搜索或推理機(jī)制結(jié)合在一起,而不僅僅是對(duì)知識(shí)庫(kù)的檢索。為了有效地支持知識(shí)處理,知識(shí)庫(kù)機(jī)往往總是與包括數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)在內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),緊密地聯(lián)系在一起。事實(shí)上,知識(shí)的編碼表示本身,也離不開對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的存取操作。知識(shí)庫(kù)機(jī)的提出和研發(fā),是在20世紀(jì)80年代,受到日本提出的“第五代計(jì)算機(jī)”十年研究計(jì)劃(1982～1991)的激勵(lì),隨后英、法、德、美等發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相跟上,紛紛制訂了各自所謂的“新一代計(jì)算機(jī)”研發(fā)規(guī)劃而形成新一代計(jì)算機(jī)的研發(fā)熱潮。例如,德國(guó)“歐洲計(jì)算機(jī)工業(yè)研究中心ECIRC”于80年代后期研制的一種PROLOG機(jī)ICMS;美國(guó)促進(jìn)研究開發(fā)新一代計(jì)算機(jī)聯(lián)合體MCC,則把知識(shí)庫(kù)建立在一種多機(jī)并行處理的數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)bubba的基礎(chǔ)之上; 又如,日本新一代計(jì)算機(jī)研究所ICOT為支持在多個(gè)推理機(jī)組成的環(huán)境中,更為有效地進(jìn)行知識(shí)處理,專門研制了一種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)DELTA。此外,如果把數(shù)據(jù)庫(kù)中所存儲(chǔ)的內(nèi)容,看作是一類斷言性知識(shí),或事實(shí),也可以把數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)作為知識(shí)庫(kù)機(jī)的組成部分。
盡管數(shù)據(jù)庫(kù)保存了客觀世界的大量事實(shí)和關(guān)系(relation),甚至也可能包含約束條件和某些演繹推理規(guī)則,但是它只能回答對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中已有事實(shí)的查詢(query); 知識(shí)庫(kù)則不但能完成這種查詢,而且還能根據(jù)已有的知識(shí),進(jìn)行演繹/歸納推理,推導(dǎo)出新的知識(shí); 還可以通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí),獲得新的知識(shí)。
在知識(shí)庫(kù)機(jī)研發(fā)過(guò)程中具有深遠(yuǎn)影響的兩個(gè)重大事件應(yīng)該是日本的“第五代計(jì)算機(jī)研究計(jì)劃”和“現(xiàn)實(shí)世界計(jì)算”(real world computer,RWC)(也稱“第六代計(jì)算機(jī)研究計(jì)劃”了,是這些研究計(jì)劃促進(jìn)了數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)向知識(shí)庫(kù)機(jī)的演化與發(fā)展。
第五代計(jì)算機(jī)研究計(jì)劃(知識(shí)信息處理系統(tǒng)KIPS): 在五代機(jī)計(jì)劃實(shí)施前,有人曾經(jīng)把直接支持某種知識(shí)表達(dá)方式的計(jì)算機(jī)歸類為知識(shí)庫(kù)機(jī),如產(chǎn)生式機(jī)DADO等。按這種觀點(diǎn),KBM的基本結(jié)構(gòu)就相當(dāng)于一般理解的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng),即它是由事實(shí)庫(kù)、規(guī)則庫(kù)、推理機(jī)制和控制機(jī)制所構(gòu)成。按一般知識(shí)庫(kù)機(jī)的概念,通常KBM主要有三種基本構(gòu)造方式:①以推理機(jī)為核心,增加數(shù)據(jù)庫(kù)的操作能力;②以數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)為核心增加推理能力: ③將數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)與推理機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合構(gòu)造成一個(gè)系統(tǒng)。然而,按日本第五代計(jì)算機(jī)計(jì)劃KIPS中有關(guān)知識(shí)庫(kù)機(jī)的設(shè)計(jì)方案,他們采用的就是第三種形式的知識(shí)庫(kù)機(jī)構(gòu)造方案。在第五代計(jì)算機(jī)的具體實(shí)施中,以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)Delta與個(gè)人串行推理機(jī)PSI為核心組成知識(shí)庫(kù)機(jī),這種結(jié)構(gòu)是以數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)作為事實(shí)庫(kù)與規(guī)則庫(kù)構(gòu)成智能存儲(chǔ)部件,而推理機(jī)是根據(jù)需要來(lái)查詢相應(yīng)的事實(shí)庫(kù)和規(guī)則庫(kù),并從事推理求證的操作,同時(shí)對(duì)規(guī)則庫(kù)中規(guī)則的增減進(jìn)行一致性檢查,以實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)處理過(guò)程的控制。
