JAPONYA VE BEŞİNCİ KUŞAK BİLGİSAYAR PROJESİ

Metin BEYNAM Elk. Yük. Müh.

ÖZET

6 9 Kasım 1984 tarihleri arasında Japonya'nın baş kenti Tokyo'da Beşinci Kuşak Bilgisayar Sistemleri hakkındaki ikinci uluslararası konferans yapıldı. Dış dünyada büyük yankılar uyandırmış olan Japonların Beşinci Kuşak Bilgisayar Projesi, yurdumuzda henüz yeterince tanıtılmış ve değerlendirilmiş değildir. Bu yazıda amaç, hem konu ile ilgili özet bilgi sunmak, hem de Japonların hedefinin ne olduğunu daha geniş toplumbilimsel ve teknolojik bir çerçeve içinde irde lemektir.

GİRİŞ

Nisan 1981'de Japon hükümeti, yeni ve son derece iddialı bir programı finanse edeceğini ilan etti. Bu program, bilgisayarların yetenek ve yeterliliklerinin, devrimsel denebilecek boyutlarda arttırılmasını öngö rüyordu. Japon programının ayrıntıları, dünya kamu oyuna ilk kez, Tokyo'da £kim 1981'de yapılan Birin ci "Beşinci Kuşak Bilgisayar Sistemleri" (BKBS) Konferansında duyuruldu. Bu konferansa katılan Av rupalı ve Amerikalı bilim adamları, Japonya'dan ayrı lırken, Japonların artık batı teknolojisiyle yetinmeye cekleri; teknolojide birinciliği ele alıp, önderlik meşa lesini bundan böyle kendilerinin taşımak istedikleri izlenimini edinmiş bulunuyorlardı.

Gerçekten Japonya, son yıllarda dev adımlar atarak teknolojide ABD ile boy ölçüşür duruma gelmişti. Elektronik devre ve yonga ("chip") üretiminde ABDİ den geri kalmıyordu. Japon otomobilleri, ABD'nin gümrük duvarlarını zorluyordu. Japonlar, girişimcilik leri ve çalışkanlıkları sayesinde, dünya ülkeleri arasın da çok ayrıcalıklı bir yer kazanmış bulunuyorlardı.

Japonya bu işi, batı teknolojisini kopye etmek, ancak bunu, kendi toplum yapısına en uygun örgütlenme bi çimleri geliştirmek suretiyle başarmıştı. Bu biçimler hem Japonların ulusal ve kültürel özellikleri ile çeliş miyor, hem de batı teknolojisinin en verimli bir şekil de devralınabilmesini sağlıyordu. Üretimde üç Ameri kalının buluşlarını; Henry Ford'un "montaj hattı" il kesini, kalite kontrolünde W Edward Deming'in ve standartlaşmada Eli VVhitney'in geliştirdiği kavramları büyük bir başarıyla devralıp daha ileri götüren Japon lar, bir ara nefeslenmek için durup çevrelerine baktık larında, taklit edilecek bir şeyin kalmamış olduğunu gördüler. Çünkü artık örnek alınacak kimseler haline, kendileri gelmiş bulunuyorlardı. BKBS Projesi, Japon ların teknolojide önderliği kesinkes ele alıp, bu önder liği tek başlarına sürdürme niyetlerinin bir belirtisi olarak yorumlandı.

OLAYIN KÖKENLERİ

Beşinci Kuşak Bilgisayar Sistemleri Projesi'nin başlan

gıcı, 1979 yılına kadar uzanmaktadır. Bu tarihte.Ja

ponya'nın Uluslararası Ticaret ve Endüstri Bakanlığı

(MİTİ*), 1990'h yıllarda ortaya çıkacak bilişim ("in

formation") toplumunu ve o tarihlerde gerekli olacak

bilgisayarların neye benzeyeceklerini tasarlamaya baş

ladı. Bakanlığın amacı, bu geleceğe hazırlanmak için

hükümetin yapabileceği şeyleri saptamak ve bu yön

deki araştırma geliştirme çabalarını desteklemekti.

Bu amaçla bir etüd grubu kuruldu ve bu grup, iki yıl

süreyle Japon Bilgi İşlem Araştırma Merkezi'nde ça

lışmalarını sürdürdü. Daha sonra mali 1981'de Bakan

lık, kendi inceleme gruplarını oluşturdu. Bu gruplar

dan birincisi, toplumsal açıdan bilgisayar gereksinim

lerini, ikincisi bilgisayar donanımını, üçüncüsü ise bil

gisayar yazılımlarını incelemekle görevliydi.

1981 yılında bu araştırmaların sonuçları, Tokyo Üni versitesi'nden Profesör Tohru Moto oka tarafından bir rapor haline getirildi. Rapor, dev bir araştırma projesini çok ayrıntılı bir biçimde dile getiriyor, he deflerini, kapsamını, planlarını ve "ar ge" (araştirma geliştirme) programını tanımlıyordu.

Bu rapora dayanarak Beşinci Kuşak Bilgisayar Sistem leri Projesi, mali 1982'de resmen başlatıldı. Projeyi uygulayacak örgüt olan Yeni Kuşak Bilgisayar Tekno lojisi Enstitüsü (ICOT), Nisan 1982'de kuruldu.

BKBS Projesi, tamamen hükümet tarafından finanse edilen bir proje olarak başladığı halde, projenin hü kümet özel sektör işbirliği içinde yürütülmesi öngörü lüyordu. Bu nedenle ICOT'un kuruluşuna sekiz ya pımcı şirket katkıda bulundu. Japon endüstrisinin devleri olan bu şirketler, Fujitsu, Hitachi, Matsushita, Mitsubishi, Nippon Electric, Oki Electric, Sharp ve Toshiba idi. Her şirket eşit ölçülerde ICOT'u destek leyecek ve ürünlerinden aynı oranda yararlanacaktı. Ayrıca şirketfer, ICOT'a bilgisayar konusundaki en üstün beyinlerini gönderdiler. ICOT'un yöneticisi olan 49 yaşındaki elektronik mühendisi Kazuhiro Fuchi başkanlığında çalışan bu 42 kişinin hepsi, 37 yaşın dan küçüktür ve Japonya'nın bilgisayar alanındaki en ileri ve en genç yaratıcı gücünü temsil etmektedir.

PROJENİN SÜRESİ VE BEDELİ

1981'de başlayan ve 10 yıl sürecek olan Japon BKBS Projesi, kamu ve özel sektör yatırımları olarak toplam 855 milyon dolara çıkacaktır. Bu sayının 450 milyon dolarlık bölümü, hükümet harcamalarını kapsamakta dır. Japonların ikinci bir projesinin de BKBS projesine katkılarda bulunması beklenmektedir. Bu, 1982'de başlayıp 1990'da sona erecek olan Süperbilgisayar Projesi'dir.

* Kısaltmalar, yazının sonunda açıklanmıştır.

Süperbilgisayar diye günümüzde, saniyede yüz milyon kayan nokta işlemi (100 megaflops) yapabilen bilgisa yarlara denilmektedir. Örneğin Control Data şirketi nin Cyber 205'i ile Cray firmasının Cray 1'i bu tür dendir. Ancak yakın tarihlerde Japon Fujitsu, Hitachi ve Nippon Electric (NEC) şirketleri, piyasaya daha hızlı işlem yapabilen bilgisayarlar sürmüşlerdir. Japon ların Süperbilgisayar Projesi ise saniyede on milyar ka yan nokta işlemi gibi bir düzeyi amaçlamaktadır ki bu, günümüz süperbilgisayarlarından 100, normal bilgisa yarlardan ise 1000 kez daha hızlıdır.

Japonların Süperbilgisayar projesi de hükümet ve MİTİ tarafından finanse edilmekte olup, yüz milyon dolara (yaklaşık 23 milyar Japon Yen'i) çıkacağı tah min edilmektedir. Böylelikle Japonlar, yeni kuşak bil gisayarlarının geliştirilmesine, yaklaşık bir milyar do larlık bir yatırım yapmayı ummaktadırlar. ABD, 1960' lı yıllarda benzer şekilde, aya insan indirip sağ salim geri getirmek için ulusal bir proje başlatmıştı. 8 yıl sü ren ve o zamanlar 24 milyar dolar tutan bu projeden sonra Japonların 5. Kuşak Projesi, son yıllarda bir ül ke tarafından barışçı amaçlarla girişilen en büyük tek nolojik geliştirme projesi olma niteliğini taşımaktadır.

MİTİ'NİN ROLÜ

Bu gelişmelerde, Japon Uluslararası Ticaret ve Endüst ri Bakanlığı olan MİTİ'nin rolünü vurgulamak gerekir. MİTİ, başka ülkelerde tam bir eşdeğeri bulunmayan bir kuruluştur ve Japon hükümetinin özel sektörü hem teşvik etmek, hem de yönlendirmek için kurdu ğu bir bakanlıktır. Japon teknolojik atılımının birçok cephesinin ardında MİTİ vardır. Bunların içinde, Ja ponların yongalar konusunda Amerikalılara yetişme sini sağlayan 1977'lerdeki VLSİ projesi ile, 1980'de başlatılan süper şehirler kurma projesi sayılabilir.

Başlangıçta MİTİ, teknolojik ve endüstriyel gelişmeyi daha doğrudan denetlemek amacını güden bir kuruluş niteliğinde idi. Bu görünüm zamanla değişmiştir ve bugün, özel sektöre "yönetsel rehberlik" hizmeti ver meye dönüşmüştür. Bu sayede fazla zorlayıcı olma dan, büyük projeleri koordineli bir biçimde yönlendir mek mümkün olmaktadır.

BEŞİNCİ KUŞAK NEDİR?

"Yeni Kuşak" veya "Gelecek Kuşak" olarak da anı lan 5. Kuşak bilgisayarlarını ve toplumsal etkilerini in celemeye başlamadan önce, bu terimle neyin kastedil diğini kavramak yerinde olacaktır.

İlk kuşak bilgisayarları, 2.Dünya Savaşı'ndan hemen sonra ortaya çıktılar. Bunlar büyük çapta radyo lam baları (triyot, pentod vs.) kullanıyordu. 1946 1956 yılları arasında geliştirilen bu bilgisayarlar, büyük ha

ELEKTRtK MÜHENDİSLİĞİ • 320/321

cımlı, çok yavaş ve bugünkü ölçülere göre ilkeldiler. Eniac ve Univac, bu ilk kuşak bilgisayarlarından idiler. 1950'lerde transistorun keşfi ile, devrelerinde transis törlerin kullanıldığı ikinci kuşak bilgisayarları ortaya çıktı. Ancak bunlar gene de, gerek donanım gerekse yazılım açısından, bilgisayarların gelişme sürecinde ol dukça ilkel bir aşamayı temsil ediyorlardı. 1957 1963 arasında geliştirilen ikinci kuşak bilgisayarları arasın da, IBM 7094 ve CDC 6600 modelleri sayılabilir.

Tümleşik (entegre) devrelerin (IC) geliştirilmesi sonu cunda, 1964 1981 yılları arasında üçüncü kuşak bilgi sayarları ortaya çıktı. Bugün bilinen bilgisayarların çoğu bu türdendir. IBM 360, IBM 370 anabilgisayar ları, VAX 11/780 ve PDP 11 minibilgisayarları,Cray 1 ile Cyber 205 süperbilgisayarları bu kuşaktandırlar.

1982'den itibaren bilgisayarlarda, teknolojisi 1970' lerde geliştirilmiş olan büyük çapta tümleşik (LSI) ve çok büyük çapta tümleşik (VLSI) devreler kullanılma ya başlandı. 1989'a kadar sürmesi beklenen bu kuşak ta Cray XMP, IBM 3080 ve Amdahl 580 gibi yüksek performanslı bilgisayarlar vardar.

1990 yılından itibaren devreye girmesi beklenen 5. Kuşak bilgisayarları, gerçi çok yüksek hızlarda çalışa bilen donanım gerektirecektir. Fakat beşinci kuşağı önceki dört kuşaktan ayıracak olan temel özellik, da ha önceki kuşakların temel donanım yapı birikimlerin deki değişimlerle belirlenmiş olmasına karşılık, yeni kuşak bilgisayarlarının yazılım gelişmeleri ile belirlen meleri ve en önemlisi, "yapay zekâ" sahibi olmalarıdır. YAPAY ZEKA

Başlı başına bir bilim dalı olan yapay zekâ konusun da, burada ancak özet bilgi verebilmek durumunda yız. Yapay zekâ denilince akla, insan gibi algılayabi len, düşünebilen, öğrenebilen, mantık yürütebilen ve yargılara varabilen makinalar gelmektedir. Bu sayılan öğelerin her biri, beraberinde büyük zorluklar gettir mektedir. Yapay zekâ ayrı bir dal olarak ilk ortaya çıktığında, düşünebilen makinalar yapmanın fazla zor olmayacağı sanılmıştı. O zamanlar insan beyni, yapay zekâ uzmanı Marvin Minsky'nin deyimiyle, "aşırı ge lişmiş bir bilgisayar" olarak görülüyor ve bilgisayarla rın, insanlarda görülen düşünce düzeyine kısa sürede çıkabilecekleri düşünülüyordu. Nitekim bilgisayarlar için "elektronik beyin" deyiminin kullanılması, o ta rihlerden kalmadır.

Ancak işin derinliklerine inildikçe, konunun ve bera berinde getirdiği sorunların o kadar kolay çözüleme yeceği anlaşıldı. Her şeyden önce insanın nasıl algıla dığının, öğrendiğinin ve düşündüğünün tam olarak an laşılamadığı görüldü. Bu yüzden, yapay zekâ denildiği zaman "zekâ" sözcüğünün tırnak içinde olduğu düşü nülmelidir. Aslında bu tartışmalı bir konu olmakla

birlikte, gelecekteki bilgisayarların "kavrama" yetene ği olacağından çok, insandaki anlama ve mantık yü rütme süreçlerine benzer şekilde çalışmak için prog ramlanacaklarını söylemek daha doğru olur. Bu prog ramların çok ileri düzeyde gelişmiş programlar olma ları gerektiği açıktır. Bu açıdan bakıldığında "akıllı" bir bilgisayar, konuşulanları "anlayabilmeli", yani ko nuşma yoluyla verilen bilgiyi alıp işleyebilmeli ve ko mutları yerine getirebilmelidir; "işitip görebilmeli", yani ses ve ışık yoluyla (örneğin bir mikrofon ve tele vizyon kamerası ile) bilgi alabilmelidir; alınan bilgileri mantık kurallarına göre işleyerek, sorunları çözebil melidir; sonunda da gene konuşma ve görüntüleme yoluyla, vardığı sonuçları insanlara aktarabilmelidir.

JAPONLAR NE YAPMAYA ÇALIŞIYORLAR?

Japonları 5. Kuşak Projesi'ne ileten etken, yukarıda sayılanların hepsi önemli olmakla birlikte, özellikle konuşulanları "anlayabilen" bir bilgisayar yapma ça baları olmuştur. Bugün artık ses sentezcileri yoluyla konuşan bilgisayar yapmak, büyük bir sorun olmak tan çıkmıştır. Buna karşılık bir bilgisayarın konuşu lanları anlayabilmesi, henüz çözümden çok uzakta bu lunan, çok zor bir sorundur.

Japonların neden, konuşulanları anlayabilen bir bilgi sayar üzerinde bu kadar durduklarını anlayabilmek için, önce neyi amaçladıklarını anlamamız gerekiyor.' Toplumbilimciler genellikle toplumların evrimini, "ta rım toplumu", "endüstri toplumu", "bolluk ya da re fah toplumu", "endüstri ötesi toplum" gibi başlıklar altında sınıflandırırlar.Bazı toplumbilimcilerine (ve özel likle Daniel Bell'e) göre bugün gelişmiş ülkeler, artık endüstri ötesi toplum aşamasına geçmektedirler. Bu na paralel olarak bilgisayarlar, çıktıkları günden bugü ne dek, toplum içinde giderek artan görevler yüklen mişlerdir. Bilgisayarların 20 yıl gibi kısa bir süre önce sine kadar önemleri pek sınırlı iken, bugün trafik yö netmekte, maaş çeklerimizi basmakta, faturaları dü zenlemekte, enerji şebekelerini denetlemektedirler. Bu gelişmenin hangi doğrultuda ilerlemekte olduğu, kişisel bilgisayarların hızla yayılmasından ve "herkese bir bilgisayar" anlayışının yerleşmesinden anlaşılabilir.

Amerikan Savunma Bakanlığı'na bağlı İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA) bilgisayar şefi Robert E. Kahn, "Bilgi işlem alanına egemen olan ulus, yirmi bi runci yüzyılda dünya önderliğinin anahtarlarını elinde tutacaktır" demektedir. Japonların kendileri ise şöyle demektedirler : "Artık daha gelişmiş ülkelerin peşin den koşmak zorunda değiliz. Bu öncü alanda yatırım yapmakla bir ekonomik güç olarak görevimizi yerine getirebiliriz."

Gerçekten de, teknolojide en önde gelen ulusun, dün ya çapında etkinliğe sahip olacağı kuşkusuzdur. Ama

Japonların çabasını, yalnızca dünya birinciliğini ele geçirmek için girişilen bir yarış olarak değerlendir

mek, onların gerçek hedefini gözden kaçırmak olur.

Japonlar, bilgisayarların toplumun her kesiminde ve yaşamın her düzeyinde yaygın olarak kullanımını, en düstri ötesi toplumun belirleyici özelliği olarak sapta mış bulunmaktadırlar.

