コンピュータの進化と人類への影響
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デジタルコンピュータの発明から、量子・脳型といった後継モデルまで、コンピュータの基礎と今後の動向を分かりやすく紹介。
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- 2. 留意事項 あくまで発信日時での公開情報を中心とした内容であることに留意ください。 所属企業ではなく、あくまで個人としての発信です。本情報に伴う結果に関して責任は 負いかねますのでご了承お願いいたします。 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 2
- 3. 本シリーズ共通の趣旨：３つの謎（原理）の解明を気楽に楽しむ COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 3 生命とは？ 宇宙とは？ 知能とは？ 宇宙物理学 宇宙生物学 分子生物学 合成生物学 神経科学 コンピュータ科学 物理学 生物学 化学 生理学 数学 解きたい謎 関連する学問テーマ 学問テーマの大分類 今回の テーマ 【自己紹介】 IT企業でAIなど新技術を活用した 事業開発。 元々宇宙物理研究を志し、 今は１科学愛好家。
- 4. 本日の流れ • コンピュータの歴史 • （デジタル）コンピュータの原理 • 量子コンピュータの登場 • その他関連技術や制度 • コンピュータと人類社会の相互進化 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 4
- 5. コンピュータの歴史：起源は「論理」 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 5 今に至るまで、コンピュータ（計算機）はアリストテレスに始まる「論理学」を礎に組み立てられています。 アリストテレス（BC384 年 - BC322） 古代ギリシアの哲学者 でプラトンの弟子。 論理学の経緯と基礎 著作が含む現在の学問領域 形而上学、倫理学、論理学といった哲学関係のほか、政 治学、宇宙論、天体学、自然学（物理学）、気象学、 博物誌学的なものから分析的なもの、その他、生物学、詩 学、演劇学、および現在でいう心理学なども含まれる。 プラトン→対話によって真実を 追究していく問答法を重視 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%AA%E3%82%B9%E3%83%88%E3%83%86%E3%83%AC%E3%82%B9 アリストテレス→経験的事象を元に 演繹的に真実を導き出す分析論 演繹法と帰納法 観察事項 結論 ルール・一般論 観察事項2 共通項を 結論づける 観察事項3 観察事項1 代表例：三段論法：A→B、B→C、従ってA→C
- 6. コンピュータの歴史：(デジタル)コンピュータまでの流れ COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 6 https://www.komazawa-u.ac.jp/~kobamasa/reference/nenpyo/computerHis_UeyamaS/computerHis_UeyamaS.htm 機械 電気 情報 デジタルコンピュータ 社会情勢(必要性)
- 7. コンピュータの歴史：チューリングマシン COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 7 チューリングマシン：チューリングが「計算」によって何が出来るのかを数学的に定義したもの アラン・チューリング (1912-1954) イギリスの数学者、暗号研究者、 計算機科学者、哲学者 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A2%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%83%BB%E3%83%81% E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%AA%E3%83%B3%E3%82%B0 ドイツの暗号機エニグマ解読の ためにチューリングが設計した bombe(下図はレプリカ) アルゴリズム：有限で完結する解の手順 (例) 2x=6、 x=6÷2=3 パターン化された操作手順を機械化出来ないか？ →仮想機械 チューリングマシンを考案(下図) https://www.slideshare.net/junpeitsuji/ss-57954980
- 11. デジタルコンピュータの原理：パーソナル化とソフトウェアの躍進 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 11 https://elite-lane.com/computer/ minicomputer Altair8800と有名と なった1975/1の紹介号(右図) https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%91%E3%83%BC%E3%82%BD%E3%83%8A%E3%83%AB%E3%82%B3%E3%83%B 3%E3%83%94%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%82%BF%E5%8F%B2 https://ascii.jp/elem/000/001/158/1158642/3/ ソフトウェアの種類
