2.7.7 Создатели советских ЭВМ - Сергей Лебедев и Исаак Брук

В 1948 г. советское руководство получило информацию об американских компьютерах ENIAC и Harvard Mark I. Было принято решение о разработке собственных ЭВМ. Решением этой задачи должны были заняться две только что созданные структуры — Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМиВТ) и Специальное конструкторское бюро № 245 при Московском заводе счётно-аналитических машин. 4 декабря 1948 г. Государственный комитет Совета Министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство выдал члену-корреспонденту АН СССР Исааку Бруку и инженеру-конструктору Баширу Рамееву авторское свидетельство № 10475 на изобретение «Автоматическая цифровая вычислительная машина» (кстати говоря, по одной из версий, ракетные комплексы 9К720 «Искандер» позже получили своё имя именно в честь Рамеева, которого сослуживцы и военные за глаза уважительно именовали Искандерычем). Брук начал собственный проект по созданию компьютера в третьем центре разработки — лаборатории электротехники Энергетического института АН СССР. В общем, с самого начала программа по созданию первых советских вычислительных машин приобрела характер соревнования, и его участники взялись за работу с большим энтузиазмом.

Многое ли было известно советским специалистам о работе западных коллег? 8 января 1951 г. на заседании закрытого учёного совета институтов электротехники и теплоэнергетики АН УССР Сергей Лебедев уже после постройки своей первой вычислительной машины, отвечая на вопросы коллег, сообщил по этому поводу следующее: «Я имею данные по 18 машинам, разработанным американцами, эти данные носят характер рекламы, без каких-либо сведений о том, как машины устроены. В вопросе постройки счётных машин мы должны догонять заграницу и должны это сделать быстро. По данным заграничной литературы, проектирование и постройка машины ведётся 5–10 лет, мы хотим осуществить постройку машины за 2 года. Показатели американских машин следующие: время умножения на ЭНИАК 5,5 мс, на ЭДВАК — 4 мс, на нашей машине 8–9 мс».

Сергей Алексеевич Лебедев родился 20 октября (2 ноября) 1902 г. в Нижнем Новгороде в семье сельского учителя Алексея Ивановича Лебедева и его жены Анастасии Петровны, преподавательницы младших классов в женском училище Гациского. Отец — Алексей Иванович Лебедев — участник народнического движения, мечтал об улучшении жизни народа путём образования и просвещения. За участие в нелегальном кружке он был арестован, провёл в тюрьме два года, после чего вышел под негласный надзор полиции с запрещением заниматься педагогической деятельностью. Впрочем, по свидетельству самого Алексея Ивановича, «негласный надзор» выражался во вполне гласном — в подозрительного вида господине в котелке и пальто горохового цвета, торчавшем у ворот его дома во всякую погоду.

В попытке скрыться от надзора полиции Алексей Иванович перебирается из родного села Роднянки сначала в Калугу, а затем в Нижний Новгород. Здесь он активно участвует в деятельности народовольческого кружка Романова и Плотникова и чудом избегает ареста во время разгрома кружка в сентябре 1896 г.

В январе 1899 г. помощник пристава Кавдин сообщил в отчёте: «Состоящий под негласным надзором мещанин А. И. Лебедев 17 января с. г. повенчался в церкви 1-го тюремного корпуса с девицею, дворянкой, учительницей училища Гациского Анастасией Петровной Марьиной, 35 лет». До этого Алексей и Анастасия жили несколько лет в гражданском браке и решили обвенчаться в ожидании появления первого ребёнка. Один за другим у них родились четверо детей: Екатерина, Татьяна, Сергей и несколько позже — Елена. Алексей Иванович активно занимался просветительской работой: из-под его пера вышел ряд статей и книг, среди них указатель книг «Детская и народная литература» (1900), «Общедоступный словарь. Пособие по чтению газет и книг» (1906), серия из 13 «Писем» (1905–1906), отпечатанных, между прочим, тиражом в 3 млн экземпляров и распространявшихся по всей России, а также брошюра «Что читать крестьянам и рабочим? Как завести библиотеку в деревне и на фабрике?», торжественно приговорённая к сожжению решением Нижегородского окружного суда 3 марта 1911 г. Однако подобные меры не смогли остановить отчаянного энтузиаста просвещения — в 1908–1914 гг. Алексей Иванович выпускает ряд книг педагогической направленности: учебник из трёх книг («Шаг за шагом», «Букварь», «Книга для чтения в сельских школах»), пособие «Мир в картинках», трёхтомник «Школьное дело», третий том которого — «Теория и практика воспитания» — подвергается уничтожению, в этот раз по решению Учёного совета Министерства просвещения ввиду очевидной демократической направленности книги.