ENDÜSTRİ ÖTESİ TOPLUM

Endüstri toplumu, büyük çapta makinalaşma ile belir lenmişti. Yaygın makinalaşma, endüstri toplumunun insanını, kol emeğinin birçok zorluğundan ve angar yasından kurtarmıştı. Benzer şekilde endüstri ötesi toplumda, bilgisayarların insanları, kafa emeğinin an garyalarından kurtarmaları beklenmektedir. Daha şim diden cep hesap makineleri, bakkallara kadar yayıl mıştır. Gelecekte ise bilgisayarların insan yaşamıyla çok daha derinden bütünleşecekleri umulmaktadır. Teknolojik bakımdan ileri derecede gelişmiş bir top lum, giderek artan ölçülerde bilgi üretimine ve alışve rişine gerek duymaktadır ve bu alışverişin yükünü, ge lecekte bilgisayarlar taşıyacaklardır.

Son yıllarda bilgisayarlar ve elektronik dallarında yer alan aşağıdaki gelişmeler, endüstri ötesi topluma ne yoldan varılacağı konusunda birer gösterge teşkil et mektedirler :

1. Mikro İşlemciler otomobillerden çamaşır makina larına kadar birçok karmaşık işlemi denetleyen araç lar olarak yaşamımıza girmişlerdir.

2. Kişisel bilgisayarlar evlerin elektrik faturalarından, ev hanımlarının yemek tarifelerine kadar çeşitli gün delik işlerde kullanılmaya başlamışlardır.

3. Robotlar endüstride tekdüze işleri yapmaktan, ev lerde hizmetçiliğe varıncaya dek geniş bir kullanım alanı bulmaktadırlar. (Japonların "Robotik" konu sunda ne kadar ileri oldukları bilinmektedir; Japon endostri bakanlığı MİTİ, önümüzdeki sekiz yılda geliş miş robot projesi için de 100 milyon dolar ayırmış bulunmaktadır.)

Özellikle 1. ve 3. maddelerin ışığında, insanlara gerek sinmesi olmayan otomatik fabrikalar, giderek düş ol maktan çıkmaktadır. Bugün bile bazı fabrika ve rafi nerilerde insanlar, sadece denetçi sıfatıyla bulunmak tadırlar. Kuşkusuz, bir fabrikanın tekdüze bir şekilde aynı ürünü yapması anlamlı değildir. Ama şimdi geliş tirilmekte olan "Esnek Üretim Sistemleri" (EÜS) ile, bilgisayarlar sayesinde değişik ürünlerin yapılması da mümkün hale gelecektir.

Bütün bu gelişmelerin varacağı sonuçlar, bugün ilgili çevrelerde tartışılmaktadır. İnsanlık, belki de madde sel sorununu çözmek üzeredir; belki insanların artık çalışmasına gerek kalmayacak, ya da çok az çalışma

ları yeterli olacaktır. Ama insanlar o zaman ne ile uğ raşacak, boş zamanlarını nasıl değerlendireceklerdir? Robotların işsiz bıraktığı emekçilerin durumu ne ola caktır? Bu ve benzeri sorular, endüstri ötesi toplumun otomatikman "cennet" demek olmayacağını göster mektedir. Ancak Japonlar, artık bu toplumun eşiğin dedirler ve Amerikalılarla birlikte teknolojideki önder likleri, bu toplum biçimini ilk kez onların yaşayıp sı nayacakları anlamına gelmektedir. Ve bugünkü geliş melerden yapılabilecek doğrusal türetim, gelecekte bilgisayarların ve robotların insan yaşamıyla daha da bütünleşeceğini ortaya koymaktadır.

İşte Fuchi'nin de belirttiği gibi, Japonya'daki düşü nen beyinlerin 5. Kuşak Projesini desteklerken asıl dü şünceleri, yeni bir toplum ve yeni bir kültür oluştur mak olmuştur. Şimdiye kadar başkalarını örnek al mış olan Japonlar, bundan böyle dünyaya örnek alı nacak bir modeli kendileri vermek istemektedirler.

Bu toplum, bir "bilişim toplumu"dur. Gerek bilimsel ve teknolojik ilerlemenin dev boyutlara varması, ge rekse insanların artan boş zamanlara sahip olmaları, daha şimdiden gelişmiş ülkeleri, "mal üreten" top lumlar olmaktan daha önemli olarak "bilgi üreten" toplumlar haline getirmiştir. Uygarlık ve gelişmişlik artık, üretilen bilgi miktarı ile ölçülmektedir. Bu bil ginin üretimi, işlenmesi ve aktarılması gelecekte çok yoğun bir düzeye ulaşacak, endüstri ötesi toplumun bu özelliği, ancak yaygın bilgisayar kullanımı ile ayak ta tutulabilecektir. Japonlar, bu toplum biçiminin prototipini sınayıp tecrübe etmek ve "çağdaş uygarlık düzeyinin üstüne çıkan" ilk toplum olmak emelinde dirler.

Dİ L SORUNU

Endüstri ötesi toplumda bilgisayarların, gündelik ya şamın her aşamasında kullanılacaklarını görmüş bulu nuyoruz. Ancak, bu noktada ortaya bir sorun çık maktadır : Bugün bilgisayarlar, herkes tarafından kul lanılamamaktadır. Bilgisayarlar, ancak Pascal, Fortran gibi özel dillerle programlandıkları zaman insanlara hizmet verebilmekte, hatta bilgisayar programcılığı ayrı bir meslek dalı oluşturmaktadır. Oysa bilgisayar ların herkes tarafından kullanılabilmesi için, gündelik konuşma dilinden "anlar" hale gelmeleri gerekmekte dir.

Dil sorunu, Japonlar için ayrı bir önem taşımaktadır. Bugün bütün yüksek düzeyli bilgisayar dilleri, temelde İngilizce'ye dayalıdır. Oysa bütün Japonlar, İngilizce bilmemektedirler. Üstelik, programlama, Japon dilin de yapılsa da, sorun çözümlenmiş olmamaktadır. Çün kü Japonca'nın yazısı, son derece karmaşıktır ve Türk çe'nin 29 harften oluşması gibi basit bir temele ve az sayıda daktilo tuşuna indirgenememektedir. Japonca,

M.S. 5. yüzyıla kadar salt bir konuşma dili olarak ge lişti. Bu tarihte Japonlar, resmi yazı biçimleri olarak Çin karakterlerini benimsemeğe karar verdiler. Kanji denilen bu karakterler, "ideograf' niteliğindedirler. Yani bir kavramı bir şekille, kaba bir örnek verecek olursak bir kaplanı, kaplan resmi ile "yazmak" köke nine dayanmaktadırlar. Kuşkusuz bu yazının evrimi, sonradan aslına benzemeyen, çok soyut şekiller türet miştir. Bu yüzden öğrenilmeleri çok zor olduğu gibi, Japonca da aslında kanji'ler için elverişli bir dil değil di. (Bu nedenle Japonlar, pek yaygın olmayan başka yazı çeşitleri de kullanmaktadırlar,) Fakat en büyük zorluk, bugün Japonca'daki kanji'lerin sayısının nere deyse elli bin olmasından ileri gelmektedir. (Lise öğ rencileri, 1946'dan beri bunların yalnızca 2000'ini öğ renmek zorundadırlar.) Bilgisayarlara giriş yapabil mek için basitleştirilmiş kanji'ler oluşturacak yüzler ce tuşlu bir daktilo klavyesi ise, mevcut olmakla bir likte, hiç pratik değildir. Bu nedenle yazılı Japonca, neredeyse konuşma hızına yakın giriş yapılabilmesini sağlayan Avrupa kökenli dillere oranla çok zor bir du rumdadır, öte yandan bugün bizim Türkçe'yi terk edip Esperanto'yu öğrenmemiz ne ölçüde mümkünse, Japonların Kanji'yi bırakmaları da o ölçüde mümkün dür.

Oysa Japonlar konuşma ile programlanan bir bilgisa yar yapabilselçr, durum tersine dönecektir. Çünkü fo netik açıdan Japonca, Avrupa dillerinden çok daha basittir; yapısı, bir sessiz ve bir sesli harften oluşan he celere dayanmaktadır. Sesli ve sözlü programlamada Japonlar, önemli bir üstünlüğe sahip olacaklardır.

İşte bu nedenlerden ötürü Japonlar, konuşulanı "anla yan" bilgisayar üretimini temel bir hedef olarak ilan etmişlerdir. ICOT'un 1990'lar için amaçladığı somut gelişmeler arasında şunlar vardır:

• 10.000 sözcükten oluşan bir kelime haznesi bulu nan ve yüzlerce insanın farklı ses tonlarını "anlayabi lecek", konuşmaları otomatik olarak yazacak bir dak tilo makinası,

• 100.000 farklı resmi ayırdedebilen, böylece kanji'le ri rahatlıkla 'seçebilecek' bir optik tarayıcı,

• 100.000 sözcüklü bir kelime dağarcığı olan ve % 90 doğrulukla Japonca yazıyı başka temel dillere çevrile bilecek bir otomatik çeviri makinası. (Geri kalan % 10, insanlar tarafından sağlanacaktır.)

Hızla ilerleyen bilgisayar teknolojisi için bile bu, dev rimsel bir programdır. Bu amaçlardan birini bile ger çekleştiren bir makina bir anda piyasaya egemen ola bilecektir. Hepsini birden gerçekleştiren ülke ise, bil

gisayar alanında tartışmasız birinciliği ele geçirecektir.

REKABET KIZIŞIYOR

Japonların Beşinci Kuşak Projesi, diğer batılı ülkeler de de benzer çabaların yoğunlaşmasına yol açtı. Tek nolojide dünya önderliğini kaptırmak istemeyen Ame rika Birleşik Devletleri, aynı anda birkaç programla Japonya'ya karşılık verdi. Avrupa'da ise tek başına böyle bir program başlatan tek ülke, İngiltere oldu. Diğer Avrupa ülkeleri, Avrupa Ekonomik Topluluğu' nun ortak programı "Esprit" (Araştırma ve Bilişim Teknolojisinde Avrupa Stratejik Programı) bünyesin de güçbirliği yoluna gittiler. Fransa hükümeti kendi başına bir ulusal bilişim teknolojisi programı başlat mayı birkaç yıldan beri düşünüyordu, fakat bu konu da henüz kesin bir adım atılmış değildi.

Amerika Birleşik Devletleri'nde Japonya'nın atılımı başlangıçta endişe verici olarak görüldü. Daha sonra ise rekabet ruhunun bu şekilde kamçılanması, birkaç farklı tepki doğurdu. Ancak bu tepkilerin hepsini tüm olarak Japon etkisine bağlamak, yanıltıcı olur; çünkü Amerika zaten bu doğrultuda çalışmalara başlamış bulunuyordu. Ayrıca tepki, Japonya'nın durumunda olduğu gibi doğrudan doğruya bir hükümet projesi olarak gelişmedi: Daha çok Amerikan endüstrisinin bir yanıtı şeklinde oldu.

Japon projesine ABD'nin en önemli tepkisi sayılabile cek Mikroelektronik ve Bilgisayar Teknolojisi şirketi (MCC), Eylül 1983'te çalışmalarına başladı. 13 şirke tin katılmasıyla oluşturulan bu şirket, amiral Bobby Ray inman'ın yöneticiliğine teslim edildi.

MCC doğumunu, Control Data bilgisayar şirketinin kurucusu ve şimdiki yöneticisi olan VVilliam Norris'e borçluydu. Norris, Amerika'daki dev bilgisayar şirket lerinin bile çeşitli bilgisayar araştırma dallarında ye tersiz kaldıkları gözleminden yola çıkarak, çeşitli bil gisayar ve mikroelektronik firmalarının güçbirliğine gitmeleri için çaba gösterdi. Sonuçta MCC girişimine Advanced Micro Devices, Allied, Control Data, Digi tal Equipment Corp. (DEC), Norris, Honeywell, Mar tin Marietta, Mostek, Motorola, NCR, National Semi conductor, RCA ve Sperry Computer Systems firma ları katıldılar. IBM ve ATT firmaları ise hükümetin te kel karşıtı girişimlerde bulunmasından çekindikleri için MCC'ye katılmadılar. İlk yılında 50 milyon dolar lık bir çalışma bütçesiyle işe başlayan MCC'nin başı na İnman'ın getirilişi de, önemli bir adım teşkil edi yordu. Daha önce Savunma İstihbarat Ajansı (DİA) ve Ulusal Güvenlik Ajansı (NSA) başkanlık görevleriyle Merkez İstihbahat Ajansı (CİA) başkan vekilliğini üst lenmiş olan İnman, zor görevlerin altından kalkmayı başarmış usta bir bürokrattı. Ayrıca Kongre tarafın

dan sevilen bir kişi olarak, MCC ile hükümet arasında bağlantıyı kuruyordu. Ancak Japonya'daki eşdeğeri olan Fuchi gibi bir mühendis ve teknokrat değildi.

MCC, araştırmalarını şu dört ana dalda başlattı :

— Mikroelektronik paketleme, — Yazılım teknolojisi, — Bilgisayar yardımıyla tasarım ve üretim (CAD/CAM), — İleri bilgisayar yapıları.

Bunlardan CAD/CAM çalışmaları, çok kısa bir süre de ürün vermiş bulunmaktadır. Yüzbin transistorlu "Bir aylık yonga"lar bugün artık yapılabilmektedir ki bu, gelecekte on milyon transistorlu bir yonganın ilk düşünülüşü ile fabrikada üretilmesi arasında yalnız ca bir ay geçeceği anlamına gelmektedir. MCC'nin di ğer araştırma çalışmaları ise çok daha uzun dönemli dir ve zaten şirket, kısa vadede kazanç sağlamayı bek lenmektedir.

Yakın tarihlerde kurulmuş olan diğer iki araştırma grubu, Kuzey Carolina eyaletindedir. Bunlardan Yarı iletken Araştırma Kooperatifi (SRC), yarı iletken en düstrisinin önderlerinden 23 şirketin işbirliği ile ku rulmuştur ve beş araştırma alanını kapsamaktadır: Mikroyapı bilimleri, sistem parçaları, tasarım aygıtla rı, yeni üretim yaklaşımları ve yeni mühendislik yakla şımları. Kuzey Carolina Mikroelektronik Merkezi (MCNC) ise MCC ve SRC'nin çalışma alanlarını ta mamlayıcı nitelikte olup, dikey yönde tümleşimli bir VLSİ tasarım sistemi, hızlı şekilde prototip üretimi ve ileri silisyum dilimi ("wafer") üretimi alanlarında ça lışmalarını yürütmektedir. SRC ve MCNC, endüstri ve üniversite işbirliğini sağlamaya yönelik olup, belli programlar çerçevesinde üniversitelere fon aktarımını gerçekleştirmektedirler. Dört şirketin katkılarıyla ku rulan Mikroelektronik ve Bilişim Bilimleri Merkezi (MISC), devlet desteğinin de sağlandığı diğer bir araş tırma kooperatifidir.

Bu girişimlerin yanı sıra, devlet ve özel sektörlerin üniversite çatısı altında işbirliği yaptıkları bir kuruluş, Stanford Üniversitesi Tümleşik Sistemler Merkezi'dir. Bu kuruluş üniversite, endüstri ve hükümetin ortak katkıları ile çalışmaktadır. Başlıca ilgi alanları, bilgi tabanlı VLSİ tasarımı, VLSİ bilişim sistemleri, VLSİ bilgisayar sistemleri, tümleşik devre süreç modelleri ve yarı iletken üretimi ile fiziği gibi konuları kapsamak tadır.

Son olarak, sivil nitelikli olmayan, fakat önemi ve ya tırım hacmi açısından belki de ilk sırada sayılması ge reken, Pentagon'a bağlı Savunma İleri Araştırma Pro jeleri Ajansı (DARPA) gelmektedir. Bu kuruluş tek başına, günümüzde bilgisayar teknolojisinin görünümü nü dünyadaki diğer bütün kuruluşlardan daha çok et

kilemiştir. Son 20 yıldır DARPA, bilgisayar araştır malarına yarım milyar dolar yatırmış ve yapay zekâyı inceleyen bilim dalının doğmasına yol açmıştır. 1964 yılında yapılan bir süperbilgisayar, bir DARPA projesi idi. Bilgisayarlarda zaman bölüşümü, DARPA'nın fon sağladığı araştırmalardan doğdu. Hem ev bilgisayarla rında, hem video oyunlarında, hem de F 16 savaş uçaklarının pilot kabinlerinde kullanılan bilgisayar grafiği de, DARPA'nın desteğinde geliştirilen bir bu luştur.

DARPA'nın yeni programı, 1990 yılına kadar 1 mil yar dolara yakın yatırım gerektirecek olan, askeri amaçlı süper zeki bilgisayarlar geliştirmeyi hedef al maktadır. Bu aygıtlar insanlara benzer şekilde görme, akıl yürütme, planlama ve hatta arazideki karmaşık si lah sistemlerin eylemlerini yönetme gibi yeteneklere sahip olacaklardır. İnsanlarla konuşma yoluyla anla şabilmeleri öngörülmektedir. DARPA'nın diğer çalış maları arasında, fırlatıldıktan sonra başka ilgiye gerek kalmadan hedefi arayıp bulan "akıllı" füzeler, uçak larda pilotun görevlerinin çoğunu devralacak "teknis yen" bilgisayarlar ve dünyanın çeşitli yerlerine gönde rilebilecek akıllı robot aygıtları (insansız uçaklar, de nizaltılar ve kara araçları) vardır. Bütün bunlar, bazı açılardan Japonlarınkinden bile daha iddialı sayılabi lecek bir projenin parçalarıdır.

