计算机正在发生巨大变化,过去,人们也常谈起计算机,其实这指的是电子计算机。40多年前美国就为计算大炮弹道开发了第一台计算机,20多年前,日本企业也引进了计算机,但开始时只把它用于计算工资。
以往计算机的任务是处理数字即搞计算。如今它已发展到能处理画像,声音、知识等。以画像而言,用彩色能真正描绘出美丽的立体世界的计算机图形学[CG]不仅为研究者和艺术家所用,而且也进入了广告,设计、建筑设计等领域。
CG的进步是引人注目的,把CG用于艺术作品的先驱者河口洋一郎(日本电子专门学校副教授)说:“大约在1975年的时候,虽然也把CG用于艺术作品,但只是绘黑色单色线画而已,五年后就发展成彩色的,现在已能制作富有强烈立体感的作品,而这手工所无法绘制的”。这说明不用计算机就难于成立的新艺术世界正在扩大。
在知识方面曾出现人工智能[AI]之热潮,像自动翻译机或专家系统虽还处于初期阶段,然而它们已逐渐地跨进实用化阶段。
能创造声空间的声场创生机的技术
人们一提到计算机的作用时,只把它看作是专门处理属于理论性范畴的问题的东西,其实它已不断地进入了人情的世界,其典型的例子是“雅马哈”公司生产的声场创生机[DSP]
只要利用高度的信号处理技术,即利用某种计算机就能在家磨的收听室出现与世界著名音乐厅一模一样的声场,例如在家庭收听室可听到纽约有名爵士音乐俱乐部演奏的“乡村的先锋”曲。也同样能在家庭收听室听到歌剧院,大教堂,教会,演奏厅的奏曲。
创生声场的原理是把决定该声场的临场感和传播特征的初始反射音(从碰到大厅的地板、墙面,天棚等后达到听者之音的初始的东西)作为回波模型进行实际测定,并把它存储于存储器,然后跟从载波检波器传出来的音乐一起重现其实况。因此,DsP是把演奏会场本身收纳于软件。于是,各家庭在家里就能欣赏在大教堂演奏的“巴赫”[Bach]名曲或在歌剧院演奏的“艾勒”[AiDA]名曲。
计算机的图像处理对考古学发挥了作用
计算机在图像处理的应用速度和应用面都远远超过对音的处理。利用人造卫星摄影的地面照片的处理是其典型例子,从中能获得气象、地质、资源等各种情报。这种处理图像的技术对考古学研究发挥了重大作用。
去年年底,“阿武山”古坟的X线照相研究会发表了古坟里的被葬者是“藤原镰足”,这条消息成为人们议论的话题。其实,五十多年前就发现了这座古坟,当时,人们只知道被葬者是一位穿上用金色线绣的显贵人物,而不知道他就是藤原镰足。于是,拍了照片后又把他埋葬下去了。
X线照相研究会的历史和考古学家是根据把他重新埋葬时拍的旧X线照片推定出来的。首先从金色线意味着什么入手,于是,对X线照片进行了图像处理,结果浮现出具有一定宽度的横着的S字状模样。历史和考古学者确认这是顺着冠缘刺绣的带状金色线。
据日本历史记载,朝廷授予帽子的边沿有刺绣的冠的人只有藤原镰足一个人。于是,该研究会就发表了这条消息。
承担图像处理的东海大学技术情报中心所长坂田俊人教授说:“用肉眼要看清刺绣的金色线模样是困难的,于是就想做图像处理,如果利用人工孜孜不倦地工作,不仅速度慢,而且会产生厌倦,以致搞错,利用计算机处理,速度快且不会发生差错。图像处理是这样做的,把X线照片的许多线分为要加粗的和不要映出的两种,从粗线取出必要的情报。用肉眼是看不出骨头与金色线的反差,但X线对骨头和金色线的吸收程度不同。通过图像处理后,照相的反差就显出来了”。
坂田说:“具体的做法是把画面分为约两千五百个[矩]阵,把浓度数字化并以数字表示出来,对每个阵设置地址,计算机就发出亮的和暗的指示。其结果浮现出来的就是金色线的模样”。
图像处理首先在医学领域里取得了进展,$算机断层X射线照相法是其中之一例,即用它得到的图像情报来诊断病情。随着人造卫星的发达、计算机也进入了诊断地球的阶段。
计算机与图像存在着两个不同类型的技术,一是能自由创造图像的计算机图形学[CG],二是计算机能对世上各种图像进行高度处理,并想充分利用其中有用的情报。
利用模糊控制法使车的运行达到最佳状态
当计算机从数字进入图像和知识领域后,它的功能和作用就不同于以往的计算机了。就是说,有必要制造出跟现有的在原理上根本不同的新型计算机。例如对模糊量也能进行处理的计算机。
数字这个东西无论何时何地都能准确表示出来,也能准确地处理。但知识这个东西常常带有暧昧性,世上从来就没有绝对不变的真实,就是图像或音乐本身也是带有感觉方面的东西,这两者是无法割断的,也无法除去它们含有薄昧的东西。计算机也无法回避处理这些暧昧的问题。
模糊理论可处理这些暧昧问题,最近1 ~ 2年这种理论已开始在实用化方面频繁运用起来,这种理论对于只能用非常大,相当大,尚可这些暧昧表现的量,不是用零或1这样一种准确数值处理,而是用从0到1之间的各种数值跟瞹昧量对应,并以计算机处理。
