世家 · ICOT(新世代计算机技术开发机构)
五百四十亿日元、十年国运、一支由日本最聪明的工程师组成的队伍——他们押下重注,要造一台"会思考"的机器;当门关上的那天,世界已悄然走向了另一条路。
一、东京 1981:一份惊动世界的宣言
1981 年 10 月 19 日至 22 日,东京。日本通商产业省(MITI,通産省)召开"第五代计算机系统国际会议"(International Conference on Fifth Generation Computer Systems),向全球发布了一份野心惊人的白皮书。
撰稿人是东京大学教授元冈达(Tohru Moto-oka),他主持的"第五代计算机系统调查委员会"自 1979 年起酝酿了三年。报告称,自电子管、晶体管、集成电路、超大规模集成电路(VLSI)以来,计算机已经历四代;下一代——第五代——将不再以速度为唯一指标,而要"能推理、能学习、能与人类自然对话"。
换言之,让计算机走进知识信息处理(Knowledge Information Processing,KIPS)的时代。这是日本对未来三十年算力世界的总押注。
通产省给出了配套:十年国家级计划、约 540 亿日元(按当时汇率约 4.5 亿至 8.5 亿美元,常见说法是 4.5 亿美元起步)、由八家电脑厂商(富士通、日立、NEC、东芝、三菱电机、冲电气、松下、夏普)联合派员组队。
世界为之震动。日本汽车与半导体已经把美国压得喘不过气,如今又要在计算机最高端领域弯道超车。
在那个 IBM 主机统治商业计算、DEC VAX 主导科研、Cray 垄断超算的世界里,日本的提议不仅是技术挑战,更是产业结构的颠覆——它要绕开整个美国生态另起一座城。这是 1981 年东京国际会议背后真正的赌局。
二、ICOT 的成立与渕一博
1982 年 4 月,新世代计算机技术开发机构(Institute for New Generation Computer Technology,简称 ICOT)在东京三田 Mita Kokusai Building 22 楼正式挂牌,成为第五代计划的核心执行机构。
首任所长是 51 岁的渕一博(Kazuhiro Fuchi),从通产省下属的电子技术综合研究所(ETL,電子技術総合研究所)调来。渕一博是个不寻常的人物——他相信计算机科学需要一支独立、年轻、敢冒险的队伍。
他以"四十岁以下"为原则,从八家公司借调约 40 位青年研究员入驻 ICOT,让他们摆脱母公司层级,自由组队。新人的脑子,旧产业的财力——这是日本"举国体制"在科研上的一次极致实验。
研究方向几乎是一锤定音:押注逻辑编程(logic programming)作为下一代计算的语义基础。这条路的源头,是科瓦尔斯基 在 1974 年提出的"逻辑作为编程语言"思想,与科尔梅劳尔 在马赛大学开发的 Prolog。
在渕一博看来,Prolog 让程序更接近"声明式知识",是机器走向推理与学习的最短路径。彼时美国 AI 主流是 LISP;日本要走另一条道。
三、技术蓝图:PIM、KL1 与 PSI
ICOT 把十年拆成三段——前期(1982–1984)打基础、中期(1985–1988)造原型、后期(1989–1992)系统集成。技术核心有三件事。
第一件,并行推理机(Parallel Inference Machine,PIM)。ICOT 不要做 LISP 机的复刻,要做一台天生为逻辑推理而生的硬件。它先后开发了 PSI(Personal Sequential Inference Machine,个人顺序推理机)作为开发工作站——PSI-I(1983)、PSI-II(1986)、PSI-III(1990)——再以多机互联走向并行。
PIM 系列原型机最终造出 PIM/m、PIM/p、PIM/c、PIM/k、PIM/i 五种架构,最大规模的 PIM/p 集成了 512 个处理元件,每秒可执行约两亿次逻辑推理(LIPS)。这在 1990 年代初是全球罕见的成就。
第二件,并行逻辑语言 KL1(Kernel Language 1)。它的理论基础是 1980 年代由日本人上田和夫(Kazunori Ueda)提出的 GHC(Guarded Horn Clauses,守卫霍恩子句),一种把 Prolog 改造成可并行执行的语义。KL1 既是 PIM 的机器语言,也是 ICOT 内部所有上层应用的开发语言——这意味着整套软件栈,从操作系统 PIMOS 到知识库管理,都要用 KL1 写一遍。
第三件,知识信息处理应用。ICOT 设想 KIPS 能做自然语言对话、定理证明、专家系统、机器翻译、法律推理。十年间它确实造出多个原型:法律推理系统 HELIC、蛋白质结构分析系统、围棋对弈程序,以及与日本国立国语研究所合作的语言处理系统。
这套蓝图最大的赌博,是相信知识可以用一阶逻辑写下来——只要语言够好、机器够快,机器就能像人一样推理。这是一份属于哥德尔、丘奇、罗素以来逻辑学派的绝唱。也正是这份绝唱,让 ICOT 几乎与 1980 年代末崛起的概率方法、神经网络方法完全擦肩。
四、世界的回响:一场"AI 冷战"
ICOT 之所以载入史册,不止因为它自己做了什么,更因为它逼出了别人。
1982 年报告刚一发布,美国陷入"日本恐慌"。1983 年,DARPA 启动 Strategic Computing Initiative(战略计算倡议),十年投入 10 亿美元,押注 AI 与并行计算。同年美国微电子与计算机技术联合体(MCC,Microelectronics and Computer Technology Corporation)在德州奥斯汀成立,由前海军上将 Bobby Inman 主持,二十余家美国公司联合出资抗衡日本。