İngiltere'nin Alvey araştırma geliştirme (ar ge) prog ramı ise, beş yıllık ömrü boyunca 500 milyon dolar harcanmasını öngörmektedir. Yatırımlar, endüstri ve hükümet tarafından ortaklaşa karşılanacaktır. Ayrıca, AET'nin ortak programı Esprit'e de katılmakta olan İngilizler, kendi programlarını Esprit'i tamamlayacak biçimde tasarlamaktadırlar.

Adını British Telecom'un genel müdürü olan John Al vey'den alan İngiliz programı, doğrudan doğruya Ja pon girişimine bir tepki olarak doğmuştur. Ekim 1981'de Japonya, beşinci kuşak bilgisayar programı için davetiyeler gönderince, İngilizler bir uzman eki biyle görüşmelere katıldılar. Ekibin vardığı sonuç, Ja ponların dünya bilişim teknolojisi endüstrisine mey dan okudukları ve buna karşılık verebilmek için, Ja ponların yaptığını yapmak gerektiği doğrultusunda idi. Ancak Japon programı, İngiltere'nin koşullarıyla uyum sağlayacak şekilde değiştirildi. Kendi gelenek sel araştırma örgütlerinin yanı sıra İngilizler, Japon MİTİ ve İCOT'u ile, Amerikan DARPA'sından da esinlendiler.

Elektronik ve bilgisayar dallarında Avrupa, her geçen yıl ABD ve Japonya'nın daha gerisinde kalmaktadır. Avrupa Ekonomik Topluluğu (AET) tarafından baş latılan Esprit programı, bu eğilimi tersine çevirmeyi amaçlamıştır. İlk kalemde beş yıllık bir süre zarfında

yaklaşık 1,5 milyar dolarlık bir yatırım öngörülmüş tür. Esprit örgütünü Japon MİTİ ve Amerikan MCC gi bi kuruluşlardan ayıran başlıca özellik, uluslararası bir nitelik taşımasıdır. Çeşitli firmaları, üniversite araştır ma laboratuvarlarmı ve devlet dairelerini bünyesinde toplayan Esprit'in 12 ana kurucu şirketi, İngiltere'den General Electric Co. (GEC), International Computers Ltd. ve Plessey; Fransa'dan CGE, Machines Bull ve Thomson Brandt, Almanya'dan AEG Telefunken, Nixdorf Computer ve Siemens; Hollanda'dan Philips; İtalya'dan da Olivetti ve STET'dir.

Esprit'in uzun dönemli planı, beş dalda araştırmayı öngörmektedir: İleri mikroelektronik, yazılım tekno lojisi, ileri bilgi işlem, büro otomasyonu ve bilgisayar tümleşimli esnek üretim. Mikroelektronik dalında Esprit, Amerikan Savunma Bakanlığı'mn başlattığı çok Yüksek Hızlı Tümleşik Devreler (VHSİC) progra mı gibi, bir mikrometreden (mikron) daha küçük dev reler yapılmasını hedef almaktadır. Yazılım teknoloji sinde amaç, yazılım hazırlanmasını otomatikleştir mektir. İleri bilgi işlem sistemleri, konuşma ve görün tü gibi yollarla insan makina iletişimini kolaylaştır maya yarayacaktır. Büro otomasyonu, bir iletişim ağı içinde çalışma terminallerini, ses, yazı ve görüntüleri bugün olduğundan daha ileri bir düzeyde bütünleştir me amacını gütmektedir. Bilgisayar tümleşimli esnek üretim sistemleri, bilgisayar yardımıyla tasarım, bilgi sayar yardımıyla üretim, bilgisayar yardımıyla sınama ve ortak bir veri tabanı yoluyla tamir ve montaj alan larını kapsamaktadır.

Bu dallar içinde mikroelektronik ve bilgi işlem, en büyük ağırlığı taşımaktadır ve Esprit'in fonları, bü yük ölçüde bu alanlara akacaktır. Bilgi işlemde hedef, veri işleyen sistemlerden bilgi işleyen sistemlere geç mektir.

Görüldüğü gibi Japon projesi; ABD, İngiltere ve AET' den tepki görmüştür. Bütün bu ülkeler, araştırmalarını az çok aynı olan hedefler üzerinde yoğunlaştırmış bu lunmaktadırlar. Sovyetler Birliği de diğer Doğu Avru pa ülkeleri ile ortak bir beşinci kuşak programı üzerin de çalışmaktadır. Ancak Batılı uzmanlar, bu iş için ayrılan kaynakları yeterli bulmamaktadırlar.

GELECEĞİN ÇEHRESİ

Japonlar, 5. kuşak bilgisayarlarının, yaşamımızın bü tün yönlerini etkileyeceğini söylemektedirler. Yer ala cak değişim ve gelişmeler, aşağıdaki on başlık altında incelenebilir.

1. Endüstri Otomasyonu

Son on yılda bilgisayar yardımıyla tasarım (CAD), bil gisayar yardımıyla üretim (CAM) ve endüstri robotları kullanan şirketlerin sayısında hızlı bir artış görülmüş

tür. Aynı dönemde CAD, CAM ve robotları tek bir ça tı altında bütünleştirerek, tamamen otomatikleşmiş fabrikalar kurma konusunda birkaç araştırma yapıl mıştır. Robotlar için yapılan algılama aygıtlarında önemli gelişmeler sağlanmıştır. Bunlar arasında bilgi sayarlı görme sistemleri sayılabilir. Robotları denetle mek için kullanılan yüksek düzeyii programlama dil lerinde de gelişmeler olmuştur.

Yeni kuşak bilgisayarları, bu parçaları tümleştirerek yüksek düzeyde otomatikleşmiş fabrikaları mümkün kılacaklardır. Bugünün endüstri robotları yalnızca, ay nı ürünün birkaç ay hiç değiştirilmeden üretildiği or tamlarda (örneğin otomobil sanayiinde) kullanılabil mektedir. Yeni kuşak bilgisayarlarıyla CAD, CAM ve yüksek düzeyli robotlar programlama dilleri, küçük hacimli üretimlerin de otomatikleşmesini sağlayacak tır. Robotlar ve robotlarla güdülen araçlar, nükleer re aktör endüstrisi gibi tehlikeli ortamlarda ve tehlikeli malzeme taşımada da kullanılabileceklerdir.

2. Büro Otomasyonu

Amerika'da daha şimdiden bürolarda elektronik kü tükleme (kayıtları bilgisayar ortamında saklama) ve sözcük işleme (mektup, doküman ve yazıları bilgisa yar yardımıyla hazırlama) son derece yaygınlaşmıştır. Aynı şekilde elektronik mektuplar, takvimler, müs veddeler ve veri tabanı yönetim sistemleri, hızla yayıl maktadır.

Yeni kuşak sistemleri, büronun elinden geçen her tür bilginin bütünleşmesini, saklanmasını ve çağrılmasını sağlayacaklardır. Gerçekte bunun teknolojisi, şimdi den geliştirilmiş bulunmaktadır. Yapılacak olan, par çaların sistemler halinde bütünleştirilmesidir. Bu par çaların arasında uzmanlaşmış veri tabanı işlemcileri, veri tabanına bilgi girişi için elektronik kameralar ve görüntülere, grafiklere ve yazılara erişip gösterimlerini sağlayacak "akıllı" bilgisayar terminalleri vardır.

Ancak yeni kuşak bunların da ötesinde, kullanıcısının sesli çıkışla ve doğal dil işleme yoluyla bilgisayarı kul lanabilmesini sağlayacaktır. Uzman sistemler, bilgisa yar sistemlerinin nasıl kullanılacağı konusunda yar dımcı olacak ve gerekli bilgilere erişilmesini sağlaya caklardır. Ayrıca sayısallaştırılmış ("digitized") ko nuşmalar sayesinde telefon sistemi, bilgisayarlarla bü tünleştirilecektir. Gerek bölgesel bilgisayar ağları, ge rekse büyük uzaklıklarla sayısal iletişim, elektronik mektuplaşma ve dünyanın çeşitli yerleriyle telekonfe rans bağlantısı kurma, yeni kuşak bilgisayarlarıyla da ha da yaygınlaşacaktır.

3. Bilim ve Mühendislik Yeni kuşak bilgisayarları, bilimsel çalışmaları bugüne oranla çok daha yaygınlaştıracak ve kolaylaştıracaktır. Bugünün süperbilgisayarlarının bile çözümünde yeter

siz kaldıkları bazı bilimsel çalışmalar vardır. Bir bilgi

sayar, çözülecek sorunun yalnız bir durumu için bile

10 saat çalışmak zorunda kalmaktadır. Süperbilgisa

yarlarda çözümü 500 1000 saat sürecek sorunlar bi

linmektedir. Bu zor konular arasında aerodinamik,

meteoroloji ve nükleer enerji vardır. Bir uçağın aero

dinamik özelliklerini sağlıklı bir biçimde saptayabil

mek, hesaplanan nokta sayısını bugünün olanakları

ötesinde çoğaltmayı gerektirmektedir. Hava tahmin

raporları, yerküre üzerinde milyarlarca noktadan öl

çüm almayı ve elde edilen verilerin işlenmesini gerek

tirmektedir. Nükleer santrallerde çok sayıda değişke

nin varlığı, bu santraller için bilgisayar arıza çözümle

mesini zorlaştırmaktadır. Başka zor konular arasında

nükleer füzyon (birleşim) ve plazma fiziği, uydular

dan gelen görüntüleri işleme, üç boyutlu sistemlerin

yapısal çözümlemesi vs. sayılabilir.

Yeni kuşak bilgisayarları, bu sorunların çözülebilme sini sağlayacaklardır. Gerçek zamanda bilgisayar bağ lantılı ölçme aygıtları tarafından toplanan veriler, kü çük bilgisayarlardan oluşan dev bir ağ içinde süzül dükten sonra büyük çaptaki paralel işlemcilerde çö zümlenecektir, örneğin uzaktaki istasyonlardan topla nan sismik veriler değerlendirilerek, depremlerin ön ceden tahmin edilmesi mümkün olabilir.

Bundan başka bilgisayarların birbirlerine bağlanma sıyla oluşturulacak ağlar, bir bilim adamının odasın dan çıkmadan başka bilim adamlarıyla bilgi ve görüş alışverişinde bulunmasını sağlayabilecektir. Uzman sistemler, daha şimdiden bilimsel çalışmalara katkıda bulunmaktadır. Mühendislik çalışmalarında ise çok gelişmiş CAD sistemleri, mühendislik tasarımlarını ko laylaştıracaktır.

4. Bilgisayar Donanımı ve Yazılımı

Yeni bilgisayarlar, kendilerinden sonraki (6.) bilgisa yar kuşağının gelişmesinde yaygın olarak kullanıla caktır. Yüksek düzeyli elektronik devre ve mantık dil leri, bilgisayar donanım mühendislerinin verimini art tıracaktır. ABD'de birkaç proje, VLSİ tasarımını des teklemek üzere büyük çapta paralel işlemcileri, CAD ve uzman sistemleri birleştirmeye çalışmaktadır. VLSİ'nin sağladığı karmaşıklık düzeyi, devre tasarı mındaki bu karmaşıklığa egemen olabilmek için oto masyonu gerektirmektedir.

öte yandan yazılım konusunda önemli gelişmeler beklenmektedir. Bugüne dek yazılım, neredeyse dona nımdan bile daha pahalı olabilmiştir. İlk hedef, yazı lım fiyatını düşürmektir. Bu amaçla yazılım hazırlan ması, sınanması ve bakımı için otomatik programlama destekleri geliştirilecektir. Otomatik programlama da ha çok ilgi çekmektedir: Burada girdiler ve çıktılar belirlendikten sonra, çözümü sağlayacak program,

kendiliğinden hazırlanır. Her işte kullanılabilecek bir otomatik programlama daha fazla araştırma gerektir mektedir. Ancak programcıların, standart program ya pıtaşlarından oluşan bir kütüphaneyi kullanarak, ken di amaçları için gerekli program paketlerini derleme leri daha yakında gerçekleşebilecek bir hedeftir. Ya zılım dalındaki gelişmeler, bir programcının, birkaç paralel işlemcinin hepsini birden (ayrı ayrı uğraşma sına gerek olmaksızın) programlamasını da sağlayabi lir.

5. Havacılık ve Uzay

Yeni kuşak bilgisayarlarda hava trafiğinin denetimi, pilotların gelen bilgileri değerlendirmeleri ve pilotsuz uçakların yönetimi gibi alanlarda kullanılabilecekler dir. Hava trafiğinin giderek artan yoğunluğu, artık ancak bilgisayarlarla idare edilebilecek düzeylere ulaş mıştır, öte yandan bugün en gelişmiş askeri ve sivil uçaklarda bilgisayarlar bulunduğu halde, pilotlar gene de çok miktarda veriyi kısa sürede değerlendirmek zo runda kalmaktadırlar. Ses tanıyan, sözlü yanıt verebi len ve uzman sistemler kullanan bilgisayarlar, pilotla rın bu yükünü büyük ölçüde hafifletecektir.

Pilotsuz araçların belki de en tanınmış örneği, seyir ("Cruise") füzeleridir. Burada bir bilgisayar, üzerinden geçilen arazinin görüntülerini, sürekli olarak, belleğin de saklı sayısallaştırılmış haritalarla karşılaştırarak fü zenin rotasında gerekli değişimleri yapmaktadır.

Öte yandan yeni kuşak, uydulardan gönderilen doğal kaynaklara ait verileri ve hava durumunu değerlendir mekte kullanılabilecektir. Diğer bir uygulama alanı ise uzay araştırmaları (gezegenlerin robotlar tarafından araştırılması) olacaktır.

6. Askerlik ikmal ve destek lojistiği, stratejik ve taktik planlama gibi giderek karmaşıklaşan alanlarda yeni kuşağa bü yük görevler düşecek, bunlar radar ve sonar verilerinin işlenmesinde, yeni silahların tasarımında ve askeri ile tişimde kullanılacaklardır. Kendi kendini yöneten ro bot denizaltılar ve robot cephane taşıyıcıları, ABD Sa vunma Bakanlığı, tarafından düşünülmüş uygulamalar dır, özgüdümlü katil robotlar ise, daha şimdiden yapıl mış bulunmaktadır.

7. Perakende Satış ve Hizmet Endüstrileri

Müşteriler, evlerinde oturdukları yerden, istedikleri çeşitli ürünleri inceleyip satın alabileceklerdir. Müşte rinin televizyonu, bilgisayarlı bir mal kataloguna bağ lanabilecektir. Bu katalog, her ürünün yazılı, sesli, gö rüntülü ve grafikti tanıtımını yapmaktan başka sipariş alabilecek, faturalama, postalama ve yeniden sipariş işlemlerini gerçekleştirebilecektir. Müşterinin banka sıyla elektronik bağlantı kuran bilgisayar tabanlı ka

talog, elektronik fon transferini sağlayacak, alım sa tımlarda otomatik ödeme yapılması mümkün olacak tır. Diğer bir bilgisayar "kitabı", telefon rehberinin "meslekler" kısmına benzer şekilde, bir müşterinin belli bir ürünü yapan şirketi bulmasını sağlayacaktır. Kişilerden bağımsız olarak ses tanıma yeteneği, tele fon yoluyla, sesli komut verip sesli yanıt almak sure tiyle alışveriş yapılmasını sağlayabilecektir. Ayrıca se yahat planlaması, istek üzerine vergi ödeme konusun da bilgilerin, hava durumunun ya da haberlerin öğre nilmesi alanlarında yeni kuşağa görevler düşecektir.

8. Eğitim

Bugün Amerika'da eğitimin her düzeyinde bilgisayarlı eğitim sistemleri kullanılmaktadır. Ancak yeni kuşak, bu sistemlerin kullanımını çok daha geniş bir kütle ye ulaştırabilecektir, öğrenci bilgisayarla sesli ve sözlü iletişim kurabilecek, günümüz ruhbiliminin verileri ışı ğında bilgisayar, öğretim yöntemini, alanını ve hızını öğrencisine göre ayarlayabilecektir. "Bilgisayar asis tanları" ise çeşitli sorunların çözümünde özel bilgiler sunacaklardır. Bugün Massachusetts Teknolojisi Ensti tüsü ve California Üniversitesi gibi kuruluşlarda böyle bilgisayar asistanlar, görev yapmaktadırlar.

9. Sağlık Hizmetleri

Buradaki uygulamalar, uzman sistemlerin kullanımını sürdürecektir. Tıptaki birçok sorunlar, uzman sistem lerin iyi becerdikleri, belirtiden tanıya geçme çözüm lemesini gerektirmektedir. Kan sayımı, idrar tahlili ve hastalık belirtilerinden yola çıkarak hastalık tanısı koymak, bugün de tıp dalındaki uzman sistemlerce başarılmaktadır. Doktorların ve sağlık hizmetlerinin kolay bulunamadığı yerlere gerekli bilgiler iletilebile cektir, öte yandan körler, sağırlar ve sakatlar için bil gisayarlı okuma makinaları, algılayıcılar, bilgisayar de netimli tekerlekli iskemleler ve robot kollar, bugün den geliştirilmeye başlanmış bulunmaktadır.

10. Sanat, Kültür, Eğlence

Son yıllarda hızla yayılan bilgisayarlı video oyunları nın, yeni kuşak sayesinde ses kazanması, üç boyutlu olması ve sözlü komutlara karşılık vermesi beklenebi lir. Daha ciddi konularla ilgilenenler için tüm dünya nın kültür hazineleri, sayısal müzik kütüphaneleri ve sanat müzeleri halinde kullanıcının ekranına yansıtıla bilir. Kullanıcı oturduğu yerden kalkmadan, çok uzak taki bir kütüphaneden yararlanabilir, ya da bir hayva nat bahçesini gezebilir.