作為第六代計(jì)算機(jī)計(jì)劃的現(xiàn)實(shí)世界計(jì)算RWC是日本在第五代計(jì)算機(jī)(KIPS)計(jì)劃后,針對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜性、不確定性、多變性和有誤差等特點(diǎn),提出并實(shí)施的新一代計(jì)算機(jī)計(jì)劃,這個(gè)被稱為RWC的21世紀(jì)新型信息系統(tǒng),并不是要像第五代計(jì)算機(jī)(KIPS)計(jì)劃的目標(biāo)那樣,要造出一種智能機(jī)器。RWC計(jì)劃的構(gòu)思是要引入像人那樣的直感信息處理能力(intuitive information processing capability),使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不僅能處理數(shù)據(jù)和知識(shí),而且能像形象思維那樣進(jìn)行靈活的信息處理。實(shí)際上,RWC著重于直感信息(形象思維)處理,即研究建立有關(guān)類似于人類靈活的信息處理(如處理圖像等多媒體)和形象思維方面的智能理論及技術(shù)基礎(chǔ)。其實(shí),RWC計(jì)劃中,大量涉及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(artificial neural network,ANN)中大規(guī)模并行及分布式處理的概念與技術(shù)。在隨后的知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)與實(shí)施的方案中都采用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、細(xì)胞(cellular)等結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)建知識(shí)庫(kù)機(jī)。
2. 知識(shí)庫(kù)機(jī)的體系結(jié)構(gòu)
知識(shí)庫(kù)機(jī)宿主機(jī)的體系結(jié)構(gòu)除馮·諾依曼的“存儲(chǔ)程序概念”為核心的設(shè)計(jì)思想,即指令順序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理的計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)外,還可以采用:
(1) 數(shù)據(jù)流機(jī): 以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為執(zhí)行機(jī)制的非馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。
(2) 歸約機(jī):基于歸約模型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),其基本思想是在函數(shù)的計(jì)算過(guò)程中通過(guò)替換來(lái)不停地修改計(jì)算目標(biāo),直到計(jì)算目標(biāo)為最小單元為止。歸約模型分為串歸約和圖歸約兩種,前者采用按值調(diào)用,后者采用引用調(diào)用。其典型代表是Berklin等研制的GMD串歸約機(jī)和R.M.Keller等研制的圖歸約機(jī)。
(3)邏輯推理機(jī):一種直接用產(chǎn)生式系統(tǒng)為計(jì)算模型的非馮·諾依曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),是知識(shí)庫(kù)機(jī)和知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)的有機(jī)組成,能直接用謂詞邏輯進(jìn)行演繹推理。
(4)脈動(dòng)陣列:將若干簡(jiǎn)單的處理器連接起來(lái)組成計(jì)算陣列?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行流水式處理。脈動(dòng)陣列算法具有模塊性、規(guī)則性和鄰接互連性,很適合采用VLSI實(shí)現(xiàn)。
(5)面向?qū)ο髾C(jī)制。
3. 知識(shí)庫(kù)機(jī)的實(shí)現(xiàn)途徑