费根鲍姆 与帕梅拉·麦考达克(Pamela McCorduck)合著《第五代》(The Fifth Generation,1983),书中疾呼:"我们正在输掉一场新的工业战争。"英国 1983 年启动 Alvey Programme,五年投入 3.5 亿英镑,部分回应是为反驳 1973 年莱特希尔报告对 AI 的悲观结论。欧洲共同体 1984 年启动 ESPRIT 计划,IT 与 AI 一并纳入。一时间,全球各大经济体都在喊"AI 国家工程"。
这是 AI 史上第一次冷战式的国际竞赛,由日本一国点燃。
讽刺的是,日本一开始就邀请世界各国共享研究成果——ICOT 的会议每年公开召开、研究报告免费发放、源代码后期全部开源。但西方各国的回应是建立各自的封闭体系。日本以为是发起一场学术运动,结果点燃了一场国家工业战争。这是 1980 年代东西方科技博弈的一个缩影。
五、1992:当门关上的那天
1992 年 6 月,ICOT 召开第二届第五代计算机国际会议,公开总结成果。1993 年计划正式结束,部分研究转入后续的"实数计算"(Real World Computing)项目。
技术上,ICOT 完成了相当多目标:PIM 系列硬件成功运行、KL1 编译器成熟、PIMOS 操作系统可用、超过 1 亿行 KL1 代码被沉淀下来、培养了一批顶级研究者。最后一批 PIM 机被无偿赠送给世界各地高校,软件以 ICOT Free Software License 开源。
但用最初的尺度衡量——能推理、能学习、能自然对话的"会思考机器"——计划失败了。商业化几乎为零。计算机产业并未"换代"。失败的原因,事后看来,是路线问题。
一是押错赛道。ICOT 把全部赌注押在逻辑推理上,恰好错过了 1980 年代末连接主义的复兴(鲁梅尔哈特、辛顿、威廉姆斯 1986 年的反向传播论文)和 1990 年代统计学习的崛起(瓦普尼克、布雷曼 等)。当 ICOT 还在精雕 KL1 时,IBM 沃森研究中心已经在用统计模型做机器翻译,CMU 已经在用 HMM 做语音识别。
这不是事后诸葛亮——1980 年代中期,连接主义复兴的迹象已经出现,但 ICOT 的内部架构没有为路线切换留出余地。一旦五百多人的团队、五种硬件架构、上亿行 KL1 代码全部锁定在 Prolog 范式里,调头的成本就高过另起炉灶。
二是通用计算机太快。ICOT 启动那年,Intel 80286 刚出;到 1992 年 Pentium 已经在路上;Sun、SGI 工作站在 LISP/C 生态里高速演进。专用推理硬件的性价比优势被通用 CPU + 编译器优化迅速吞没——这是 LISP 机消亡的同样剧本,只不过日本版更壮观。
三是专家系统泡沫破裂。1987 年 LISP 机市场崩溃,1988–1993 年第二次 AI 寒冬席卷全球,知识工程的商业承诺无法兑现。ICOT 站在了浪潮回落的那一面,再多投入也救不回。
事后看,1981 年的方向选择并非愚蠢——那是当时学界的主流共识。错的是十年没有拐弯。
六、遗产与教训
ICOT 没有成为日本计算机崛起的台阶,反成了日本 AI 黄金时代的纪念碑。
技术遗产是真实的:并行计算研究在日本扎根;上田和夫的 GHC 思想流入到 Concurrent Prolog、Erlang、Oz 等并发语言的源流;ICOT 培养的研究者后来散布日本各大高校与企业,是平成时代日本计算机科学的中坚。开源的 ICOT Free Software 在 1990 年代被全球研究者使用了很多年。
但更深的教训是关于国家工程的边界。自上而下、单一路线、重型预算的模式,在路线正确时(如同期的 VLSI 工程)可以奏效;一旦押错方向,体量越大转身越难。ICOT 十年里几乎没有重大方向调整,因为整个组织、硬件、语言、应用都焊死在 Prolog 范式上。
更长远的代价是日本错过了深度学习时代。2012 年之后,AI 的中心是美国与中国,日本至今未能在大模型、大数据、大算力上重新站上第一梯队。当人们今天追问"日本为何在 AI 上落后"时,答案的一部分要回到 1981 年东京那场轰动世界的发布会——一次最大胆的押注,也是最深远的迷途。
七、渕一博的回望
1992 年计划结束后,渕一博回忆道:"我们也许没有到达终点,但我们让世界相信,思考的机器是值得追求的。"他于 2007 年去世,享年 71 岁。日本信息处理学会设立了"渕一博奖"以纪念这位 ICOT 之父。
ICOT 的旧址早已物是人非。然而每当后来的研究者重读 1981 年那份白皮书,仍会被它的雄心打动——在那个尚无互联网、无 GPU、无大数据的年代,一群东京的工程师,敢于以举国之力,正面回答"机器能否思考"这个图灵留下的问题。
他们答错了路径,但问题问得郑重。这是一个产业大国在 AI 上少有的、不计回报的浪漫——值得后人记得。
八、ICOT 之外:一段被遗忘的并行支线
很多人不知道的是,ICOT 在并行计算硬件上的工程能力,相当一段时间领先世界。
PIM/p 架构每个处理元件配置 1.5MB 高速缓存与独立浮点单元,节点间通过自研的 256MB/s 多级互连网络通信,整机峰值约 100 万 LIPS——这是 1990 年代初少有的非美国并行机标杆。同期美国的 CM-5(Connection Machine)走的是数据并行路线,针对数值计算;PIM 则是为符号推理设计,两者几乎没有重叠的应用场景。