İŞİN TEKNİK YÖNÜ

Yukarıda sayılan ve daha başka uygulamalar, hangi teknik gelişmeler sayesinde gerçekleştirilebilecektir? Artık dikkatimizi, bu konu üzerine yoğunlaştırılabili riz.

Yazımızın geri kalan bölümünde, 5. Kuşak bilgisayar larının teknolojisi konusunda bugün erişilmiş bulunan ya da uzmanlarca yakında erişilmesi beklenen düzey lerle ilgileneceğiz. Konu, üç ana başlık altında irdele nebilir: Bilgisayar donanımı, bilgisayar yazılımı ve in sanlarla bilgisayar makinaları arasında iletişimi sağla yan arabirimler. Bu üç ana başlık, birkaç alt başlığın biraraya gelmesiyle oluşmaktadır.

Donanım konusunu, bilgisayar yapıları ve bu yapıla rın yapı taşlarını oluşturan yongalar ayırdı içinde in celemek mümkündür. Yazılım, makinenin temel prog ramlama dili ile, temel yazılım sistemleri biçiminde ayrılabilir. Arabirimler ise, bilgisayar işitmesi ve bilgi sayar görmesi başlıkları altında ele alınabilir.

Ancak gözden uzak tutulmaması gereken nokta, bun ların ayrı ayrı değil, her düzeyde içice konular olduk larıdır. Yeni bilgisayarların tasarımı, her konunun di ğer konular ışığında ele alınıp geliştirilmesini gerekti recektir. Çünkü ortaya çıkacak sonuç, bir parçalar kolleksiyonu değil, bu parçaların dikey yönde tümle şimi sayesinde, uyum içinde birarada çalıştıkları bir bütün oluşturmak zorundadır. Yeni kuşak bilgisayar larının yapı taşları ile başlayabiliriz, incelememize.

I. DONANIM

ÇOK YÜKSEK ÇAPTA TÜMLEŞİM (VLSİ)

Denilebilir ki, Beşinci Kuşak bilgisayarlarının beden hücrelerini, çok yüksek çapta tümleşimli (VLSİ) yon galar oluşturacaktır. Daha şimdiden, 450 bin transis torlu yongalar geliştirilmiştir. 5. Kuşak Projesi'nin ge reksinmeleri ise, 1 10 milyon transistorlu yongalar dü zeyindedir.

Son yıllarda bu alanlarda büyük ilerlemeler kaydedil miştir. Bir yonganın üstünlüğü, bir yandan tasarımına, bir yandan transistor sayısına, diğer yandan da, tran sistörlerinin işlem hızına bağlıdır. Son iki öge, transis törlerin büyüklüğü, daha doğrusu küçüklüğü ile doğru dan doğruya ilintilidir.

ABD Savunma Bakanlığı'nca başlatılmış bulunan çok yüksek hızlı tümleşik devre (VHSİC) programı, birin ci aşamasında 1.2 mikrometrelik (mikron'luk) devre lerin gerçekleştirilmesini sağlamıştır. İkinci aşamada ise 0.5 mikrona inilmesi öngörülmektedir. Nitekim ba zı ABD şirketleri, daha şimdiden 0.3 0.5 mikron dü zeyine inmiş bulunmaktadırlar, öte yandan devre ya pımında silisyum yerine galyum arsenür (Ga As) kul lanılması, silisyumdan 10 kat hızlı devrelerin yapıla bilmesini sağlayacaktır. Geliştirilmekte olan HEMT (ya da MODFET) transistorunu temel alan ve açma/ kapama süresi 10 pikosaniye (Ipsn: 10~12 sn) olan devreler, GaAs ile daha şimdiden gerçekleştirilmiş bu lunmaktadır. Büyük bir bilgisayarda bu, 50 psn'lik ge

cikme demektir. Oysa günümüzde en hızlı bilgisayar

lar, 500 psn'den fazla gecikmeye sahiptirler. Ga As'ın

diğer iki üstünlüğü, fazla güç harcamaması ve ışımaya

karşı dayanıklı ("sert") olmasıdır.

Ga As alanında sağlanan büyük başarılar, "Josephson Junction" adı verilen diğer bir teknolojiyi sahneden süpürüp atmıştır. Süperiletken nitelikli Josephson dev releri, çok düşük sıcaklıklarda çalışacak ve saniyede bir milyar işlem yapabilen bilgisayarların yapımında kullanılacaklardı. Ancak GaAs'ın hız açısından joseph son'a yetişmesi, bu teknolojinin başlıca araştırıcısı olan IBM'in ve diğer araştırıcıların programlarını iptal etmelerine yol açmıştır. Amerikalılar ve Japonların bu alandaki çalışmalarını sürdürmelerine rağmen bü yük olasılıkla geleceğin bilgisayarları.GaAs teknolojisi kullanacaklardır. Elektrik yerine ışık kullanan optik bilgisayarlar daha da büyük hızlara (1 trilyon işlem/sn) erişebileceklerdir. Ancak optik bilgisayarlar, henüz araştırma aşamasındadırlar. Belki de doğrudan doğru ya optik teknolojiye geçilemeyecek, bir ara safha ola rak önce elektrooptik bilgisayarlar yapılacaktır. Ger çek şudur ki, beşinci kuşak bilgisayarlarının gerek duydukları çok yüksek işlem hızı, optik yöntemlerle gerçekleştirilebilir. ABD Savunma Bakanlığı (Penta gon) optik bilgisayarlara özellikle ilgi duymaktadır. Çünkü uzay savaşını yönetecek olan bilgisayarlar, an cak optik yöntemlerle sağlanabilecek olan bir trilyon işlem/sn düzeyinde hızlar gerektirmektedir. Bu araçla holografik yöntemlerle çalışacak ve holografların de ğiştirilmesi, bu bilgisayarların yapılarının bir anda başka bir şekle sokulabilmesini sağlayacaktır. Protein lerin molekül düzeyinde işlem yaptıkları "organik bil gisayarlar" ise, eğer geliştirilebilirlerse, bugünün bilgi sayarlarından bir milyon kez daha hızlı olacaklardır.

Günümüzde elektronik devre büyüklüklerinin 0,25 mikron tabanına kadar indirilebileceği düşünülmekte dir. Küçülmeye paralel olarak, bu küçüklükteki devre lerin üretilmesini sağlayacak teknoloji de geliştiril mektedir. Bu nedenle, söz konusu yongaların üretile bilmesi konusunda bir endişe yoktur. Sorun asıl yon ga içindeki transistörlerin birbirine bağlanışı ile, yon gaların birbirlerine nasıl bağlanacağı konusundadır. Yonga tasarımı^ bugün için yonga üretiminden daha önemli bir konudur. Bu amaçla otomatik tasarım (CAD) araçları geliştirilmektedir. Günümüzde otoma tik yöntemler, tasarım konusunda insanlardan daha geridirler, çünkü genellikle yerleştirme sorununa tek bir yaklaşımları vardır. Bu nedenle tasarladıkları yon galar, insanlarınkinden daha büyük ve daha yavaş ol maktadır.

Yongalar arası bağlantı konusunda bir çözüm.dilim düzeyi tümleşimdir (VVSİ). Dilim düzeyi tümleşimin

ne olduğunu anlayabilmek için, önce yonga üretimi nin nasıl yapıldığına kısaca göz atmamız gerekiyor.

Normal olarak yongalar, yarı iletken bir maddeden üretilirler. Bu, örneğin 10 cm çapında olabilen ve özel yabancı maddeller içeren bir silisyum 'salamı'dır. Su salam dilimlere ayrılır. Her dilim, yüzeyine metal dev re tabakalarını işleyen aygıtlardan geçirilir. Bu işlem bittiğinde, dilimin yüzeyinde birçok yonga vardır: ör neğin dilimde, İntel 8086 ayarında 50 mikroişlemci bulunabilir. Dilim, elmas bir testere ile kesilerek par çalara ayrılır ve böyelce yongalar elde edilmiş olur. Daha sonra her yonga, çok bacaklı birer "kara amba l a j ' ^ yerleştirilir ve gündelik yaşamda bu şekilde kul lanılırlar. Ancak, bu yaklaşımın bazı sakıncaları var dır. Yongaları bu şekilde parçalayıp sonra yeniden birleştirmek, hem bacak sayısını arttırmak suretiyle sistem güvenilirliğini azaltır, hem de yongalar arasın daki bağlantılar, sinyalleri yavaşlatır, gürültüye yol açar ve fazla güç harcanmasına neden olur. Ayrıca yongalar daha çok yer kaplarlar: Bir yonga paketi, asıl yonganın 40 katı kadar büyüklükte olabilir. Buna kar şılık dilim küçük yongalara bölüneceği yerde, bütün halinde tutulur, yongalar devre oluşturacak şekilde birbiriyle bağlantılı olursa, yukarıdaki sakıncalar ön lenmiş olur. Buna "dilim düzeyi tümleşim" (VVSİ) denmektedir.

VVSİ, aslında yeni bir düşünce değildir. İlk VVSİ ürünle ri, 1964 yılında Texas Instruments şirketince yapıl mıştı. Ancak o yıllarda hem üretim teknikleri az geliş miş idi, hem de bu düzeyde bir tümleşim için istem (talep) yoktu. Bugün ise bu durum, tersine dönmüş tür.

Bilgisayar dünyasının tanınmış ismi Eugene Amdahl, VVSİ gelişmesini destekleyenlerden birisi olmuştur. IBM firması için 360 sistemini geliştirdikten sonra bu şirketten ayrılan Amdahl, "Amdahl" şirketini kurdu ve minibilgisayarlar arasında ayrıcalıklı bir yeri olan aynı isimli bilgisayarı geliştirdi. Daha sonra kurduğu "Trilogy" şirketinde Amdahl, VVSİ yapılı bir ana bilgisayar tasarımladı. Bu aygıt, IBM' in en gelişmiş modeli olan 3083 J 'den dört kez daha hızlı olacaktı. 4000 ayrı yonga yerine, 6 x 6 c m 2 ' lik 40 dilimden oluşuyordu. Piyasadaki benzerlerin den % 50 daha ucuz olacak ve onların kapladığı alanın onda birini kaplayacaktı.

Ancak Ağustos 1984'te, Trilogy şirketi VVSİ araştır malarına son verdiğini açıkladı. O tarihe kadar yapı lan dilimler, aslında çalışır durumda idiler, fakat f i yatları çok pahalı olacak ve geliştirilmeleri, uzun za man alacaktı.

Yapılan ilk dilimler, çok düşük verimde idiler. Bozuk bir yongayı kaldırıp atabilirsiniz, fakat bir ya da bir

kaç yongası bozuk olan bütün bir dilim için aynı şeyi yapamazsınız: Bu, çok masraflı olur. Çözüm, dilime yeni metal tabakaları eklemek ve bunlarla bağlantı sağlayarak, bozuk yongaları atlayıp devre dışı etmek tir. Ancak bu durumda da, devre yolları uzadığı için Trilogy dilimlerinin hızı düşüyordu. Hız masraf ikile mini çözmenin yolları vardı, fakat Trilogy firması için bu, her şeye baştan başlamak anlamına geliyordu. Firma yetkilileri, böyle bir girişimi göze alamadılar.

Gerçekten, VVSİ'nin de kendine göre sorunları vardır. Bunlardan biri, daha az güç harcamasına karşın, bu gücün çok küçük bir yüzeye yoğunlaşmasıdır. Trilogy şirketi, su soğutmalı bir düzenekle bu sorunu çözmüş tü. Dilimdeki bozuk yongalar için incelenmekte olan diğer bir çözüm yolu da, aynı dilim üzerinde gerekli olandan daha fazla yonga üretmektir. Bir başka sorun, dilim üzerindeki bağlantılarla ilgilidir. Çeyrek yüzyıl önce tasarımcılar devre öğelerini küçültmeye çalışıyor lardı. Oysa bugün sorun, onları birbirine bağlayan tel lerdir. Bazı VLSİ devrelerinde bu bağlantıları, yonga yüzeyinin % 60 80'ini kaplamaktadır. Bu konuda he nüz doyurucu bir çözüm elde edilememiştir.

VVSİ'nin kullanılacağı bilgisayar yapısı, son derece önemli bir noktadır. Örneğin Trilogy'nin bilgisayarı, Von Neumann tipi (aşağıda anlatılacaktır) bir yapıya sahipti ve pek çok bağlantı gerektiriyordu. Bu neden le Trilogy dilimi 20 tabakadan oluşuyordu. İşlenecek tabaka sayısı arttıkça, bozuk yonga sayısı da arttığın dan, dilimlerin güvenilir biçimde üretilmesi önemli so runlara yol açtı.

Öte yandan Von Neumann tipinde olmayan, paralel bilgisayar yapılarında, aralarındaki bağlantı sayısı az olan birçok işlemci söz konusudur. Bu nedenle para lel yapılar için daha güvenilir, daha ucuz dilimler elde edilebilecektir.

Geteceğin bilgisayarlarının büyük ölçüde paralel yapılı olması düşünüldüğünden, Trilogy'nin başarısızlığına rağmen VVSİ, ABD ve Japonya'da çeşitli firmalar tara fından üretilmekte ve incelenmektedir. Bu arada Pen tagon'a bağlı DARPA'nın stratejik bilgisayar progra mında, galyum arsenür teknolojisiyle WSİ'ı birleştir me olasılığı da öngörülmüştür. Ga As VVSİ, belki de Ga As tümleşik devrelerden daha ucuz olabilecektir. Ay rıca optik ve elektronik devreleri birleştirmek, bu tek noloji ile mümkün olabilir. Diğer bir olasılık, üç bo yutlu bir WSİ yapısı kurmak ve bir dilimdeki devreleri komşu dilimlere bağlamak suretiyle, çok kısa (ve hız lı) bağlantılar elde etmektir.

BİLGİSAYAR YAPILARI: PARALEL İŞLEMCİLER

Son 35 yıldır bilgisayarların işlem gücü binlerce kez arttığı halde, temel yapıları hiç değişmemiştir. İlk sa

yısal bilgisayarlar, elektromekanik rölelerin açma/ka pama işlemleriyle çalışıyorlardı. 2. Dünya Savaşı sıra sında Harvard Üniversitesinde geliştirilen IBM'in ilk bilgisayarı Mark I, fiziksel olarak açılıp kapanan bu tür anahtarlarla çalışıyordu. 23'er hanelik iki sayıyı çarapması beş saniye sürüyordu ki, bugün bazı el he sap makineleri bile bu işlemi çok daha kısa sürede ya pabilmektedirler.

1946'da Pennsylvania Üniversitesi'nde yapılan ilk elektronik bilgisayar (ENİAC), 18 bin lamba, 70 bin direnç, 10 bin kapasitör ve 6 bin anahtardan oluşu yordu. Saniyede 5 bin toplama yapabilen ve yarım milyon dolara çıkan ENİAC, elektromekanik röleler yerine radyo lambalarını anahtar olarak kullanıyordu. Ancak kullanımı çok zordu: Farklı işlemleri yapabil mek için elektriksel bağlantılarının elle yeniden ku rulması gerekiyordu ve bu işlem birkaç gün sürebili yordu. Bu açıdan cihaz, eski tip bik telefon santraline benziyordu. Eğer bu duruma bir çözüm bulunamasay dı, bilgisayarların günümüzdeki ölçüde ilerlemeleri beklenemeyecekti.

Ancak Macar doğumlu dâhi bir matematikçi olan John von Neumann, bu soruna bir çözüm getirdi. Von Neumann'ın önerisi, makinanın çalışma komutlarını, yani programını, tıpkı işlenecek veriler gibi ikili (O'lı, 1'li) dilde yazıp, bilgisayarın belleğine yerleştirmek t i . Böylelikle yapılacak hesaplar için hangi anahtarla rın açılıp kapanacağı bilgisayara kodlanacak, makina bu açma kapama işlemlerini kendisi yapacaktı. Bu tip ilk ticari bilgisayar, 1951'de yapılan UNİVAC 1 oldu. O günden beri bilgisayarlarda birçok değişiklik olmuş, ancak von Neumann'in tasarladığı yapı biçimi aynı kalmıştır. Bu yapı, "sırasal" ya da "peşpeşe" diye ad landırılan yapıdır. Burada, bilgisayarın beyni sayılabi lecek bir ana işlem birimi, hesapları teker teker yapar ve bir sonraki hesaba geçmeden önce, elde ettiği her sonucu belleğe yükler. Bugün işlem hızı ve elektronik devre çokluğu nedeniyle erimesini önlemek için sü rekli soğutulmak zorunda olan, 350 bin yongalı bir Cray 1 süperbilgisayarı bile, komutları teker teker iş leyen, peşpeşe bir yapıya sahiptir. Komutlar, bir tek komut yolu üzerinden, veriler de bir tek veri akışı yo luyla (SİSD) çeşitli birimlere geçerek sırayla işlenir ler. Bilgisayarlardaki gelişmeler daha çok, temel yapı taşlarındaki ve yazılımdaki ilerlemelerle sağlanmıştır. Ancak, sırasal makinelerdeki gelişmeler, onları artık olanaklarının sınırına kadar getirmiştir. Bundan sonra bu yapı kullanılarak ancak çok az bir hız artışı sağla nabilir. Oysa yeni kuşak makinelerinin, bugünkü bilgi sayarlardan bin kez daha hızlı olmaları beklenmek tedir.