與數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)不同,知識(shí)庫(kù)機(jī)的研發(fā)大都采用不同的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn),并以研發(fā)非馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)的知識(shí)庫(kù)機(jī)為目標(biāo),其主要實(shí)現(xiàn)途徑如下:
(1)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言的多機(jī)系統(tǒng):采用面向?qū)ο?object oriented)程序設(shè)計(jì)風(fēng)格,將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及相關(guān)操作,即過(guò)程或函數(shù),納入“對(duì)象”之中。就“對(duì)象”外部而言,只有在“總控對(duì)象”調(diào)度下,通過(guò)“對(duì)象”間的消息交換,激發(fā)相應(yīng)“對(duì)象” 內(nèi)部,對(duì)其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行所定義的各項(xiàng)操作。
從20世紀(jì)70年代初開始,已先后提出了Smalltalk、Ada等多種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言。由于“對(duì)象”的結(jié)構(gòu)很適合知識(shí)的框架表達(dá)方式; “對(duì)象”之間的繼承關(guān)系,又正好與語(yǔ)義網(wǎng)中的“IsA”語(yǔ)義聯(lián)系相對(duì)應(yīng)。因此,完全可以將面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言作為一種人工智能(AI)語(yǔ)言,用來(lái)研發(fā)知識(shí)庫(kù)機(jī)。例如,日本ICOT(新一代計(jì)算機(jī)研究所)開發(fā)的ESP(extended self-contained Prolog)語(yǔ)言,就是把Smalltalk-80面向?qū)ο蟮母拍詈蚉ROLOG邏輯程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言相結(jié)合的一種AI語(yǔ)言環(huán)境。又如美國(guó)Intel公司于1981年投入市場(chǎng)的iAPX432,就是第一個(gè)實(shí)用的面向?qū)ο蠖嗵幚頇C(jī)系統(tǒng),該系統(tǒng)采用了Ada語(yǔ)言作為機(jī)器語(yǔ)言的重要組成部分,并利用Ada語(yǔ)言的“包塊(package)”結(jié)構(gòu)來(lái)表示“對(duì)象”。
(2)具有函數(shù)程序設(shè)計(jì)風(fēng)格的多處理機(jī)系統(tǒng):通常,函數(shù)程序設(shè)計(jì)有λ-函數(shù)和Backus函數(shù)兩種不同的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格。前者可追溯到1930年Church提出的λ-運(yùn)算(lambda calculus)。后來(lái)McCarthy在20世紀(jì)60年代初期開發(fā)的面向表(list)處理的語(yǔ)言LISP,就是一種典型的λ-函數(shù)程序設(shè)計(jì)風(fēng)格的語(yǔ)言,并且在AI領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用; 后者由John Backus提出,他系統(tǒng)地闡明了函數(shù)程序設(shè)計(jì)(FP)風(fēng)格及其數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。1976年,MIT人工智能實(shí)驗(yàn)室研制了LISP機(jī)CONS; 隨后經(jīng)改進(jìn)又分別研制了LISP機(jī)CADR、VLSI LISP處理器和Symbolics-3600LISP機(jī)。80年代開始,出現(xiàn)了一系列商品化的LISP機(jī)。例如: ①可運(yùn)行在Xerox-1100工作站上的InterLISP的開發(fā)環(huán)境和仿真器;②美國(guó)Utah大學(xué)研制一種具有松耦合樹型結(jié)構(gòu)的LISP多處理機(jī)AMPS,其目的在于開發(fā)LISP程序的并行性。③美國(guó) Lisp Machine Inc.(LMI)公司研制的LISP機(jī)Lambda,由一組NuBus高速總線的多處理器,并按模塊擴(kuò)充后組成。系統(tǒng)可提供較大的虛擬存儲(chǔ)空間。④美國(guó)北卡州大學(xué)的Mago教授,針對(duì)Backus純FP語(yǔ)言的特性,提出了一種采用二叉樹互聯(lián)結(jié)構(gòu)的“細(xì)胞”機(jī)MAGO,每個(gè)“細(xì)胞”是一個(gè)VLSI處理器。MAGO是最早為實(shí)現(xiàn)Backus純FP語(yǔ)言程序并行運(yùn)作的多處理機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之一。