PIMOS 操作系统更是一个被低估的成就——一个完全用 KL1 写成的并行操作系统,支持任务调度、垃圾回收、分布式 I/O,全部基于守卫霍恩子句的并发语义。今天看来仍是异类,但在那个 Unix 一统天下的时代,它证明了"另一种操作系统"的可能性。
ICOT 在 1992 年的最终演示里,PIM 跑过的几个最深印象的应用:基于宪法条文的法律推理、约 2 万个英日术语的双向翻译、对 200 万碱基的蛋白质序列对齐——每一项在当年都是同类系统中最大规模的之一。技术上它没有失败,是世界换了赛道。
ICOT 还派出研究员遍访世界——Robert Kowalski 多次访问东京,伦敦帝国理工学院的研究者长期与 ICOT 合作。它是 1980 年代连接东亚 AI 学界与西方学界的最重要枢纽之一。这部分软实力,至今没有被任何后续的日本国家计划完全继承。
更值得记下的,是 ICOT 培养出来的人——上田和夫后来成为东京大学计算机科学的领军人物;古川康一推动了知识图谱与本体研究在日本的发展;中岛秀之、新田克己、井上克巳等一批研究者构成了平成时代日本 AI 学术的中坚。一个国家计划能否真正成功,看的不是十年报告,而是三十年后这些人还在不在做事。这一点,ICOT 算是赢了。
太史公曰
ICOT 之于人工智能,犹楚汉之际之项羽——力拔山兮气盖世,然时不利兮骓不逝。日本以一国之力押下十年豪赌,技术上自成一家,气势上震动列强,却终究输给了趋势——逻辑推理被统计学习赶超,专用硬件被通用 CPU 反扑,集中规划被分布创新击溃。其失非智不及,而是路不对;其败非工不精,而是天时不与。然而 ICOT 留下的并非全然是教训:它点燃了西方各国的 AI 国家计划,培养了一代日本计算机学者,让世界看到东方也敢于回答图灵之问。后人若再设国之大工程于科技前沿,当读 ICOT 一遍,再读一遍——盖一国之力可以加速正确的路,却挽救不了错误的路;唯持续校准方向,方为智者。
亲历者说
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参考资料
- Moto-oka, T. (Ed.). (1982). Fifth Generation Computer Systems: Proceedings of the International Conference on Fifth Generation Computer Systems. North-Holland.
- Feigenbaum, E. A., & McCorduck, P. (1983). The Fifth Generation: Artificial Intelligence and Japan's Computer Challenge to the World. Addison-Wesley.
- Fuchi, K. (1984). "Revisiting Original Philosophy of Fifth Generation Computer Systems Project." Proceedings of the International Conference on FGCS 1984.
- Ueda, K. (1986). "Guarded Horn Clauses." Doctoral Dissertation, University of Tokyo; ICOT Technical Report TR-103.
- Shapiro, E. (1989). "The Family of Concurrent Logic Programming Languages." ACM Computing Surveys, 21(3), 413–510.
- Uchida, S., & Fuchi, K. (1992). Proceedings of the FGCS '92 Workshop on Evaluation of ICOT Project. ICOT.
- Pollack, A. (1992). "'Fifth Generation' Became Japan's Lost Generation." The New York Times, June 5, 1992.
- Sergot, M. (1993). "The Japanese Fifth Generation Computer Project: A Postmortem." AI Communications, 6(2).
- Furukawa, K. (2000). "The Fifth Generation Project: Personal Perspectives." Communications of the ACM, 43(3), 48–54.
- Crevier, D. (1993). AI: The Tumultuous History of the Search for Artificial Intelligence. Basic Books, Chapter 9.
- Odagiri, H., Nakamura, Y., & Shibuya, M. (1997). "Research Consortia as a Vehicle for Basic Research: The Case of a Fifth Generation Computer Project in Japan." Research Policy, 26(2), 191–207.
