Τυπικές ελλείψεις υλικού για την τεχνητή νοημοσύνη

Η δυνατότητα δημιουργίας ενός αρθρωτού συστήματος έχει σημαντικά οφέλη, ειδικά στις επιχειρήσεις. Η δυνατότητα αφαίρεσης και αντικατάστασης μεμονωμένων εξαρτημάτων διατηρεί το κόστος σε χαμηλά επίπεδα, ενώ επιτρέπει σταδιακές βελτιώσεις τόσο στην ταχύτητα όσο και στην απόδοση. Ωστόσο, όπως συμβαίνει με τα περισσότερα πράγματα, δεν υπάρχει δωρεάν μεσημεριανό γεύμα. Η αρθρωτή δομή που παρέχεται από την αρχιτεκτονική Von Neumann συνοδεύεται από ορισμένες σοβαρές ελλείψεις:

• Συμφόρηση Von Neumann: Από όλες τις ελλείψεις, η συμφόρηση Von Neumann είναι η πιο σοβαρή όταν εξετάζονται οι απαιτήσεις κλάδων όπως η τεχνητή νοημοσύνη, η μηχανική μάθηση, ακόμη και η επιστήμη δεδομένων.
• Μεμονωμένα σημεία αστοχίας: Οποιαδήποτε απώλεια συνδεσιμότητας με το δίαυλο σημαίνει απαραίτητα ότι ο υπολογιστής αποτυγχάνει αμέσως και όχι χαριτωμένα. Ακόμη και σε συστήματα με πολλούς επεξεργαστές, η απώλεια μιας μεμονωμένης διαδικασίας, η οποία θα πρέπει απλώς να οδηγήσει σε απώλεια ικανότητας, προκαλεί πλήρη αποτυχία του συστήματος. Το ίδιο πρόβλημα παρουσιάζεται με την απώλεια άλλων στοιχείων του συστήματος: Αντί να μειωθεί η λειτουργικότητα, ολόκληρο το σύστημα αποτυγχάνει. Δεδομένου ότι η τεχνητή νοημοσύνη απαιτεί συχνά συνεχή λειτουργία του συστήματος, η πιθανότητα σοβαρών συνεπειών κλιμακώνεται με τον τρόπο με τον οποίο μια εφαρμογή βασίζεται στο υλικό.
• Single-mindedness: Ο δίαυλος Von Neumann μπορεί είτε να ανακτήσει μια εντολή είτε να ανακτήσει τα δεδομένα που απαιτούνται για την εκτέλεση της εντολής, αλλά δεν μπορεί να κάνει και τα δύο. Κατά συνέπεια, όταν η ανάκτηση δεδομένων απαιτεί αρκετούς κύκλους διαύλου, ο επεξεργαστής παραμένει αδρανής, μειώνοντας ακόμη περισσότερο την ικανότητά του να εκτελεί εργασίες τεχνητής νοημοσύνης με ένταση εντολών.
• Tasking: Όταν ο εγκέφαλος εκτελεί μια εργασία, ένας αριθμός συνάψεων πυροδοτείται ταυτόχρονα, επιτρέποντας την ταυτόχρονη εκτέλεση πολλαπλών λειτουργιών. Το αρχικό σχέδιο Von Neumann επέτρεπε μόνο μία λειτουργία κάθε φορά και μόνο αφού το σύστημα ανακτούσε τόσο τις απαιτούμενες οδηγίες όσο και τα δεδομένα. Οι υπολογιστές σήμερα έχουν συνήθως πολλαπλούς πυρήνες, οι οποίοι επιτρέπουν την ταυτόχρονη εκτέλεση λειτουργιών σε κάθε πυρήνα. Ωστόσο, ο κώδικας εφαρμογής πρέπει να ανταποκρίνεται ειδικά σε αυτήν την απαίτηση, επομένως η λειτουργικότητα συχνά παραμένει αχρησιμοποίητη.