仙台市营地铁的模糊控制系统是这种新的计算机应用的例子,而且受到了人们的好评。以前的计算机控制对以一定比率变化的状况强,但对以不同的变化连续发生财,其控制能力弱。例如电车转弯时,其转弯的大小不同而且连续出现,或坡度的比率不同的坡道连续出现时,原来的那种控制方式已不能实用,如果用旧的控制方式,只要与目标值哪怕只有微妙的盖异,计算机的工作状况将给乘客产生一种不圆滑的感觉。
如果利用模糊控制,由于引进了老练驾驶员的技巧作为控制的规则,就有可能实现与人一样的柔软控制。例如能作出速度有一点过快或多少要刹住一下车速等的判断。也就是说,计算机对于多少或稍微能作出判断。
田代良二(仙台市交通局)对采用模糊控制的效果说:“乘客对乘坐的感觉良好,普遍给予高度评价,同样是老练的驾驶员,个人之间的技术水平及本事的大小也不尽相同,起动车子高明,但对转弯就感到辣手。利用模糊控制开车就能以老练驾驶员最高水平驶车”。
这种模糊控制在电梯的运行管理及净水场注入药剂的控制方面已被利用了,专家系统也在考虑使用它。目前,硬件是利用普通的计算机,但在不久的将来,模糊控制系统专用的芯片或计算机也会被开发出来。
神经计算机的原理是人的脑子
神经元计算机是技术更先进的东西,这是从神经元产生的词量,非常相似于人脑的计算机。人脑是由140亿个以上的神经元复杂地结合在一起的。它的每一个神经元都能处理情报,人们鉴于人脑神经元这种特点,拟利用计算机作类似人脑的并行处理。
现在的计算机只能作顺序处理,即一时只能处理一件,因而它不适合于像图像那样需要作庞大数量的情报处理。即使人工智能[AI],要让它进行高度推论时,为了作出判断就会突然增加大量的可供选择的条件,如果按顺序一个一个处理的话,那就赶不上需要。
由于神经元计算机是由与神经系统类似的复杂的电路网构成的,可进行理想的并行处理,但要实现这种理想的技术,极为复杂,目前还处于搞基础方面的研究开发阶段。去年,美国出现了神经计算机的研究热,日本的富士通公司于今年元月开发成功可作神经计算机模拟实验的软件。这种软件打算先在智能机器人中应用。
森口幸广[富士通广告宣传科]就神经计算机的作用问题说:现在的机器人是由人输入三维坐标数据,由于数据很庞大,它的动作也受到了限制,只能作一些一般性的工作。
与此相比,神经元软件就像给婴儿进行教育似的。假定环境图像有100个左右,那么给机器人教的是其中具有代表性的10个左右,当机器人动作出现差错时,就给它教育信号引起注意,在不断重复这样做的过程中,就会联想到多少有点不同的图像,从而计算机能作出正确的应付行动。这种神经元软件能应付10万个神经元,但与人脑相比这种软件功能仍是低水平的,然而这种神经元软件是开发新计算机迈出的第一步。
现在是软件的研究阶段,不久的将来将会开发出神经元芯片,硬件方面的神经元计算机也将会诞生出来。这将把图像处理,图像认识、声音认识、专家系统提高到更高水平的阶段,而且,这种高水平化系统的体积将趋向于小型化、价格也愈来愈便宜。
总之,在各方面都可看出计算机正在进入于新时代的苗头。利用计算机通过数字以高速度且准确处理的问题已达到了第7 ~ 8段,但对图像或知识这些含有暧昧问题的处理量也在增加,对于人们感兴趣的这领域只有达到1 ~ 2段左右。
从现有技术水平而言,计算机要完成人们所具有的一切知觉功能是困难的。然而,在已取得的技术的基础上,加上今后像神经元计算机等新计算机的不断出现,计算机的功能将会更接近于人脑的功能是无可置疑的。
特隆创造的计算机社会
东京大学理学部副教授(坂村健氏)说“特隆[TRON]计划的目的是把计算机的操作统一起来,还有将重视数据的互换性,现在在市面上出售的小型计算机或字处理机虽说有一定的标准操作规则,但实际上是各有各的标准、相互间的实际操作法不同,数据的互换性也没有。例如A公司的字处理机软磁盘放入B公司的就不动,不仅如此,每当出现新机种或购买另一个公司产品时,就得从头学习它的操作方法。这除了一部分爱好者之外,一般的人就没劲去接触计算机了,”
通过特隆,把计算机的操作方法统一之后,用户只要学会一次操作法,就能使用所有的计算机或字处理机,这将给用户带来方便。
我所想象的未来的计算机社会将是像今天这样汽车大量普及的社会。由于汽车大量的普及就出现了汽车社会,这从日常生活到产业结构和社会结构带来巨大变化。那么,当计算机比汽车更大量普及后,将会出现什么样的社会呢?
以身边的卡片为例来说,在一张卡片后面就有个庞大的计算机系统,而且各个数据之间没有互换性,形成各行其是,操作显得凌乱,如果把这些都按一个标准统一起来,就能把电话卡片,橙黄卡片(国铁从1985年3月独&发行的磁性卡,以首都圈为中心,以这种卡片就能直接买车票、卡片的大小、长约6厘米、宽8.5厘米、颜色是橙黄色,故叫做橙黄卡片),保证券、现金卡片,许可证等都能集中在一张卡片,当然这种组合也能按自己的爱好行事。可以是一张或两张。
特隆计划的第一个炮弹是在1990年底以前,研制出小型特隆这样一种机器,它有字处理、制图、电子邮政等各种功能,也可作数据库的末端机用的通信机器,从而使人与人或人与机械能对话,这可以说是符合于时代潮流的机器。
[The 21,(日),1988年4月号]