Детей в семье Лебедевых воспитывали вполне в соответствии с педагогическими принципами, изложенными в работах их отца. Вместо принуждения и муштры стремились убедить и заинтересовать. Вероятно, во многом благодаря этому дети выросли людьми увлечёнными и многогранными. Сестра Сергея Алексеевича — Татьяна Алексеевна, ныне больше известная по её творческому псевдониму Маврина, — стала всемирно известной художницей и единственной россиянкой, получившей международную премию Ганса Христиана Андерсена за развитие детской книги (в 1976 г.). Сегодня её работы можно увидеть в Третьяковской галерее, Русском музее, Пушкинском и в других ведущих российских музеях. Татьяна Алексеевна продолжала работать до самой глубокой старости, её рисунками иллюстрированы сотни детских книг, многие из которых есть сегодня чуть ли ни в каждом доме.

Рис. 50. Иллюстрация Татьяны Алексеевны Мавриной к детским сказкам

После революции семья Лебедевых неоднократно переезжала: Алексей Иванович занимался организацией образования в Симбирске, Курмыше, Сарапуле, преподавал в школе и на учительских курсах в Курмыше. Поскольку Алексей Иванович состоял в партии эсеров, его отношения с новой властью складывались не всегда просто. Однако в 1920 г. он с семьёй согласился переехать в Москву по приглашению наркома просвещения Анатолия Васильевича Луначарского, чтобы активно включиться в работу Наркомпроса. Годом позже 19-летний Сергей Лебедев сдал экзамены экстерном за среднюю школу и поступил в Московское высшее техническое училище (впоследствии получившее имя Н. Э. Баумана) на электротехнический факультет.

После окончания института в 1928 г. Сергей Алексеевич получил приглашение стать преподавателем и одновременно был назначен младшим научным сотрудником Всесоюзного электротехнического института. В 1933 г. вышла в свет его первая монография «Устойчивость параллельной работы электрических систем» в соавторстве с Петром Сергеевичем Ждановым, принесшая Лебедеву широкую известность в академических кругах. Два года спустя ему было присвоено звание профессора, а в 1939 г., за разработку теории искусственной устойчивости энергосистем, присуждена учёная степень доктора технических наук (минуя степень кандидата).

Во время войны Лебедев занимается военными разработками: создаёт систему стабилизации для наводки танковой пушки, разрабатывает систему автоматического наведения авиационной торпеды. В 1945 г. он по приглашению президента АН УССР академика Александра Александровича Богомольца переезжает из Москвы в Киев, где возглавляет Институт энергетики АН УССР (а после разделения института становится директором Института электротехники).

Первая ЭВМ, созданная командой Лебедева, получила название «Малая электронная счётная машина», или сокращённо МЭСМ. Несмотря на слово «малая», машина насчитывала 6000 электронных ламп и с трудом умещалась в левом крыле двухэтажного здания общежития бывшего монастырского посёлка Феофания в 10 км от Киева. Перед войной в этом здании размещался филиал Киевской психиатрической больницы. После захвата Киева в 1941 г. фашисты расстреляли больных и заняли здание под госпиталь. Во время освобождения города советскими войсками здание получило серьёзные повреждения. В таком виде в 1948 г. оно досталось АН УССР и было передано Институту электротехники для размещения лаборатории. В полуразрушенном Киеве, куда АН УССР вернулась после эвакуации с Урала, других возможностей не было. Несмотря на трудности, команде, состоявшей из двенадцати научных сотрудников (включая самого Лебедева) и пятнадцати техников и монтажниц, удалось за два года разработать, смонтировать и запустить машину. Это было действительно впечатляющим результатом. Для сравнения: в создании ENIAC, помимо тринадцати основных исполнителей, участвовало двести техников и множество рабочих.