Bu nedenle Japonlar ve başka araştırıcılar, ilgilerini Von Neumann tipi olmayan ("Non von Neumann",

ya da kısaca "non von") bilgisayar yapıları üzerinde yoğunlaştırmışlardır. Bunlar, paralel, ya da eşzamanlı makineler olacaklardır (Çizim 1).

». Çıkışlar

ÇİZİM 1.

Peşpeşe (slrasal) ve paralel işleme. Peşpeşe çalı şan bir işlem birimi, bir komutu işledikten sonra bir diğerine geçer. Paralel çalışmada ise çok sayı da işlemci vardır ve bunlar bir arada çalışarak ay nı anda birçok farklı komutu işleyebilirler.

İnsanlar çoğu zaman, birbirinden farklı birkaç işi ay nı anda yaparlar. Bir insan otomobil kullanırken hem yolu gözler, hem arabanın çeşitli aygıtlarını denetim altında tutar, hem de radyo dinleyebilir. Bir evin inşa sı ya da bir malın üretilmesi gibi daha büyük çaplı ça lışmalarda ise iş yükü daha küçük birimlere bölünerek, her bir parçası ayrı bir insan tarafından üstlenilir. Öte yandan bir insanın beyni, solunum, kalp atışı, fiziksel eylem ve düşünmek gibi birkaç farklı işi birarada yü rütür.

Yeni bilgisayarların da temelde bu şekilde çalışmaları beklenmektedir. Böyle bir bilgisayarın birçok işlem birimi olacak ve her işlem birimi, çözülecek sorunun ayrı bir bölümü ile uğraşacaktır. Bugün bu aygıtların ön türleri geliştirilmiştir. Örneğin Cray XMP, iki Cray 1 işlem biriminden, 1984 sonlarında çıkan Cray 2, dört Cray 1'den oluşmaktadır. Süperbilgisayarcı Seymour Cray'in son zamanlarda üzerinde uğraştığı Cray 3 ise 16 işlemciden oluşacaktır. Bu tür paralel işlemciler, tek komut akışlı, fakat çok veri akışlı (SIMD) maki nelerdir: veriler birkaç işlemcide aynı anda işlenir, fa kat işlemciler bir tek program çerçevesinde çalışırlar.

Ancak Japonlar, bu noktada durmamaktadırlar, ön görülen, yüzlerce ve belki binlerce işlemciden oluşa cak paralel yapılardır. Bu durumda her bir işlemcinin

ayrı ayrı programlanması da gerekebilecek, bu maki neler çok komut, çok veri, akışlı (MİMD) olacaklar dır. Bu ise von Neumann yapı prensiplerinden temel de ayrılmaktadır ve yepyeni programlama dillerinin, işletme sistemlerinin ve yapıların geliştirilmesini ge rektirmektedir. Dünyanın çeşitli yerlerinde bu konuda birkaç düzine araştırma sürdürülmektedir. Ancak bunlardan her biri, genellikle konunun farklı bir yönünü ele almaktadır ve ortada henüz somut bir sonuç yoktur. Bundan başka konunun her yönü için, düşünülebilecek birkaç çö züm birden vardır ve bunlardan hangilerinin daha üs tün olduğu, ancak sınama yoluyla anlaşılabilecektir. Bütün bunların ötesinde önemli olan, bir milyon yon galı bir aygıt yapmak değil, bu bir milyon yonganın en verimli biçimde hizmete koşulması için hangi bi çimde biraraya getirilmeleri gerektiğidir.

İnsanların konuşmasını "anlayabilen" bilgisayarlar ge, liştirilene dek, diğer bir sorun da, paralel işlemcilerin nasıl programlanacağıdır. Fortran ve bugünkü diğer programlama dilleri bu yapı için çok az destek sağla maktadırlar. Paralel yapıları kapsayabilecek yeni Fort ran tipleri geliştirilmektedir. Ayrıca ABD Silahlı Kuv vetleri tarafından geliştirilen, her çeşit makinayı prog ramlamakta kullanılabilecek Ada dili gibi bazı çağdaş programlama dilleri, paralel yapı içeren bir şekilde ge liştirilmektedir. Ancak bu diller, çok yaygın olarak bilinmemekte ve kullanılamamaktadır.

KULLANIM ALANLARI

Paralel yapıdaki bilgisayarların en çok, hepsi benzer şekilde davranan parçalardan oluşan sistemlerin çözü münde kullanılabilecekleri düşünülmektedir. Örneğin, astronomide bin tane yıldızın birbiriyle çekimsel etki leşimi böyle bir sistem oluşturur. Her zaman dilimin de, her yıldızın bütün diğerleri üzerinde doğurduğu kuvvetin hesaplanması gereklidir. Doğada hepsinin birbiri üzerindeki etkisi aynı anda hissedilir. Oysa Von Neumann tipi bir bilgisayarda, her yıldız teker teker ele alınmak ve sırayla her yıldızın, bir tek yıldız üzerin deki etkisi hesaplanmak zorundadır. Aynı hesapları bir tek zaman diliminde bütün yıldızlar için yapabile cek bir bilgisayar, doğal olarak sırasal bir bilgisayar dan çok daha hızlı çalışacaktır.

Paralel işlemciler için diğer bir uygulama alanı, yapı sal mekanik ya da süreklilik mekaniğidir. Örneğin, bir cisme dışarıdan bir kuvvet etki ettiği zaman, onda oluşacak deformasyonu hesaplamak gerekebilir. Cismi küçük küpçüklere bölmekle sorun basitleştirilebilir: Herhangi bir küpçükteki deformasyon, onun elastik ve yapısal özellikleri ile, en yakın komşuları tarafın dan kendisine uygulanan kuvvetlerce belirlenir. Bu ya pının matematiksel modeli, bir doğrusal denklem ta

kimi biçiminde verilebilir. Bu modelde her değişken, komşu birimlerdeki değişkenlerin de içerildiği denk lemlerde yer alacaktır. Bu çok basitleştirilmiş modele uygun bir bilgisayar yapısı elde etmek kolaydır. Sıra dan mikrobilgisayarlar, küpçüklerin durumunda oldu ğu gibi her işlemciyi en yakın komşularına bağlayan bir ağ biçiminde bir araya getirilir. Her işlemci, bir küpçüğe ait hesapları yapar. Böylece cismin dış etke ne tepkisi, bütün işlemcilerin doğrusal denklemleri paralel biçimde çözmeleri sonucu elde edilmiş olur (Çizim 2).

PARALEL BİLGİSAYAR TÜRLERİ

Paralel yapılar, işlemcilerle bellek arasındaki bağlantı lar, yani fiziksel yapıları cinsinden sınıflandırılabilir (Çizim 3) :

Çİ Zİ M 2.

ğoldaki katı maddede her küpçük, komşularından gelen kuvvetlerin etkisi altındadır. Sağdaki bilgi sayarda aynı en yakın komşu bağlantıları vardır, bu nedenle de her küpçüğün türevsel denklem ta kımı aynı anda çözülebilir. Bu sayede katının tü münün mekaniği saptanmış olur.

Paralel işlemcilerin en elverişli ve en gerekli kullanım alanlarından biri de, uydulardan gelen görüntülerin iş lenmesidir. 1980'lerin sonlarında uydulardan gönderi lecek radar ya da televizyon görüntülerinin işlenmesi için, bugünün en hızlı süperbilgisayarlarından 1000 kez daha hızlı bilgisayarlar gerekecektir. Bu uydular dünyanın hava durumunu, su ve maden' kaynaklarını, tarımsal ürünlerini ve hava kirliliğini gözleyecek, her 24 saatte en az 500 harita ya da resim gönderecekler dir Bu ise, işlenmesi gerekli olan on trilyon veri "Bit"i demektir. Gereken sürede bir haritanın belirlenebil mesi için resmi oluşturan her nokta ('pixel'), saniyede 100 10.000 işlem hızla işlenebilmelidir. Bu da işlem hızı 100 milyar işlem/sn olan bilgisayarların geliştiril mesini gerektirmektedir. Bugünkü süperbilgisayarların hızının yüz milyon işlem/sn düzeyinde olduğunu daha önce görmüştük.

Paralel yapılar, burada da büyük bir başarıyla kullanı labileceklerdir. Her resim koyuluk tonlarına göre bir kaç düzleme ayrılacak ve resmin her düzlemdeki bölü mü, siyah/beyaz ayırımını 0 1 biçiminde kodlayacak tır. Sonra bu düzlemlerin her biri, bir paralel bilgisa yardan geçirilir. Bu bilgisayar, binlerce resim noktası nı aynı anda işleyebilecek, ortak yapıda binlerce iş lemciden oluşmaktadır. Sonuçta, 1024'e 1024 adet paralel işlemcinin her 10 nanosaniyede bir, bir mil yondan fazla işlemi aynı anda yapabileceği umulmak tadır.

Çİ Zİ M 3.

Paralel mimariler, işlemci ve bellek arasındaki bağlantılarına göre sınıflandırılabilir: (a) Ortak bir belleğe işlemcileri bağlayan tek bir taşıt; (b) Or tak bir belleğe işlemcileri bağlayan çok sayıda ta şıt; (c) Anahtarlama ağıyla çok sayıda belleğe bağlanan çok sayıda işlemci; (d) Her biri kendi belleğine sahip işlemciler ağı.

1. Çeşitli işlemciler, bir tek iletişim kanalı (taşıt: "bus") ile ortak bir belleğe bağlanır.

2. Birden fazla taşıt, işlemcileri ortak bir belleğe bağ lar.

3. Birden fazla bellek, işlemcilere anahtarlamalı bir iletişim ağı ile bağlanır. Burada bir program, her iş lemcinin her belleğe bağlanmasını sağlayacak şekilde anahtarları düzenler (Çizim 4A). (Texas Üniversitesil nde geliştirilen TRAC makinası bu türdendir).

4. Her biri ayrı bir belleğe sahip işlemciler, bir bağ lantı ağı içinde bütünleştirilirler.

Bütün bu yapıların kendilerine göre üstünlükleri ve za yıflıkları vardır. Tek ortak taşıt basit ve kolaydır, fa kat büyük sistemlerde kolaylıkla aşırı yüklenebilir. Bir den fazla taşıt aşırı yüklenmeye daha az açıktır. Fa kat her işlemcinin bellek erişimi, gene de başka işlem cilerle çatışma sonucu baltalanabilir. Anahtarlamalı ağ düzeni, çatışan erişimler sorununu azaltır, fakat bunun da bedeli, büyük bir anahtarlama ağı ve onu denetleyen porgramları gerektirmcsidir. Bundan son raki adım, her biri kendi belleğini taşıyan bireysel bil gisayar sistemleri geliştirip, bunların herbirini sistem içindeki birkaç başka işlemciye bağlamaktır.

ABD'de İndiana eyaletindeki Purdue Üniversitesi'nde geliştirilen bir model, bağlantı yapısını değiştirebilme niteliğine sahiptir. Çözülecek probleme uygun olarak bağlantılar, bir ağ şeklinde olabilir ya da bir ağaç ya pısına dönüştürülebilir (Çizim 4B, C).

ÇİZİM 4.

Harici bir program, anahtarları açıp kapamak su retiyle her işlemcinin her belleğe bağlanmasını sağlayabilir. Ya da uygun biçimde adreslenmiş her bilgi paketi, her işlemci ve bellek arasında gi debilir. A'daki düzenekte tek bir ikili bit her bağ lantı noktasını tetikleyebilir, bu nedenle de adres leme ve anahtarlama komutları aynı olabilir. Pur due üniversitesi'nde geliştireln değişebilir yapılı paralel işlemci (CHİP), yapısını bir ağ biçiminden (B) bir ağaca (C) dönüştürebilmektedir.

Fiziksel yapılarının yanı sıra paralel işlemciler, uygu lanan denetim biçimine göre de sınıflandırılabilirler.

Tek merkezli denetimde sorun, uzun tellerden doğan hız kaybı, çok merkezli denetimde ise sistem kaynak larının koordine edilmesinde karşılaşılan zorluklardır.

Merkezci denetimin en iyi bilinen örneği, denetim gü dümlü (denetim akıştı) sistemlerdir. İyi bilinen diğer iki denetim biçimi ise çok merkezlidir ("decentrali zed"). Bunlar veri güdümlü (veri akışlı) ve istem gü dümlü (indirgemeli) sistemlerdir. Bunları ayrı başlıklar altında incelemeye çalışacağız.

ÇİZİM 5.

En yaygın paralel işlemci yapısı, komşu işlemci lerin birbirine bağlandığı bir ağ yapıdır. Çizimde iki boyutlu olarak görülen ağ yapısı, uç ya da da ha çok boyutlu olabilir.

Paralel bilgisayarlar, işlemcilerin birbirlerine bağlanı şına göre de sınıflandırılabilirler. En çok seçilen yol, çok boyutlu bir sıralama içinde her işlemciyi en ya kın komşularına bağlar (Çizim 5). Örneğin ilk süper bilgisayar olan İlliac IV'te, iki boyutlu bir sıralama içinde her işlemci en yakın dört komşusuna bağlanı yordu. Tabii üç boyutlu ve başka düzenekler de mümkündür. Burada da sakınca, yapı tarafından sağla nan en yakın komşu bağlantılarına hesaplama prog ramlarının uygun düşmemesi ve birbirinden uzak iş lemciler arasındaki iletişimin fazla zaman kaybettir mesidir.

1. Denetim Güdümü (Denetim Akışı)

Yeni yapı tasarımları içinde geleneksel von Neumann yapısına en yakın olanı, denetim güdümlü ya da dene tim akışlı makinalardır. Bunların çalışma biçimini şöyle örneklendirebiliriz.

Bir tek merkezden yönetilen bir dizi fabrika ve atölye düşünün (Çizim 6A). Merkezdeki idareci, hangi fabri kanın ne zaman neyi üreteceğini belirler ve çalışma programını sıkı bir denetim altında tutar. Bir orkestra daki müzisyenlerin bir şef tarafından yönetilmesini, her müzisyenin ancak şeften gelen bir işarete uygun olarak kendi müzik aletini çalmasını da buna benzete biliriz.

Çİ Zİ M 6.

Paralel bilgisayar mimarisine Uç ana yaklaşım, bir Şirketin örgütlenmesine kıyasla gösterilmiştir. De netim akışıı makineler, deyim yerindeyse monar şiktir (A). Bir tek merkez işlemci, uydusu olan bütün diğer işlemcilere ne yapacaklarını bildirir, indirgeme (istem güdümü) makinelerinde örgüt lenme, hiyerarşiktir (B): iş yükü, giderek küçülen parçalara ayrılır ve her İşlemci, bir üstüne karşı sorumludur. Veri akışı makinelerinde ise iş yükü eşit olarak paylaşılmıştır (C): her işlemci, gerekli verileri temin eder etmez komutları yerine getirir ve sonuçları başka bir işlemciye aktarır. Her yak laşım, bu basitleştirilmiş şekiller üzerine birtakım çeşitlemeler getirmektedir.

İşte denetim akışlı makinalar da bu biçimde çalışır lar. Bir tek ana işlemci, bir işyerinin patronu gibi çe şitli işlemcilere komutlar göndererek, hangisinin neyi, ne zaman hesaplayacağını belirler.

New York'taki Columbia Üniversitesi'nde David Shavv ve arkadaşları tarafından geliştirilmekte olan Non Von 1 makinası, denetim akışı ya da SİMD aygıtları için güzel bir örnektir (Çizim 7). Bu makina, işlemcilerin mümkün olduğunca küçük ve çok sayıda yapılmaları fikrini, en ileri noktaya kadar götürmüştür. Non Von' un en sonunda, bir milyon işlemcisi olacaktır. Bu iş lemcilerin her birinin küçük, 64 byte'lık aritmetik ve mantık birimi (ALU) bulunacaktır.

Bu kadar küçük mikro işlemciler program komutlarını saklayamayacaklarından, bir ağaç biçiminde düzenle necekler ve ağacın tepesindeki merkez işlemci, bütün işlemcilere "yayın" komutları gönderecektir. Bellek

erişimi, her küçük işlemci grubuna eşlik eden disk ka faları ile sağlanacaktır. Belleğin bu şekilde her işlem ciyle yakından ilişki kurması, her birime sorunun bir bölümünün tahsis edilebilmesi anlamına gelmektedir. Ticari bir sistemde, her bireyin kaydına bir işlemci dü şecektir. Modellemelerde her model noktası, bir grup işlemci tarafından hesaplanacaktır.

Bu tür bir bilgisayarda, rastgele erişimli bellek (RAM) yerine, ilişkisel ("associative") bir bellek vardır. Bu bellek, bir sözlük gibi, saklanacak verileri aralarındaki ilişkilere ve içeriklerine göre düzenler. Bütün işlemci lere merkez işlemciden aynı komutlar geldiği halde, komutla ilgili olmayan tüm işlemciler devre dışı bıra kılabilir. Örneğin, bellekte işçi kayıtlarının saklan dığını ve işlemcinin, satış servisinde çalışanların maaş larını çıkarmak istediğini düşünelim. İlk komut dizisi, yazmaçlarında "satış" sözcüğü bulunmayan tüm iş

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ • 320/321

temcilerden, kendilerini devre dışı bırakmalarını iste

yebilir. Böylece maaşların okunması komutu geldiğin

de, bu komutu yalnızca satışla ilgili işlemciler yanıtla

yacaklardır. İşlemci belleği açıkça adresleyeceği yer

de, sadece gerekli olan içerikleri belirtmekle belleğe

erişmiş olur.

I = lşlemcl AKB = Akıllı Kafa Birimi

Anabllglsayar

AKBJ

T

ı | AKB

A

o 1jM\ /?\

o oo oo oo

o oo o

IAKBJ.