(3)基于單賦值語(yǔ)言的數(shù)據(jù)流機(jī):所謂單賦值語(yǔ)言是指在一個(gè)程序中,每一個(gè)變量只賦值一次。也就是說(shuō),不允許同名變量在不同語(yǔ)句的左邊出現(xiàn)一次以上。例如,x=A+B,x=x+1,y=(x+c)×d不是單賦值語(yǔ)言。但x=A+B,x₁＝x+1,y=(x₁+c)×d就體現(xiàn)了單賦值語(yǔ)言的性質(zhì)。關(guān)于數(shù)據(jù)流計(jì)算模式的研究,可以追溯到20世紀(jì)60年代。但直到70年代末期至80年代,在美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)的一些知名大學(xué)或研究機(jī)構(gòu)都先后研制了各自的多種數(shù)據(jù)流機(jī)實(shí)驗(yàn)樣機(jī),其目的是驗(yàn)證數(shù)據(jù)流計(jì)算模式的可行性、合理性和有效性。例如,美國(guó)MIT的J.Dennis和Arwind等人研制了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種不同的MIT數(shù)據(jù)流機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng); 英國(guó)曼徹斯特大學(xué)研制的一種數(shù)據(jù)流機(jī)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)于1981年投入運(yùn)行; 日本電子綜合研究所(ETL)則在20世紀(jì)80年代中期研制成功EM-3和SIGMA-11兩種數(shù)據(jù)流機(jī)等。
(4)基于邏輯程序設(shè)計(jì)風(fēng)格的并行推理機(jī):1970年,英國(guó)帝國(guó)學(xué)院的R.Kowalski教授提出通過(guò)演繹推理將常規(guī)程序設(shè)計(jì)改變?yōu)檫壿嫵绦蛟O(shè)計(jì)風(fēng)格,這為基于歸結(jié)(resolution)原理的程序設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。1972年,R.Kowalski與法國(guó)馬賽大學(xué)的A.Colmereaer教授創(chuàng)立了基于一階謂詞邏輯的PROLOG語(yǔ)言。但這種邏輯語(yǔ)言在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)演繹、推理,效率較低。后來(lái),日本“第五代計(jì)算機(jī)”十年研究計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中,以PROLOG語(yǔ)言為基礎(chǔ)研發(fā)了兩種不同控制機(jī)制的并行推理機(jī)系統(tǒng)PIM-R和Kabu-wake多處理機(jī)系統(tǒng)。前者由100多個(gè)推理單元(IM)組成,每個(gè)IM是一個(gè)MC68000單板機(jī); 后者也采用多個(gè)MC68000為處理單元(PE)組成。(kabu-wake在日語(yǔ)中是作業(yè)分裂{job split}的意思,其含義是,當(dāng)進(jìn)行目標(biāo)分解的規(guī)約推理時(shí),一個(gè)目標(biāo)進(jìn)程將派生若干個(gè)子進(jìn)程。如果進(jìn)程較大,不足以全部容納在一個(gè)PE時(shí),就自動(dòng)把一個(gè)大的作業(yè)分裂為兩個(gè)較小的作業(yè),并把其中之一分配給另一空閑或尚有潛力的PE去處理)。
知識(shí)庫(kù)機(jī)和智能計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)途徑主要有: ①在通用計(jì)算機(jī)上配置知識(shí)處理軟件;②研制基于人工智能語(yǔ)言的知識(shí)庫(kù)機(jī)及智能機(jī),如LISP機(jī)、Symbolic 3600、Explorer;③研制功能專用的智能機(jī),如數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)(DBC、Delta等)、知識(shí)庫(kù)機(jī)(Mu-X,PRISMA)、圖像計(jì)算機(jī)(VICOM)等; ④在通用計(jì)算機(jī)上擴(kuò)充專用的智能部件,如在通用計(jì)算機(jī)上增加神經(jīng)計(jì)算機(jī)協(xié)處理器; ⑤研制新型部件支持的智能機(jī),如神經(jīng)計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、分子計(jì)算機(jī)、細(xì)胞計(jì)算機(jī)等。上述多種實(shí)現(xiàn)途徑,促使了多種知識(shí)庫(kù)機(jī)的設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)樣機(jī)和產(chǎn)品的出現(xiàn)。
4. 知識(shí)庫(kù)機(jī)范例