Рис. 51. Малая электронная счётная машина (МЭСМ), 1951 г.

Институт электротехники АН УССР в 1952 г. представил работу по созданию МЭСМ к Сталинской премии, хотя присуждена она так и не была. Впрочем, двумя годами ранее Лебедев уже становился лауреатом Сталинской премии третьей степени — за разработку и внедрение устройства компаундирования генераторов электростанций для повышения устойчивости энергосистем и улучшения работы электроустановок (под «компаундированием» или «компаундным возбуждением» понимается автоматическое регулирование магнитного потока генератора в зависимости от силы тока). Изначально МЭСМ создавалась в качестве прототипа для построения большой машины. Первое время буква М в названии означала «модель». Целью проекта была экспериментальная проверка принципов построения универсальных цифровых ЭВМ. Однако после первых успехов было принято решение доделать макет до полноценной машины, способной решать реальные задачи. В 1950 г. Лебедева пригласили в ИТМиВТ, где он возглавил создание БЭСМ-1, совершая регулярные поездки из Киева в Москву и обратно. После сдачи БЭСМ-1 учёный занял пост директора ИТМиВТ, где впоследствии под его руководством было создано множество новых машин, начиная с ламповых и заканчивая компьютерами на интегральных микросхемах.

До недавнего времени МЭСМ считалась первой электронно-вычислительной машиной в СССР и континентальной Европе. Однако сегодня этот приоритет оспаривается. Не исключено, что машина, созданная группой Исаака Семёновича Брука, — М-1 — опередила МЭСМ. Из-за постоянных доработок, вносившихся в конструкции машин, довольно трудно определить, в какой момент каждую из них можно считать полностью функциональной. Например, утверждается, что «первые биты информации М-1 обработала 15 декабря 1950 года, а МЭСМ — на десять дней позже, 25 декабря».

В целом история М-1 не менее увлекательна, чем история МЭСМ. Поскольку работа группы Брука в Энергетическом институте АН СССР носила инициативный характер (официальное постановление Президиума АН СССР о начале разработки машины вышло лишь 22 апреля 1950 г., то есть спустя два года после того, как был разработан первый проект машины), то лаборатория была сильно ограничена в средствах. Однако на складах института хранилось изрядное количество трофейной радиотехники: даже через несколько лет после окончания войны разобрано было далеко не всё. Брук провёл ревизию складов и нашёл миниатюрные купроксные (медно-закисные) выпрямители. Таким образом, М-1 стала первым в мире компьютером, логические схемы которого были собраны на базе полупроводников. В октябре 1951 г. М-1 работала по заданию Мосэнерго, выполняя расчёты для прогнозирования нагрузки на электросеть.

Исаак Семёнович Брук был сыном простого служащего табачной фабрики в Минске. Он родился 27 октября (9 ноября) 1902 г., на семь дней позже Сергея Лебедева. Хотя семья была небогата, но родители сделали всё от них зависящее для того, чтобы дети получили хорошее образование. В 1920 г. Исаак окончил реальное училище, а две его сестры — Маша и Мирра — учились в гимназии и музыкальной школе. С ранней юности Исаак интересовался техникой и был частым гостем на электромеханическом заводе «Энергия», где мастера, видя интерес мальчика, часто отдавали ему ненужные детали. Дома он превратил свою комнату в настоящую мастерскую. Мальчик много читал, рисовал, увлекался астрономией. В 1920 г. поступил на всё тот же электротехнический факультет Бауманки, куда годом позже поступит Лебедев. Словом, в судьбах этих двух великих людей можно усмотреть немало совпадений.