1 oo o

IAKBl__ o c

Disk Kafaları (Her kafa birimi için Bir Adet)!

ÇİZİM 7.

Non Von 1, David Shaw ve arkadaşları tarafın dan geliştirilmiş olup denetim akışlı makinelere örnektir. Bir milyon İşlemciden (halkalar) oluşan makinede, her bir İşlemci 1 blt'llk aritmetik/man tık birimine ve 64 byte'lık belleğe sahiptir. Bun lar ana belleğe akıllı kafa birimleri ile bağlanmış t ır; bu kafalar, ana disk belleğinden gereken bilgi yi bulup alabilmektedirler. Merkez İşlemci aynı anda bütün işlemcilere komut gönderir.

Columbia grubu, Non Von'un temelini oluşturacak V L Sİ yongalarını, yonga başına sekiz işlemci düşecek şekilde tasarımlamıştır. Fakat tasarımın üç tane soru nu vardır, ilk olarak, birbirinden çok uzakta bulunan işlemcilerin iletişim kurmaları hem zor, hem de za man alıcıdır, çünkü mesajlar ağacın tepesine kadar tır mandıktan sonra tekrar aşağı inmek zorundadırlar. Bir işlemci eğer başka bir işlemcinin sonuçlarına ge reksinim duyarsa, böyle iletişim gecikmeleri verim düşüşüne yol açabilir, ikincisi, bellek işlemcilerle ya kından ilişkilidir ve işlemciler simetrik, ikili bir ağaç düzenindedirler. Bu yüzden bir kullanıcı Non Von'u genişletmek isterse yapabileceği t ek şey, makina bü yüklüğünü iki katına çıkartmaktır. Belki de en önemli sorun, çok küçük işlemci büyük lüğünün, Non Von'un çözebileceği problemlere kısıt lamalar getirmesidir. Birçok sayısal hesaplarda ve hat ta sembolik yapay zeka işlemlerinde problem milyon

larca değil, belki ancak yüzlerce ya da binlerce küçük birime ayrılabilir. Böyle problemler için Non Von'un işlemcileri fazla ufaktırlar. Ancak bazı iş uygulamala rında bu aygıt uygulama alanı bulabilir.

Başka denetim akışı tasarımlarında işlemci sayısı daha küçük tutulmuştur, örneğin bir tasarımda, bin tane Intel 8 0 8 6 mikroişlemcisi kullanılmıştır. Ancak bütün bu tasarımların ortak zayıflığı, problemin eşzamanlı parçalara, programcının belirleyeceği şekilde bölün mesini gerektirmeleridir. Bu, donanımdaki kazancı or tadan kaldıracak yazılım harcamalarına yol açabilir.

2. İstem Güdümü (İndirgeme)

Denetim güdümünü bir monarşiye benzetirsek, istem (talep) güdümünü de bir hiyerarşiye benzetebiliriz.

Burada uygun benzetim, büyük bir şirkette ya da dev let kuruluşundaki yönetim hiyerarşisidir (Çizim 6B). Bir ilk işlemci, gelen görevleri büyük bloklar halinde bölüştürerek bir alt düzeydeki işlemcilere yollar. O iş lemciler, kendilerine gelen blokları daha küçük parça lara "indirger" ve "astları" olan işlemcilerden, bu par çaları çözmelerini isterler (talep ederler). Bir işlemci bir işi, üstü bunu istediği zaman yapar. Esas hesap ya pan işlemciler, piramidin tabanında bulunanlardır. Burada iş, gerektiği zaman yapılır.

Gerçek bürokrasilerde olduğu gibi burada da temel sorun, ağaçtan aşağı komutlar gönderilir ya da sonuç lar yukarı iletilirken, fazla zaman yitirilmesidir.

istem güdümlü; ya da indirgemeli bir makina örneği, Chapel Hill'deki Kuzey Carolina Üniversitesi'nde Gyula Mago ve arkadaşları tarafından geliştirilen " Ma go İndirgeme" (M RED) makinasıdır (Çizim 8 ). Bu bil gisayar ikili bir ağaç biçiminde tasarlanmıştır. Ağaç iki tip hücreden oluşmaktadır: " Ağaç" hücreleri ve "yaprak" hücreleri Y aprak hücrelerini oluşturan iş lemciler ağacın tabanlarını oluşturur, ağaç hücreleri de bunları birbirine bağlar. Komutlar ve veriler, ağaç hücreleri tarafından "yaprak'Mara dağıtılır. Her yap rak, komut ya da verinin bir karakterini saklar. Bir he sap yapacağı zaman bir üstteki ağaç hücresine bilgi gönderilir. Ağaç hücresi hesabı yapar, sonra tekrar bir altındaki yaprakta sonucu saklar. Bu hesap biçimi, ör neğin milyonlarca çarpımın iki zaman adımında ger çekleştirilmesini sağlayabilir. IBM şirketinden Fortran'ı keşfeden bilim adamı John Backus, Mago'nunki gibi bilgisayarlarda kullanılmak üzere "işlev düzeyi programlama" dilleri üzerinde ça lışmaktadır. Backus'un yaklaşımının bir üstünlüğü, programlama komutları ile verilerin içice verilmesini sağlayarak, programlamayı kolaylaştırması ve progra mın işlenme süresini kısaltmasıdır. ö t e yandan, ağaç yapıda olduğu için M RE D, Non

Çİ Zİ M 8.

Gyula Mago ve arkadaşları tarafından geliştirilen M R E D (Mago indirgeme) makinesi, istem güdU milnü örneklemektedir. Y a pı, ağaç ve yaprak hüc relerden oluşur ve her komut, ayrı bir hücrede saklanır (A). Burada iki sayıyı çarpma komutu önce ağaçtan yukarı ve sonra tek geçişte aşağı gönderilir (B). Bunun üzerine her işlemci hesabı yapar ve sonuçları, saklamak üzere uygun hücreye gönderir (C). Böylece binlerce ya da milyonlarca çarpma işlemi, blr iki zaman aralığında gerçek leştirilmiş olur. Her yukarı/aşağı taramada, ilk ifade daha basitleştirilmiş ve adım adım sonuca yaklaşılmış olur.

Von'un iletişim ve büyüme güçlüklerini paylaşmakta dır. Daha genelde indirgeme makinalan, çift yönlü iletişimden doğan bir iletişim sorunu ile yüzyüzedir ler : Bir yönde istemler, öte yönde ise sonuçlar iletil mek zorundadır.

3. Veri Güdümü (Veri Akışı)

Alışılagelmiş bilgisayar yapısından belki de en farklı yaklaşım, veri güdümü ya da veri akışı olarak bilinen yöntemdir. Buradaki örgütlenme modeli, çeşitli birey lerden oluşan bir çalışma ekibine benzetilebilir (Çi zim 6 C). Bu bireylerin her biri, yapılacak iş konusun da eşit ölçüde bilgi sahibidirler. Her birey, mümkün olduğu kadar hızlı çalışır ve elindeki iş bitince, oto matik olarak henüz tamamlanmamış görevlerden biri ni üstlenir.

Benzer şekilde bir veri akışı makinasından işlemciler, geleneksel bilgisayarlarda olduğu gibi bellekten veri arayacakları yerde, bir "veri paketi" kendilerine geldi ğinde, gerekli j ş l e m ne ise onu yaparlar. Her paket t e, o verinin ne şekilde ve hangi amaçla kullanılacağını gösteren bir " t a k ı " ya da et iket vardır, işlemcilere sü rekli olarak bilgi gelir. Bazı tasarımlarda bu, verilerin, işlemcilerin hepsinden geçen bir iletişim halkası için de dolaştırılmasıyla sağlanmaktadır.

Bir etikete ait tüm veriler bir işlemciye geldiği zaman, işlemci gerekli işlemi yerine getirir ve sonuçları diğer bir işlemciye aktarır. Bu sırada da yapılacak yeni işle mi anlatacak biçimde, sonuca yeni bir etiket takar.

Çalışma biçimleri olağan bilgisayarlardan farklı oldu ğu için, veri akışı makinalarının programlama dilleri de farklıdır. Bunlardan en yaygın olarak kullanılanı, grafik dil programlarıdır. Bu programlar bilgisayar akış şemalarına benzerler ve doğrudan doğruya maki na dili düzeyinde yazılabilirler.

Veri akışı makinalan içinde en gelişmiş olanlardan biri, İngiltere'de Manchester Üniversitesi'nde İan VVatson, John Gurd ve arkadaşları tarafından geliştirilmiş ola nıdır (Çizim 9 ). Manchester makinasında, bir halka yapısı içinde, Non Von'ankinden çok daha büyük iş lemciler vardır. Her halkada 12 alt işlemci bulundu ğundan, halkaların her biri bir paralel aygıttır. Bu hal kalar, bir anahtarlama sistemi ile birbirlerine bağlanır lar.

Çİ Zİ M 9.

VVatson ve Gurd'un geliştirdikleri Manchester ma kinesi de veri akışı makinelerini örnekler. Makine, bir dizi halkadan oluşmakta ve verilerle sonuçlar, sürekli olarak bu halkalar etrafından dönmekte dir. Bir eşleme birimi bir veri paketini sonuç kuy ruğu'ndan alır ve belli bir işlem İçin gerekli olan başka bir veri ya da sonuçla eşleştirmeye çalışır. Bunda başarılı olursa, onları komut saklayan biri me gönderir ve burada uygun komutu alırlar. Son ra paket, bir bütün halinde işlem birimine gönde rilerek işlenir.

Veriler ve sonuçlar, bir veri/sonuç sırasına sokulurlar. Sırası gelen veri paketi bir eşleştirme birimine gelir. Burada, bir işlem için gerekli olan ve aynı hedefe gi decek ikinci bir veri paketiyle birleştirilir ve ikisi bir den, komutların saklandığı birime gönderilir. Eşlen memiş veri paketleri ise bellekte saklanır.

Komut saklama biriminde aynı hedefli komutla bir leştirilen veri paketleri, işlenmek üzere işlemciye gön derilir. Sonuçlar, tekrar işlenmek ya da başka bir hal

ELEKTRÎK MÜHENDİSLİĞİ 320/321

kaya gönderilmek üzere bir giriş/çıkış anahtarına ileti

lir.

Manchester düzeneğinde 12 işlemcili tek bir halkanın işlem hızı saniyede 1.7 milyon komut (1.7 MİPS) dü zeyindedir. Bu çok büyük bir hız değildir, fakat nede ni, Manchester grubunun ekonomik nedenlerden ötü rü yavaş işlemciler kullanmış olmasıdır. Her işlemci nin işlem hızı 0.15 MİPS'tir. Oysa bugün varolan mik roişlemciler, bundan 30 kat daha hızlı işlem yapabil mektedirler. Ayrıca bir makinada 30 kadar işlem hal kası bulunacağından, böyle bir makinenin saniyede bir milyar komut (1000 MİPS) işlemesi beklenebilir.

Watson ve Gurd'ün çalışmaları, eşleme birimlerindeki beklemeler nedeniyle işlemcilerin zaman zaman boş kaldıklarını ve bu yüzden işlem hızının, 1.2 MİPS'in altına düştüğünü göstermiştir. Tek veri paketi gerekti ren beklemesiz işlemlerde tam hız tutturulabilmekte dir. Eşlenmiş paketlerin toplanacağı bir birikeç ("buf fer") sayesinde, hız kaybının önlenebileceği düşünül mektedir.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsünde Profesör Arvind, her biri kendi döngüsüne sahip bir işlemciler düzeneği tasarlamıştır (Çizim 10). Her bir işlemci, bütün diğer işlemcilere bağlıdır. Buradaki sorun, n işlemci için ile tişim bağlantıları sayısının n2 biçiminde büyümesidir. Japonya'da bu sorun için geliştirilen bir çözümde, Manchester tipi halka işlemcileri vardır ve her işlemci, ancak en yakın komşuları ile bağlantılıdır. Bu durum da iletişim bağlantıları, doğrusal olarak büyümektedir.

Bütün işlevleri bir işlemcide toplamanın bir sakıncası, bazı işlemcilere çok sayıda eşleşmiş paket çifti gelir

Slr İstemcinin Ayfıntıtan

Çİ Z İ M 10. Dr. Arvind'ln geliştirdiği veri akışı makinesinde bütün işlem birimleri birbirinin aynıdır ve nxn'lik bir ağ içinde bütün işlemciler, birbirine bağlıdır Her işlemcide, gelen veri paketlerini karşılaştırıp herhangi bir işlem için gerekli verileri bulmaya çalışan bir eşleme birimi vardır. Böyle bir veri çifti bulunduğunda, bu çift komut birimine gön derilir, burada uygun komutu alan çift, işlenmek üzere aritmetik/mantık birimine aktarılır. Sonuç elde edildiğinde çıkıştan geçerek başka bir işlem ciye gider.

ken, bazılarına çok az gelmesi ve bu ikincilerin işsiz kalmasıdır. Tokyo Üniversitesi'nde Tohru Moto oka ve arkadaşları, geliştirdikleri "Topstar" makinesinde işlemciler arasında görev bölümü yapmışlardır. Dene tim modülleri eşleştirme işini, işlem modülleri ise he saplamayı yaparlar. Bir işlem modülü, bir denetim modülünden eşleşmiş bir çift ister, oradan elde ede mezse diğer bir denetim modülüne geçer. Hesapların sonuçları, tekrar denetim modüllerine aktarılır.

Veri akışı makinalarında iki ana donanım sorunu var dır. Bunlardan birincisi, bazı işlemcilerin fazla yükle nerek tıkanmalar doğurması, bazılarınınsa az yüklene rek eylemsiz kalmalarıdır, ikinci sorun ise iletişim ağı nın masrafını en aza indirmektir.

Öte yandan bir işlemcinin, başka bir yerde saklanmış bir bilgiye erişmesi, çok büyük boyutlarda trafik so runları yaratabilir. Diğer bir sorun da etiketleme işle minin gerektirdiği hesaplama miktarı ve doğuracağı zaman kaybıdır.

Son olarak, çözülecek problemin kendisi yeterince pa ralel değilse, veri akışı makinaları geleneksel makina I ar dan daha yavaş çalışmaktadır. Bu nokta veri akış tasarımcıları tarafından da kabul edilmektedir. Veri akışının verimli olabilmesi için, hesaplanacak proble min de paralelliğe elverişli olması gerekmektedir.

Melez Makinalar

Yukarıdaki çeşitli yaklaşımların kendilerine özgü zor luklarının bulunması, bunların üstün yönlerini birleşti recek "melez" bilgisayarların tasarımlanmasına yol açmıştır. Bu yaklaşımın bir örneği, Utah Üniversitesi! nde Robert Keller ve arkadaşlarının geliştirdikleri "Rediflovv" paralel işlemcisidir. Bu makina, indirge me makinaları gibi istem güdümlüdür, fakat bazı çalış ma özellikleri veri akışı makinalarının aynıdır. Burada her işlemci hücresinin iki tane listesi vardır.

Birinci liste, bir öncelik listesidir: Diğer işlemcilerden gelen hesap sistemleri, bir önem ya da acillik sırasına konur. İkinci liste ise elde edilmiş olan verilerin liste sidir. Böylece, eğer en önemli görevlerin verileri gelmiş se, işlemci bu görevle uğraşır. Fakat veriler henüz kendisine gönderilmemişse verileri tamam olan daha az acil görevleri hesaplar. Buradaki örgütlenme örneği, veri akışıdır. Ancak ekibin üyelerinden biri bir diğeri ne "Benim şuna gereksinmem var, önce bunu hesap la" diyebilmektedir.

öte yandan işlemciler, "ebeveyn" ve "çocuk" hücre leri olarak da ikiye ayrılmıştır. Bir "ebeveyn" hücre, kendisine bağlı "çocuk" hücrelerin iş yüküne ait bir liste tutar. Bu sayede gerekirse, iş yükü listesi uzun olan bir "çocuk" hücrenin görevlerinden bir kısmını,

iş yükü listesi kısa olan başka bir "çocuk" hücresine

aktarabilir.

Bütün bu yaklaşımlar, dünyanın çeşitli yerlerinde bir kaç düzine örnek olarak denenmektedir. Büyük bir olasılıkla hiçbir yaklaşım tek başına, evrensel olarak her soruna uygulanamayacak ve farklı konular, farklı yaklaşımlar gerektirecektir. Çeşitli yaklaşımları bir leştiren makinalar da tasarlanabilir. İnsan beynindeki düşünme süreçlerinin nasıl işlediği henüz tam olarak anlaşılamamış olduğu için, bilgisayar yapılarının mi marları, doğadan örnek alamamakta ve şimdiki du rumda sıfırdan başlayıp, deneme yanılma yöntemiyle ilerlemeye çalışmaktadırlar.

maksimum hızlanma

N

(sıralama programları dışında)

10'

Çİ Z İ M 1 1 . Paralel çalışan N işlemciyle elde edilecek hızlan ma, kuramsal olarak, bir işlemcinin hızının N ka tıdır. Fakat pratikteki hızlanma daha azdır: Ad resleme çatışmaları ya da verimsiz algoritmalar, herhangi bir anda bazı işlemcilerin boş (atıl) kal malarına neden olur. Oldukça basit Fortran prog ramlarına dayalı hızlanma hesaplarken çok 0.3 N ve en az log2 N'llk bir hızlanma öngörmüşlerdir. Ancak ABO'de elde edilen son gelişmelere göre, işlemciler çok yüksek verimde çalıştırılabilmişler dir.