知識(shí)庫(kù)機(jī)及智能計(jì)算機(jī)的研究可分為兩大類:一類是構(gòu)造專用系統(tǒng),支持符號(hào)計(jì)算。這類系統(tǒng)以日本五代機(jī)計(jì)劃、ALICE、Flagship等為代表,其優(yōu)點(diǎn)是能高效進(jìn)行符號(hào)計(jì)算,獲得符號(hào)處理系統(tǒng)的支持; 缺點(diǎn)是系統(tǒng)太專用,缺乏對(duì)數(shù)值計(jì)算的高效支持和豐富的軟件系統(tǒng),不能滿足不同用戶的多種需求。另一類是構(gòu)造通用系統(tǒng),并在其上建立支持符號(hào)計(jì)算的多種說(shuō)明性語(yǔ)言系統(tǒng)。這類系統(tǒng)以GRIP、ESPRIT415子計(jì)劃B、PAM等為代表,其特點(diǎn)是既能保持高速數(shù)值運(yùn)算和較豐富的軟件特色,又能滿足多種用戶的需求,達(dá)到高效支持符號(hào)計(jì)算的目的。以下為知識(shí)庫(kù)機(jī)范例。
(1)個(gè)人串行推理機(jī)(personal sequencial inference machine,PSIM): 是日本第五代機(jī)計(jì)劃初期的知識(shí)庫(kù)機(jī)產(chǎn)品,由日本新一代計(jì)算機(jī)研究所ICOT1984年研制成功。該知識(shí)庫(kù)機(jī)將系統(tǒng)分為事實(shí)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)兩部分。用數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)事實(shí)庫(kù)的管理和操作,而規(guī)則庫(kù)部分用于邏輯推理。系統(tǒng)相當(dāng)于一臺(tái)串行推理機(jī)(SIM)體系結(jié)構(gòu)的工作站,由一種類似PROLOG語(yǔ)言的 KL-0作為核心語(yǔ)言,具有20K-30KIPS的邏輯推理能力。
(2) 并行推理機(jī)(parallel inference machine,PIM): 是日本五代機(jī)計(jì)劃中由ICOT研制的作為五代機(jī)系統(tǒng)(FGCS)的硬件核心部件。由多個(gè)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)模塊、推理模塊和一個(gè)或多個(gè)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成。在體系結(jié)構(gòu)上有多種靈活的實(shí)現(xiàn)方案。典型的代表有PIM-R和PIM-D。PIM-R采用歸約(規(guī)約)機(jī)制,并以并行方式執(zhí)行Concurrent PROLOG。PIM-D采用數(shù)據(jù)流機(jī)制,并能進(jìn)行并行及合一操作。
(3) Delta: 是ICOT的K. Murakani等人利用局域網(wǎng),將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)與個(gè)人串行推理機(jī)(PSIM)連接起來(lái),同時(shí)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)/知識(shí)處理,這就是1984年由ICOT研制成功的Delta知識(shí)庫(kù)機(jī)。Delta是五代機(jī)計(jì)劃初期硬件環(huán)境的重要組成部分。原理上相當(dāng)一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī),由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口、一個(gè)控制處理器和四個(gè)關(guān)系處理機(jī)組成。關(guān)系處理機(jī)中有專門的排序和歸并硬件,能對(duì)網(wǎng)絡(luò)上接收到的關(guān)系查詢作出快速響應(yīng)和高效地進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)操作。Delta的設(shè)計(jì)目標(biāo)是支持知識(shí)庫(kù)的推理工作,作為五代機(jī)的知識(shí)庫(kù)機(jī)的組成部分。Delta由RDBM管理器、處理子系統(tǒng)RSP和多級(jí)存儲(chǔ)子系統(tǒng)HM構(gòu)成。處理子系統(tǒng)RSP承擔(dān)整個(gè)控制/監(jiān)督和操作處理。多級(jí)存儲(chǔ)子系統(tǒng)HM負(fù)責(zé)關(guān)系數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索和修改。
(4) ICM3: 是歐洲計(jì)算機(jī)工業(yè)中心(European computer industry research center,ECRC)開發(fā)的一種PROLOG計(jì)算機(jī),它作為協(xié)處理器運(yùn)行在主機(jī)系統(tǒng)與工作站環(huán)境中。用于提高知識(shí)庫(kù)機(jī)的推理效率。該系統(tǒng)為后來(lái)開發(fā)的PROLOG/LISP協(xié)處理器KCM(knowledge crunching machine)提供了經(jīng)驗(yàn)。ICM3 的設(shè)計(jì)思想源于Warren抽象機(jī)(Warren abstract machine,WAM)。