Вообще было бы неверным считать, что советская вычислительная техника возникла в 1948 г. как чёртик из табакерки. В 1930-е гг. СССР производил собственные арифмометры и табуляторы. Так же как и на Западе, появлению электронных цифровых машин предшествовал период экспериментов с аналоговой техникой. Вот лишь некоторые важные вехи этого этапа: в 1939 г. Брук создаёт механический интегратор (дифференциальный анализатор), позволяющий решать дифференциальные уравнения до 6-го порядка, в 1947 г. — до 20-го порядка. В 1940-х гг. под руководством Льва Израилевича Гутенмахера начата разработка электромеханического прибора управления артиллерийским зенитным огнём и первых электронных ламповых интеграторов. Эти работы привели к созданию первых электронных аналоговых машин с повторением решения — такие машины способны не просто однократно вычислить значение некоторой функции по входным параметрам (подобно аналоговым вычислительным машинам однократного действия), а производить целые серии вычислений, запоминая результат каждой из них. В 1945 г. Лебедев создал первую электронную аналоговую вычислительную машину для решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений.

Исследования Гутенмахера не только оказали влияние на первую машину Лебедева, но также стали отправной точкой для другого интересного проекта. В 1954 г. в лаборатории Гутенмахера была создана машина ЛЭМ-1, логика которой была реализована без применения электронных ламп. Элементной базой новой машины, проект которой был представлен в 1950 г., стали двоичные феррит-диодные ячейки, представляющие собой электромагнитные бесконтактные реле на магнитных усилителях трансформаторного типа. Позже, основываясь на ячейках Гутенмахера, Николай Петрович Брусенцов разработал троичную феррит-диодную ячейку, которая работала в двухбитном троичном коде, то есть один трит записывался в два двоичных разряда. На основе этих ячеек в 1958 г. в Вычислительном центре Московского государственного университета была разработана малая ЭВМ «Сетунь». Минимальной адресуемой единицей главной памяти «Сетуни» был трайт. Один трайт равен 6 тритам (почти 9,51 бита). В «Сетуни-70» трайт интерпретируется как знаковое целое число в диапазоне от −364 до 364. В трайте может содержаться целое число как девятеричных, так и двадцатисемеричных цифр. «Сетунь» стала первой в истории цифровой машиной на базе троичной логики.

С позиции сегодняшнего послезнания многие решения, принимавшиеся создателями вычислительных машин до эры интегральных микросхем, могут показаться наивными или откровенно ошибочными. Такое впечатление складывается в силу того, что в развитии вычислительной техники за последние сто лет произошёл огромный прогресс, что привело к переоценке множества идей, методов и процессов. Сегодня нам кажутся очевидными многие идеи, ещё столетие назад бывшие лишь смутными мечтами людей, которых многие их современники считали чудаками. Урок, преподнесённый человечеству историей вычислительной техники, заключается в том, что даже полукустарные начинания (вспомним хотя бы постройку Цузе его первой машины), с прохладой встречаемые признанными лидерами технологического бизнеса («не подпускайте Атанасова к табулятору»), могут содержать в себе потенциал масштабных изменений, способных радикально изменить «правила игры». Конечно, здесь можно легко стать жертвой «систематической ошибки выжившего», поскольку до нас дошли только «победившие» идеи, а огромное количество «революционных» идей новаторов на деле оказывались полной чепухой, и время экспертов, растраченное попусту на анализ этой чепухи, по всей видимости, огромно (хотя порою даже анализ чепухи приводит к появлению плодотворных идей). Однако истории известны не менее печальные случаи, когда многие идеи оказывались похоронены по причине некачественной экспертизы, ошибок управленцев и финансистов, режима секретности или недостаточного упорства самих изобретателей.

Изучение идей создателей первых вычислительных машин позволяет иначе взглянуть на некоторые «незыблемые» концепции наших дней. Парафиновые кубы и мыльные плёнки в качестве основы для вычислений, троичная логика, парадигма вычислений, основанная на сортировке карт, — все эти идеи заставляют задуматься над тем, является ли главный путь, выбранный вычислительной техникой в своём развитии, столь уж безальтернативным. Будут ли вычислительные машины будущего похожи на современные компьютеры? К этому интересному и вовсе не тривиальному вопросу мы вернёмся несколько позже. А сейчас поговорим о задачах, которые были поставлены перед электронными вычислительными машинами вскоре после их создания.

‎

Loading comments...