Son Gelişmeler

Dünyanın çeşitli yerlerinde elde edilen sonuçlar, para lel işlemciler için büyük ümitler yaratmıştır. Bilindiği gibi aynı anda çalışan N işlemcide elde edilecek hız artışı, tek bir işlemcinin hızının N katı olmayıp daha azdır (Çizim 11). Ayrıca bazı işlemcilerin atıl kalma olasılığı daima vardır. Ancak özellikle ABD'de elde edilen sonuçlar, bunun tersinin de olabileceğini, örne ğin bir arada çalışan iki paralel işlemcinin, tek bir iş lemciden daha verimli (daha dolu) çalışabileceğini göstermiştir. Birçok tasarımlarda paralel işlemcilerin verimi % 90'ın altına inmemiş, bir iki örnekte ise % 100'ün üstüne çıkmıştır. Bu demektir ki iki işlemci,

tek başına çalışan bir işlemcinin iki katından daha hızlı çalışabilmektedir. Paralel yapılar konusunda de neyim arttıkça, daha üstün sonuçlar elde edilmesi beklenebilir.

Konunun yeniliği ve önemi nedeniyle fazlaca yer ayır mış olduğumuz paralel bilgisayar konusunu, son bir cümleyle noktalayalım : Paralel bilgisayarlar, hataya karşı hoşgörülü (hatalardan fazlaca etkilenmez) ve kendi hatalarını düzeltme yeteneğine de sahip olabile ceklerdir.

Ülke Çapında Bilgisayar Ağı

Donanım konusunda gözönünde bulundurulması ge reken diğer bir nokta, 5. Kuşak bilgisayarlarının tek aygıt olarak kalmayacaklarıdır. Daha şimdiden bilgi sayarlar, bölgesel ağlar (LAN) biçiminde bütünleşti rilmekte, kişisel bilgisayar sahipleri bu ağlara bağla narak kendi küçük bilgisayarlarının olanaklarını kat kat aşan veri işlem gücüne erişebilmektedirler.

Beşinci kuşak bilgisayarlarında bu örgütleniş, çok da ha yüksek düzeylere varacak, ülke çapında, hatta ulus lararası boyutlarda bilgisayar ağları oluşacaktır. Orta ya çıkacak durum, bir telefon şebekesindeki telefon lara benzetilebilir : Hir bilgisayardan, başka her bilgi sayara erişmek mümkün olacaktır. İletişim hatları için de varolan telefon hatlarından yararlanmak mümkün dür, çünkü yeni bir iletişim ağı kurmak çok masraflı olacaktır, (örneğin ABD'nin kurulu telefon şebeke sinin maliyeti, yüz milyar dolardır.) Ayrıca iletişim için uydular ve fiber optik kablolar da kullanılabilir. Bunların bilgi taşıma kapasitesi yeterli düzeylerdedir. Ancak farklı bilgisayarların birbirleriyle anlaşabilme sini sağlamak, çok zor bazı yazılım sorunlarının çö zülmesini gerektirmektedir. Bu sorunlar, özellikle iş letme sistemleri ve anlaşma protokolları ile ilgilidir.

Bilgi Tabanlı Sistemler

Donanım konusundaki bu genel bilgilerden sonra, Ja ponların donanım konusundaki tasarımlarına gelebili riz. Öncelikle şunu vurgulamak gerekiyor : Japon ta sarımında gerek donanım, gerekse yazılım, üç başlık altında ele alınmaktadır. Donanım için bunlar: 1) Bil gi tabanı makinesi, 2) Türetim makinesi ve 3) "Akıllı" arabirim makineleridir. Yazılım da bu makineleri işle tecek olan : 1) Bilgi tabanı sistemi, 2) Türetim sistemi ve 3) Arabirim sisteminden oluşmaktadır (Çizim 12). Arabirim makinelerini daha sonra inceleyeceğimiz için, burada ilk iki makineyi ele alacağız.

1) Bilgi Tabanı Makinesi

Bilindiği gibi günümüz bilgisayarları, gerçekte bilgi (İng. "knovvledge") değil, veri (İng. "data") işlemek tedirler. Diğer bir deyişle işlenen, sayılar ve sayı kol leksiyonlarıdır. Oysa gelecekte üstlenmeleri beklenen

ağır görevler açısından, bilgisayarların yalnızca rakam

işlemeleri yeterli değildir. Büyük miktarlarda, kütüp

haneler dolusu bilginin de bilgisayarlarda saklanıp iş

lenebilmesi gerekecektir.

Böylece bir bilgi tabanı, bir veri tabanının daha geniş letilmiş şeklidir. Bir veri tabanı, gerçeklerden ve ger çekler arasındaki ilişkilerden oluşan bir kolleksiyon olarak düşünülebilir. Bu takdirde bir bilgi tabanını da, veri tabanı art) bir kurallar kolleksiyonu olarak düşü nebiliriz. Bu kurallar, veri tabanına uygulandıklarında, bilgisayar belleğinde açık olarak saklanmamış bulu nan yeni gerçeklerin ve ilişkilerin türetilmesine yara yacaklardır. Bilgi tabanı makinesi, bu bilgiyi otoma tik olarak örgütleyecek, denetleyecek, kullanacak ve yenileyecektir. Kapasitesinin 10 100 milyar byte ola cağı düşünülmektedir.

Bilgi tabanı makinesinin başlıca öğeleri şunlardır : a) Bilgi tabanlı işlemlerin gerçekleştirilmesini yöne ten bir mekanizma, b) Bilgi toplama, yenileme ve saklanmış bilgiye eriş me ile, benzeri görevleri üstlenen paralel bir meka nizma, c) Hepsinden önemli olarak, bir "ilişkisel veri tabam" makinesi. İlişkisel bir veri tabanı, verileri aralarındaki ilişkilere göre saklayan ve gerektiğinde, birbiriyle iliş kili verileri bir arada çağırabilen bir veri tabanıdır. Bu gün bu tür veri tabanları, özel yazılımlarla gerçekleşti rilebilmektedir. Ancak Japonlar, "Delta" adını verdik leri ön tür makinelerinde bu işlemi donanıma dök mek suretiyle yazılımdan 1000 kez daha hızlı çalışan bir depolama/çağırma elde etmiş bulunmaktadırlar.

2) Problem Çözme ve Türetim Makinesi Türetim makinesi, bir sonuca varmak için bir mantık silsilesi izleyen bir makinedir. Yani elindeki verilere ve kurallara dayanarak bir çözüm, eylem ya da yol öne rir. Türetim makinesi, bugünkü bilgisayarlarda bulu nan ana işlem biriminin (CPU) yerini alacaktır. Bu makinenin son noktada, saniyede bir milyon bir mil yar mantıksal türetim (LİPS) yapması beklenmekte dir. Günümüz bilgisayarlarında bir mantıksal türetim işleminin yüz ilâ bin adım gerektirdiği düşünülmekte dir. Dolayısıyla bir mantıksal türetim/sn, saniyede 100 ilâ 1000 komut (İPS) demektir. Böylece 1 giga lips (giga : 1 milyar) hızındaki bir makinenin, saniye de 1 0 " ilâ 1012 işlem yapması gerekecektir.

Bu hızlara varabilmek için, paralel işlem yapma gere ği ortadadır. Japonlar, bu hedefe doğru adım adım ilerlemeyi düşünmüşlerdir. Japonlar, ilk aşamada pa ralel değil de, peşpeşe bir türetim makinesi (SİM, ya da ilk aşamada PSİ) yapmışlardır. Bu ön tür iyice ge liştirildikten ve bir "süper PSİ" elde edildikten sonra, paralel türetim makinesine geçilecektir. Japonlar, bu

tür bin tane makineyi paralel çalıştırabilmeyi um maktadırlar. Kasım 1984'te Tokyo'da yapılan ikinci BKBS konferansında sergilenen PSİ, henüz 30 kilolips hızındadır. Türetim makinesi de iki alt birimden oluş maktadır : Bir sembol işleme makinesi bir de sayısal hesap makinesi.

Projenin son aşamasında, bilgi tabanı makinesi ile tü retim makinesi bütünleştirilecek, böylece bir beşinci kuşak bilgisayarı elde edilmiş olacaktır. İki makine bir arada çalışarak türetim makinesinin o andaki türe timi için gerekli olan bilgiyi derleyecek ve birkaç sani yede, karmaşık problemlerin çözümünü bulacaktır.

III. YAZILIM

Biraz önce belirttiğimiz gibi, donanımı işleten yazılım da, ona paralel olarak üç alanda geliştirilecektir: 1) Bil gi tabanı yönetim sistemi, 2) Problem çözme ve türe tim sistemi ve 3) Akıllı arabirim sistemi.

Bunlardan ilk ikisi, geliştirme çabalarının ağırlık nok tasını oluşturmaktadır ve "akıllı" yazılımın kalbidirler. Akıllı arabirim sistemi ise insanlarla ilişkilerin esnek ve pürüzsüz yürütülebilmesi için konuşma, grafik ve görüntüleri işleme yeteneğine sahip olacaktır.

Akıllı programlama yazılımı, programlama yükünün büyük ölçüde bilgisayarlar tarafından devralınmasını sağlayacaktır. Son biçiminde bu yazılım, gündelik an latımla sunulan problemleri, otomatik olarak yüksek verimli bilgisayar programlarına dönüştürecek ve kul lanıcı nasıl çözüleceğine aldırmaksızın, sorunu bilgisa yara iletmekle yetinecektir.

Arabirim konusunu ayrı bir başlık altında ele alacağı mız için, burada bilgi tabanı ve türetim sistemlerine değinmekle yetineceğiz. Ancak bundan önce, 5. ku şak bilgisayarlarının temel programlama diline bir göz atalım.

Prolog ve Paralog

Beşinci Kuşak bilgisayarları için Japonlar, hem yük sek düzeyli bir makine dili ("Çekirdek dil"), hem de temel yazılım betimleme dili olarak Prolog'u seçtiler. Gerek bilgi tabanı, gerekse türetim makinelerinin programlanmasında bu çekirdek dil kullanılacaktır.

"Mantık programlaması"ndan bir kısaltma olan Prolog, 1971 yılında Marsilya Üniversitesi'nin yapay zekâ bö lümünden Alain Colmerauer adında bir Fransız bilgisa yar uzmanı tarafından icad edilmiş, daha sonra İskoç ya'da Edinburgh Üniversitesi'nde geliştirilmiştir. Sem bolik mantığa dayalı bir dil olan Prolog, bilgisayarın çeşitli doğru ya da yanlış tümceler kullanarak mantık türetimleri yapmasını sağlar.

Batı'da yapay zekâ araştırıcıları, genellikle LİSP adı verilen "liste işleme" dilini tercih etmişlerdir. Japon

ELEKTRtK MÜHENDİSLİĞİ 320/321

ların Prolog'u seçmelerinin iki nedeni vardır: Birinci si, Prolog birleştirme yoluyla düzen ve desenleri eş leştirebilmekte, karşılaştırabilmektedir. İkinci olarak da, bir problemin çözümünü araştırırken, birden fazla seçeneği değerlendirebilmektedir. Bu açılardan Pro log üstünlük arzetmektedir ve LİSP'in gelişmiş bir şekli olarak düşünülebilir. Ayrıca, bir dil olarak Pro log'un yapısı peşpeşe olduğu kadar paralel bilgi işlen mesine de elverişlidir ve bu özelliği, Japonlar tarafın dan seçilmesinde önemli bir etken olmuştur.

Japonlar, peşpeşe türetim makinelerinde (PSI) çekir dek dil olarak Prolog kullanmaktadırlar. Paralel türe tim makinelerinde ise, bundan geliştirilmiş "Paralog" (paralel Prolog) kullanılmaktadır.

Ancak Beşinci Kuşak bilgisayarlarını kullanabilmek için, Prolog ya da Paralog öğrenmek gerekmeyecektir. Bu makinalar başka programlama dilleriyle de kullanı labilecek, son aşamada ise konuşma yoluyla' doğru dan doğruya erişim sağlanabilecektir.

Japonlar, 2. BKBS Konferansı'nda sergiledikleri PSİ makinesi için "Simpos" adı verilen bir programlama ve işletme sistemi geliştirmişler ve Simpos'u, Prolog' dan geliştirilmiş olan bir mantık programlama diline, ESP'e dayandırmışlardır. ESP şu anda projenin stan dart programlama dili haline gelmiştir.

Japonların bu alandaki başarısının anlamı, salt mantık programlamasına dayalı bir bilgisayarın yapılabileceği nin kanıtlanmış olmasıdır. Japonların en önemli ba şarısı, 5. Kuşak için gerekli olan yeni donanımı, te mel yazılımı ve uygulama programlarını bir bütün ola rak çalıştırabilmiş olmalarında yatmaktadır.

Bilgi Sistemleri

Beşinci kuşak bilgisayarları, kendilerine verilen prob lemleri, "bilgi sistemleri" sayesinde çözeceklerdir.

Bilgi sistemleri, bir yanda uzman kişilerin depolanmış bilgi ve deneyimini, öbür yanda problem çözmek için bir türetim makinesini kullanarak, akıl yürütme yapa bilen bilgisayar programlarıdır. Bilgi temsili, bilgi edi nilmesi ve kalitesinin yükseltilmesi, bilgi sistemleri mi marisi gibi konularla uğraşan yeni mühendislik dalına da "bilgi mühendisliği" denilmektedir.

Bugünün uzman sistemleri, gelecekteki bilgi sistemle rinin birer ön türü niteliğindedir. Bir "uzman sistem", bilgi ve âkil yürütme teknikleri kullanarak, normalde uzmanlık yeteneği gerektiren konularda problem çö zebilen bir bilgisayar programıdır. Bu sistemler, çeşitli bilgilerle bazı temel kuralları ("heuristik") birleştire rek, incelenecek olasılık sayısını giderek azaltmak su retiyle çözüme ulaşırlar. Tıp dalındaki uzman sistem ler (Örneğin "Mycin" ve "Internist") özellikle başarılı olmuşlardır, fakat uygulamaları başta petrolcülük ol

mak üzere, birçok alanda sürdürülmektedir. Konunun zorluğuna ve eldeki olanaklara göre günümüzde böyle bir sistem geliştirmek, yedi ay kadar kısa, ya da onbeş yıl kadar uzun sürebilmektedir.

Geleceğin bilgi sistemlerinin önündeki en büyük engel, varolan bilgi ve deneyimlerin bilgisayar belleğine akta rılmasında karşımıza çıkmaktadır. Yazılı ve basılı bil gileri otomatik tarayıcılar aracılığı ile belleğe yazmak mümkün olsa bile, bunların anlamlı biçimde örgütlen mesini sağlamak kolay olmayacak, uzmanlar ise dene yimlerini aktarmakta önemli zorluklarla karşılaşacak lardır. Büyük olasılıkla belli bir daldaki uzmanlar gru bu, kendi dallarındaki bilgileri bir makineye yükleye cek, bu "uzmanlaşmış makine"deki bilgi, bilgisayar ağı aracılığı ile diğer kullanıcıların erişimine açık ola caktır. Bilgi mühendisleri daha uzun süre, makinelere elle giriş yapmak zorunda kalacaklardır.

Kullanıcı Yazılımları

Son yirmi yılda bilgisayar donanımının gücü binlerce kat artmış, fakat programcı verimi ancak iki katına çı kabilmiştir. Bugün bir programcı, günde ortalama 10 satır hatasız program yazabilmektedir. Ayrıca prog ramlar büyüyüp karmaşıklaştıkça, hata ("bug") payı da büyümüş ve bazı sistemlerin on, hatta yüz milyon larca dolarlık masraftan sonra terkedilmesi gerekmiş tir. Kötü yazılmış programların değeri ise, ABD için 200 milyar dolar olarak hesaplanmaktadır. Bazı kuru luşlar, zamanlarının neredeyse % 70'ini, varolan prog ramları düzeltmek ya da yenilemekle harcamaktadır lar. Bugün yazılım hazırlanması o kadar külfetli ve pahalı bir iştir ki, birçok konularda yazılım masrafları dona nımınkine eşit olmakta, hatta onu aşabilmektedir. Öyle ki artık günümüzde yazılım donanıma göre hazır lanmayıp, donanım yazılıma göre tasarımlanmaktadır. Öte yandan günümüzdeki programlama olanaklarının tam verimle kullanılmaları bile, masraflarda % 40'tan fazla bir düşüşe yol açmayacaktır. Sorunun çözümü, daha kullanışlı, yani daha çok ve yaygın olarak kullanılabilen yazılım hazırlamakta yat maktadır. En önemlisi, bir yazılım, her tip ve çeşit bilgisayarda geçirilebilmeli, yani "portatif" olabilme lidir. Sonuçta bir yazılım kütüphanesinden seçilen çeşitli yazılımlar, eldeki amacı karşılayacak biçimde biraraya getirilip, hedeflenen yazılım inşa edilebilme lidir.

Bu amaçların gerçekleşmesi için, standart ve modüler yazılımların geliştirilmesi gerekmektedir. Standard ya zılım paketleri, yapıtaşları gibi biraraya getirilebilecek şekilde (modüler) olmalıdır, öte yandan, otomatik ya zılım geliştirme gereçlerine gerek vardır.

Bir problemin yöntem belirmeksizin tanımından, han

gi yöntemin ne şekilde uygulanacağının adım adım

belirlenmesi; bir yazılım tabanından, amaca uygun

program parçalarının seçilmesi; kütüphanede bulun

mayan program parçalarının otomatik olarak hazır

lanması, ayrı ayrı parçaların bütünleştirilmesi; son ola

rak da elde edilen programın sınanması, gene birtakım

başka üretici programlar aracılığıyla gerçekleştirilebi

lecektir. Diğer bir sorun, paralel işlemcilerin, birlikte

çalışacak biçimde programlanması konusudur. Ancak

bütün bu alanlardaki zorluklar öylesine çok boyutlu

dur ki, yazılım sorununun çözülmesi, belki donanı

mınkinden bile daha güç olacaktır.