(5) Bubba: 是美國(guó)新一代計(jì)算機(jī)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)MCC研制的一種并行數(shù)據(jù)庫(kù)/知識(shí)庫(kù)機(jī),用以支持包括知識(shí)處理在內(nèi)的廣泛應(yīng)用。系統(tǒng)由大量自主的結(jié)點(diǎn)處理機(jī)通過(guò)高速互聯(lián)器件通信聯(lián)系來(lái)組成。設(shè)計(jì)中,針對(duì)數(shù)據(jù)/知識(shí)處理的特點(diǎn),系統(tǒng)采用了將數(shù)據(jù)庫(kù)/知識(shí)庫(kù)管理功能融合為一體的分布式操作系統(tǒng)的核心KEV,由它控制系統(tǒng)的運(yùn)行。同時(shí)Bubba還采用基于對(duì)象模型的語(yǔ)言Fad作為用戶接口,以支持用戶自定義抽象數(shù)據(jù)類型。
(6)連接機(jī)(connection machine): 美國(guó)Thinking machine公司在20世紀(jì)80年代末期研制的知識(shí)庫(kù)機(jī)產(chǎn)品,型號(hào)有CM-1、CM-2、CM-5等。該機(jī)器源于MIT的W.Daniel的設(shè)計(jì)思想: 將大量簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)-處理單元連接成多維機(jī)構(gòu),構(gòu)成一個(gè)大容量的智能存儲(chǔ)器,并采用常規(guī)的計(jì)算機(jī)控制程序和I/O等操作。如CM-5連接機(jī)是20世紀(jì)90年代產(chǎn)品,有16384個(gè)具有RISC處理器的結(jié)點(diǎn)組成。
(7)細(xì)胞機(jī)(cellular machine): 又稱細(xì)胞陣列機(jī)(cellular array machine)。由大量相同功能的處理單元(細(xì)胞)構(gòu)成的計(jì)算陣列。常見的如網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),每個(gè)處理單元連接對(duì)應(yīng)網(wǎng)格上一個(gè)結(jié)點(diǎn),與鄰近的四個(gè)結(jié)點(diǎn)互聯(lián)。細(xì)胞陣列可包含成千上萬(wàn)個(gè)單元。典型的有ILLIACⅢ、 CLIP、 DAP和MPP等細(xì)胞機(jī)。
(8)單元計(jì)算機(jī)TRANSPUTER: 美國(guó)INMOS公司在20世紀(jì)80年代研制的知識(shí)庫(kù)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品,是為適應(yīng)多機(jī)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的一種知識(shí)庫(kù)機(jī)組件。能將數(shù)據(jù)通信和計(jì)算有效結(jié)合,在多個(gè)TRANSPUTER芯片間進(jìn)行高速傳輸。產(chǎn)品型號(hào)有T400、T800、T900等。
數(shù)據(jù)庫(kù)和人工智能技術(shù)的進(jìn)展,為數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)、知識(shí)庫(kù)機(jī)和智能計(jì)算機(jī)的發(fā)展創(chuàng)造了條件,經(jīng)過(guò)多年來(lái)的努力,在研究和應(yīng)用領(lǐng)域都取得了一定的成果,但其應(yīng)用效果和解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力還不強(qiáng)。同智能計(jì)算機(jī)的研發(fā)一樣,數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)和知識(shí)庫(kù)機(jī)還處于研究或試驗(yàn)階段,尚沒(méi)有完善的商品化產(chǎn)品。雖然近年來(lái)其研究和應(yīng)用有些冷卻,但在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域尚沒(méi)有停止步伐。目前,數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)、知識(shí)庫(kù)機(jī)和智能計(jì)算機(jī)的研究和發(fā)展處于低潮,其原因是多方面的:①人類對(duì)智能的本質(zhì)和特點(diǎn)了解不夠;②關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有取得突破; ③對(duì)智能的基礎(chǔ)研究重視不夠。相信只要重視基礎(chǔ)研究,突破關(guān)鍵技術(shù),開拓應(yīng)用領(lǐng)域,揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短,未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)機(jī)、知識(shí)庫(kù)機(jī)和智能計(jì)算機(jī)的研究必將取得重大發(fā)展。