- 12. デジタルコンピュータの原理：新たなコンピュータへの挑戦事例 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 12 第五世代コンピュータプロジェクト 通産省主導で1982年に開始した、「知識情報 処理を指向した新しいコンピュータ技術の研究開 発」。主に並列推論型コンピュータのプロトタイプシ ステムの試作が行われた． 当時のブームである知識情報処理指向のコンピュ −タとしては，世界最高速かつ最大規模。 並列推論マシン（PIM）と呼ばれる大規模な並 列ハードウェアシステムを持ち，PIM は512台の 要素プロセッサからなるPIM/pや256台の要素プ ロセッサを持つPIM/mなど5つのモデルが作られた． →11年間で約540億を投じ1992年度をもって 終了． http://museum.ipsj.or.jp/computer/other/0002.html 並列推論マシン PIM/m 並列推論マシン PIM/p 第1世代：真空管 第2世代：トランジスターと磁気コアメモリー 第3世代：ICやLSI 第4世代：超LSI ・・・
- 13. デジタルコンピュータの原理：スパコン推移 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 13 2018年までの推移と2021年6月時点でのランキング https://jp.quora.com/%E7%8F%BE%E5%9C%A8%E3%81%AE%E5%AE%B6%E5%BA%AD%E7%94%A8%E3%83% 91%E3%82%BD%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%81%AE%E6%80%A7%E8%83%BD%E3%81%AF- %E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%94%E3%83%A5%E3 %83%BC https://www.yomiuri.co.jp/science/20210628-OYT1T50196/ https://japan.zdnet.com/article/35136620/ 2021年３月から 本格運用を開始。 新型コロナウイルス を含む 飛沫の広が り方の再現や、変 異ウイルスの感染リ スクの予測. 今の個人用 PC性能はこの あたり 「地球上の全員が毎秒1つの計算を実行すれば、Frontierが1秒で実行 するのと同じ演算をするのに6年以上かかるとUngaro氏は述べた。また、 Frontierはスクールバス35台分に相当する重量、バスケットボールコート2 面分の規模になると説明した。」
- 18. その他関連技術や制度：非ノイマン型コンピュータの特許取得数 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 18 https://www.nedo.go.jp/content/100884652.pdf https://www.soumu.go.jp/main_content/000428750.pdf https://spc.jst.go.jp/news/200901/topic_3_05.html 量子コンピュータ（上：ゲート型、下：イジング型）の 特許出願国別シェア及び上位出願機関 脳型コンピュータの 特許出願国別シェア及び上位出願機関 中国は「国家中長期科学技術発展規画綱要（2006～2020 年）」に基づき、脳科学及び認 知科学分野の基礎研究強化や BMI 研究に取り組 んでいる。 2015 年には、中国科学院が the Brain Research Instrument Innovation Centerや「脳型知能研究センター」などを設 立。各大学も積極的にこの分野の研究を進めている。 中国の科学者が脳型コンピュータを発表、脳波によるタイピングが現実に （2020年09月02日） 1億2000万個のパルスニューロン、1000億個近くのシナプスを持つ脳型コンピュータを発表。 同コンピュータは浙江大学が開発した脳型チップ「Darwin」（第2世代）チップを792枚使 用しており、そのニューロンの数はマウスの脳に相当する。
- 20. コンピュータと人類社会の相互進化：社会・生物・機械の融合 COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 20 ロボティクス 遺伝子技術 ナノ技術 コンピュータ(デジタル/アナログ) • テクノロジーによる監視 • BMI(Brain Machine Interface)による拡張 • 生物/生命の合成化がもたらす影響 ・・・ →産業だけでなく、社会・倫理・生物多様性など、 学際的かつ地球規模での議論が重要
- 21. まとめ COPYRIGHT@ KOJI FUKUOKA 21 • コンピュータはノイマン型を基に各要素の技術進化と取り 巻く環境で普及が進むが、処理性能の限界も存在します • 次世代コンピュータとして、量子・脳型コンピュータの基礎 研究が進められています（用途限定で商用化） • コンピュータは基礎科学の発展も促し、長期的には人類 含む生物の身体的・精神的活動との融合が予想される。 （包括的な議論が必要）