III. ARABİRİMLER .

1. KONUŞMA VE KONUŞULANI ANLAYABİLME

Gelecekte bilgisayarların yüklenmesi gereken yoğun görevler, aynı zamanda onlarla iletişim kurmanın da ha çabuklaştırılmasını ve kolaylaştırılmasını gerektir mektedir. Bu konuda özlemi çekilen hedef, bilgisayar larla insanların doğal diller aracılığıyla haberleşebil meleri, yani birtakım yazılı bilgisayar dilleri yerine gündelik konuşma dili ile ve sözlü olarak anlaşabilme leridir. Bilim kurgu romanlarının klasik konusu olan böyle bir hedefe yakın gelecekte erişebilmek için, yo ğun çabalar sürdürülmektedir.

Konuşan bilgisayar yapmak, konuşulanı anlayabilen bilgisayar yapmaktan göreceli olarak daha kolaydır. Nitekim bugün piyasada, sınırlı bir kelime dağarcığı ile "konuşabilen" bilgisayarlar bulmak mümkündür. Bu bilgisayarların ROM ya da PROM tipi belleklerde sözcükleri saklamakta ve bir ses sentezcisi aracılığı ile ses üretebilmektedirler. Son derece mekanik ve tekdü ze olmakla birlikte, bu tür ses üretimi en azından ger çekleştirilebilmiş olma niteliğini taşımaktadır.

Sesli komutları ayırdedebilen oyuncak ve video oyun ları da şimdiden vardır. Ancak bunların kelime hazne leri genelde çok kısıtlıdır (10 200 kelime), kelimele rin tane tane söylenmesini gerektirmektedirler ve her konuşmacı için yeniden "eğitilmeleri" gerekmekte dir. Sürekli konuşmaları izlemek ve ayırdedebilmek ise, bugün için gerçekleştirilememiş ve çok zor ger çekleştirilecek bir hedeftir. Burada sorun, iki aşamalı dır : Önce tek tek sözcükleri ayırdedebilmek, sonra da bu sözcüklerin oluşturduğu cümleyi çözmek.

Tek tek sözcükleri ayırdetme işlemi, işin daha kolay yönünü kapsamaktadır. Zamana göre frekansın kayde dildiği ses grafikleri ve frekans tayfı üzerinde yapılan 'spektral çözümleme', sesli hecelerin ayırdedilebilme sine yaramaktadır. Bir dildeki heceler sonlu sayıda ol duklarından, sesi en iyi karşılayan hecenin bulunması için bir tarama yapılmaktadır.

Sürekli konuşma tanıma konusunda DARPA'nın

1971'de başlattığı 15 milyon dolarlık proje, konuya ilginin artmasına ve özellikle Carnegie Mellon Üniver sitesi'nde araştırmaların yoğunlaşmasına yol açmıştı. Projenin 1976'da bitmesinden sonra ilgi gevşemiş ve araştırmalar sınırlı bir düzeyde kalmıştır. Yalnızca IBM şirketi, bu konudaki incelemelerini etkin biçim de sürdürmüştür. IBM'in yöntemi bilişim kuramına dayanan bir yaklaşımdır : Konuşmacı ve akustik çö zücü, gürültülü bir iletişim kanalı olarak modellenmek te ve herhangi bir giriş sinyali için en uygun ses karşı lığını veren sözcükler, olasılıklarına göre sıralanmakta dır. Aynı anda, bu sözcüklerin mantıksal olarak cüm lenin bu kısmında geçme olasılıkları da daha önceki sözcük varsayımlarına göre hesaplanmakta ve toplam olasılık, bu iki olasılığın çarpımı olarak elde edilmek tedir. Toplam olasılığı en yüksek olan sözcük seçil mekte ve işlem devam etmektedir. Sözcükler arasında duraklama olduğundan bu, bir sürekli konuşma siste mi değildir. Ancak altı ayrı konuşmacı ve 5000 keli melik bir hazne ile elde edilen başarı düzeyi % 95'lik bir tanıma oranıdır ki, hiç de azımsanacak türden de ğildir.

Ancak tek tek sözcükler çözülse bile, bir cümlenin an lamını sökmek çok daha zor olmaktadır. Burada en gellerden birisi, cümlenin gramer yapısıdır. Sözcükler, cümle içinde geçtikleri yere göre anlam ve önem kaza nabilirler. Diğer bir sorun, bir sözcüğün gerçekte tek anlamlı olmayıp, birden fazla anlamlara çekilebilmesi dir. Bu durumda cümlenin gelişinden hangi anlamın kastedildiğini çıkartmak gerekmektedir, fakat bu iş lem çok zor olmaktadır. Otomatik çeviri makineleri nin önündeki en büyük engel bu olduğu gibi, insan makine iletişiminde yanlış anlamalar yaratabilecek te mel bir sorun da budur.

Konuşmaları yazabilen bir otomatik daktiloya gelin ce, böyle bir aygıt hangi niteliklere sahip olmalıdır? önce, geniş bir kelime haznesi içermesi istenecektir. Bu durumda ise birbirine benzer sesli sözcükler art makta ve aralarında bir seçim yapma işlemi, zorlaş maktadır. Makine konuşmacıdan bağımsız olmalıdır. Bunun için de henüz gerçekleştirilememiş bir iş başa rılmalı, konuşmacıya göre değişmeyen birtakım ses ve konuşma özellikleri saptanabilmelidir. Bir yanlış anla ma durumunda, makine bunu saptayıp, gerekirse bir insan gibi sorma yoluyla bunları düzeltebilmelidir. Son olarak sistem, normal konuşma hızında yazı ya zabilmeli ve birkaç bin dolardan fazla tutmamalıdır. Bu hızda yazı yazmak için de 100 milyon İPS'lik bir bilgi işlem gücüne gerek vardır, özel amaçlı VLSI yon gaları ile bu ihtiyaç giderilebilir.

Sonuç olarak şu söylenebilir : Konuşulan her şeyi yüzde yüz doğrulukla değerlendirebilen bir makine, çok uzak bir olasılıktır. Buna karşılık, oldukça geniş

bir kelime haznesi olan ve büyük bir doğrulukla yazım ve çsviri yapabilen makineler, yavaş yavaş gerçekleş tirilebilme yolundadır. Bu sayede 199O'lı yıllarda sı nırlı yazım yapabilen otomatik daktilolar geliştirilmiş olabilecektir. 2. BİLGİSAYAR GÖRÜŞÜ VE DESEN TANIMA

İnsanlar, karmaşık görüntüleri bir anda değerlendirip kavrayabilirler. Bilgisayarlar ise ancak çok kısıtlı ko şullarda bunu yapabilmektedirler. Ayırdedebilme ye tenekleri, iki boyutlu siyah beyaz görüntülerle sınırlı dır. Şu an için bilgisayarların, insan gözü ve beyninin yeteneklerini taklit eden ya da onlara yaklaşan bir gö rüş elde edebilmeleri, çok uzak bir olasılıktır.

Bu durumun çeşitli nedenleri vardır, öncelikle, gelen bilgiler üç boyutlu olarak değerlendirilmemektedir. İkinci olarak, karanlık bir bölge, ışık azlığından, ci simdeki bir eğiklikten ya da cismin ışığı az yansıtma sından ileri gelebilir. Neyin görülmekte olduğu ayırdı nı yapabilmek, birçok durumda yorum gerektirmek tedir. Bu ise hem çeşitli nesneler (evler, otomobiller, yollar, ağaçlar vs.) hakkında, hem de bunların hangi biçimlerde bir araya gelebilecekleri hakkında bilgi sa hibi olmayı gerektirir.

Görme işlemi, ayrıca büyük bir bellek ve çok sayıda hesap gerektirmektedir. 1000x1000 noktacıktan (piksel) oluşan bir resim için, en basit işler bile 108 işlem gerektirebilir. İnsan gözündeki retina tabakasın da ortalama 100 Hertz hızla çalışan 108 hücre vardır ve bunlar bir arada saniyede en az on milyar işlem ya parlar. İnsan beynindeki görme korteksinin yetenekle ri ise, kuşkusuz daha da üstündür. Bu işlem hızına çı kan çok sayıda paralel elemanlı bilgisayar yapıldığın da, üç boyutlu görüntülerin gerçek zamanda değerlen dirilebileceği umulmaktadır.

Desen tanıma savunmada işe yarayacağından, konu ile askeri çevreler yoğun biçimde ilgilenmişlerdir. Karmaşık bir zemin üzerinde tankları ayırdeden karşı laştırma cihazları yapılmış bulunmaktadır. Böyle ci hazlar, belleklerinde saklanan bir şekil ile esas görün tüyü karşılaştırıp, o şeklin görüntüde bulunup bulun madığını saptarlar. Ancak bu şekil ile görüntüdeki karşılığı arasında en ufak bir farklılık, görüntünün ta nınmamasına yol açmaktadır.

ABD'de Carnegie Mellon Üniversitesi'nde geliştirilen diğer bir yöntem, cisimlerin anahatlarını çizmek sure tiyle onları tanımaya dayanmaktadır. Japonların geliş tirdiği üçüncü bir yöntemde ise, görüntü küçük karele re bölündükten sonra ortak renk ve özellikteki kareler birleştirilmekte, binaları ve diğer şekilleri tanımak için bunların tipik özelliklerinden yararlanılmakta ve sonuçta görüntü, tanınmış ve isimlendirilmiş bölgelere ayrılmaktadır.

Üç boyutlu görme sorunu, henüz çözümlenmiş ol maktan çok uzaktır. Genel amaçlı sistemler için, dış dünya hakkında çok daha fazla bilginin program lara kodlanması gerekecektir. Saniyede on milyar iş lem yapabilen bilgisayarların geliştirilmesiyle, bu ko nuda bir şeyler yapma olanağı doğabilecektir.

SONUÇ

Sonuç olarak, Beşinci Kuşak bilgisayarları ve bu alan daki Japon girişimi hakkında ne söyleyebiliriz?

Açıkça görünen ilk gerçek, 5. Kuşak Projesi'nin he deflerinden yalnızca bir bölümünün gerçekleşmesi ha linde bile çok önemli gelişmelerin elde edilmiş olaca ğıdır. Nitekim bu projeyi destekleyenler, her alanda sonuca muhakkak verilen süre zarfında erişecekleri varsayımı ile yola çıkmamışlardır. Japonların düşü öy lesine geniş kapsamlı bir güçlüdür ki, küçük bir kısmı nın (örneğin bir otomatfk çeviri makinesinin) gerçek leştirilmesi, önemli bir ilerleme sayılabilecektir. Zaten başta Batı olmak üzere bütün dünyada yankı uyandır mış olması ve onu peşinden sürüklemesi de, bu niteli ğinden kaynaklanmıştır.

İkinci olarak, Japonların girişimi, ilgili bütün çevreler ce onaylanmış, alkışlanmıştır. Bu sonuç, doğrudan doğruya birinci sonuca bağlıdır. Nitekim olaya ulus lararası rekabet ve çatışma gözlüğünden bakanlar bile, Japonları takdirle izlemekten kendilerini alamamışlar dır. Uzay yarışı nasıl, süper devletlerin güreş alanı ol masına karşın aya insan indirmek suretiyle bütün in sanlığa mal olmuşsa, Beşinci Kuşak bilgisayarları da tüm insanlığın geleceği için olumlu katkıda bulunabi lecek bir projedir.

Ancak unutulmaması gereken nokta, Japon projesi tüm hedeflerine ulaşsa bile, elde edilecek sonucun salt teknolojik bir gelişme olduğudur. En ilkelinden en ge lişmişine kadar teknolojinin tüm ürünleri, sonuçta sağladıkları yarar açısından, insanların onları nasıl kullandıklarına bağlıdırlar. Beşinci Kuşak bilgisayarla rı mutlu bir dünya toplumu kurmaya yarayabilecekle ri gibi insanlığı ve dünyayı yok etmeye yarayacak bir "kıyamet savaşı"nı yönetmekte de kullanılabilirler. Nedenli üstün bir teknolojiyi temsil ederlerse etsinler, onları iyiye ya da kötüye kullancak olanların insanlar olduğu, hiçbir zaman hatırdan çıkarılmamalıdır. Uy garlığın üstün maddesel ürünlerinin gözleri kamaştırdı ğı günümüzde bu, ne yazık ki çok kolaylıkla ikinci plana itilen, hattâ tümden unutulan bir gerçektir.

Bu nedenle Japonların "yeni bir toplum ve yeni bir kültür" geliştirme çabaları, maddesel/teknolojik dü zeyde sonuç verse bile, ona paralel bir mânevi/ahlâk sal dönüşüm olmaksızın, kaçınılmaz olarak yarım ve eksik kalacaktır.

ÇİZİM 1 2 . Bir Beşinci Kuşak bilgisayarının basit şeması. Bu ' günün bilgisayarlarıyla kıyaslandığında, bu bilgisa yarın türetim makinesi, ana işlem birimipe (CP U); bilgi tabanı makinesi, ana bellek, hayali bellek ve kütük deposu arasında bir tümleşime; akıllı arabi

KISALTMALAR

M İ Tİ : Ministry of International Trade and Indsutry (Uluslararası Ticaret ve Endüstri Bakanlığı)

ICOT : Institute of Nevv generation Computer Techno logy (Y eni Kuşak Bilgisayar Teknolojisi Enstitüsü)

IC

: Integrated Circuit (Tümleşik Devre)

LSI : Large Scale Integration (Büyük Çapta Tümleşim)

V L SI : Very Large Scale Integration (Çok Büyük Çapta Tümleşim)

D A R P A : Defense Advanced Research Projects Agency (Sa vunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı)

Esprit : European Strategic Program for Research and In formation Technology (Araştırma ve Bilişim Tek nolojisinde Avrupa Stratejik Programı)

MCC : Microelectronics and Computer Technology Corp. (Mikroelektronik ve Bilgisayar Teknolojisi Şti )

CAD : Computer Aided Design (Bilgisayar Y ardımıyla Tasarım)

CAM : Computer Aided Manufacturing (Bilgisayar Y ardı mıyla üretim)

SRC : Semiconductor Research Cooperative (Y arı ilet ken Araştırma Kooperatifi)

MCNC : Microelectronics Center of North Carolina (Ku zey Carolina Mikroelektronik Merkezi)

M İ SC : Microelectronics and Inf ormat ion Sciences Center (Mikroelektronik ve Bilişim Bilimleri Merkezi)

VHSİ C : Very High Speed Integrated Circuits (Çok Y ük sek Hızlı Tümleşik Devreler)

SİSD : Single instruction, single data (Jek komut, tek veri).

Sİ M D : Single instruction, multiple data (Tek komut, çok veri)

M İ M D : Multiple instruction, multiple data (Çok komut, çok veri)

L A N : Local Area Netvvork (Bölge ağı)

İPS : Instructions per second (Saniyede yapılan işlem)

LİPS : Logical instructions per second (Saniyede yapılan

mantıksal işlem)

Sİ M : Sequential Inference Machine (Peşpeşe Türetim Makinesi)

PSİ •• Personal Sequential Inference (Kişisel peşpeşe tü . retim)

rimler ise bugünün olağan giriş/çıkış çevre birim lerine karşılık gelmektedir. Bilgisayar kertdi kendi ni programlayabilecek, mantık türetimleri yapabi lecek ve başka bilgisayarlarla haberleşebilecektir.

Prolog : Programming in Logic (Mantık Programlaması) Paralog : Parallel Prolog (Paralel Prolog) ESP : Extended Self contained Prolog (Genişletilmiş, kendine yeterli Prolog) Lİ SP : List Processing (Liste işleme)

ALU

: Arithmetic and Logic Unit (Aritmetik ve Mantık Birimi)

RAM : Random Access Memory (Rastgele Erişimli Bellek)

Flops : Floating point operations per second (kayan nokta işlemi/saniye).

M RE D : Mago Reduction (Mago indirgeme)

CPU : Central Processing Unit (Ana işlem Birimi).

ROM : Read Only Memory (Salt Okunabilir Bellek)

PROM : Programmable Read Only Memory (Programlana bilir ROM)

HE M T : Hlgh Electron Mobility Transistor (Y üksek Elek tron Akışlı Transistor)

KAYNAKLAR

1. Eric J. Lemer, "Data flovv architecture", IEEE Spectnun, Nisan 1984, 57 62. ,

2. "The race to build a supercomputer',' Nevvsvveek, 4 Tem muz 1983, s. 28 34.

3. "Machine of the year: The computer moves in", Time, 3 Ocak 1983, s. 4 24.

4. Time, 1 Ağustos 1983, "Japonya" özel Sayısı.

5. Jack F. McDonald et. al., "The trials of vvafer scale in tegration," IEEE Spcctrum, Ekim 1984, s. 32 39.

6. Computer, Mart 1984, "Japon Bilgisayar Teknolojisi ve Kültürü" özel Bölümü.

7. Philip C. Treleaven ve Isabel Gouveia Lima, "Japan's fifth generation computer systems", Computer, Ağustos 1982, s. 79 88.

8. IEEE Spectrum, Kasım 1983, "Gelecek Kuşak" özel sayısı.

9. Hadis Morkoç ve Paul M. Solomon, "The HEMT: A super fast transistor", IEEE Spcctrum, Şubat 1984, s. 28 35.

lO.Tom Manuel, "Cautiously optimistic tone set for 5th ge neration", Electronics Wcek, 3 Aralık 1984, s. 57 63.