Страница:
Судьбе было угодно распорядиться так, что самые ответственные температурные испытания УМШН проходили накануне моего дня рождения, поэтому память остро запечатлела все события того дня. Именно шестого декабря меня, как одну из разработчиц структуры машины и разработчицу центрального устройства управления, назначили ответственной за проведение температурных испытаний. При этом условия были весьма специфичны: "термокамерой" оказалась рабочая комната, где находился испытуемый образец. Представьте такую картину: окна и двери комнаты закрыты наглухо, щиты-отражатели все тепло от специальных нагревателей концентрируют в рабочей зоне машины, а ты сидишь за пультом в этой "духовке" и выполняешь все операции по запуску тест-программ и контрольных задач, следишь за правильностью их выполнения, осуществляешь поиск возникших неисправностей в регламентированные отрезки времени и т.д., и т.п. Выдержать такую "температурную" нагрузку (один просчет, и всему конец!), конечно, могли только те, кто понимал, что они сами проходят критическую точку оценки своего труда. Завершились эти испытания успешно к 23.00. Кто-то из ребят меня (полуживую) проводил к нашему жилому дому, который был в свое время построен рядом с административным корпусом. Короткий отдых, и в 2 часа ночи я опять была "в строю", так как другие виды испытаний после моего ухода продолжались. Восторг, с которым встретили меня мои товарищи (объятия и поцелуи), красноречивее всяких слов подтвердил: "Машина прошла испытания". И только тогда (ведь было уже 7 декабря) всем, кто был рядом, я призналась, что пришел мой день рождения и что в сумке, которую снарядила мама, есть все, чтобы его отметить. Мы праздновали в комнате отдыха ночью, и у традиционного "наполеона", которым в моем доме отмечался каждый день рождения, на этот раз был какой-то особенный вкус. Вероятно потому, что этот праздник был праздником победителей, среди которых были А.Г. Кухарчук, B.C. Каленчук, Л.А. Корытная, В.М. Египко, С.С. Забара, И.Д. Войтович, Н.К. Бабенко, А.И, Толстун и др."
К сожалению, героический период с точки зрения организации работ и области производства машин продолжается до сих пор.
По этому поводу я много раз выступал, писал различные докладные записки. Но, увы, в организационных делах, как я однажды подсчитал, у меня коэффициент полезного действия не превышает 4%.
Что это означает? Это означает, что для того чтобы добиться хотя бы начала решения какого-либо вопроса, нужно постучать, толкнуться и 25 разных дверей. И это при том, что после успеха "Днепра" я, как правило, нигде не получал отказа и скептики немножко приумолкли. Но такое "подушечное" согласие еще хуже.
Людмила Александровна Корытная
Работы по управляющим машинам не закончились на "Днепре". Забегая вперед, отметим основные последующие разработки.
В 1967 году Киевский завод ВУМ приступил к выпуску новой управляющей ЭВМ "Днепр-2", разработанной Институтом кибернетики АН Украины (В.М. Глушков, А.Г. Кухарчук и др.) совместно с заводом. В этой машине были реализованы сложная многоуровневая система прерываний, работа в режиме разделения времени, эффективная операционная система реального времени и др. К сожалению, вскоре машина была снята с производства.
В 1976 году появился терминальный процессор "БАРС" (В.И. Скурихин, А.А. Морозов и пр.). На международной выставке в Дрездене он был отмечен золотой медалью. Использовался на ряде производств. В 1977 году был создай и выпущен малой серией управляющий вычислительный комплекс М-180, включающий систему технических средств сопряжения ЭВМ с объектами "Сектор" (Б.Н. Малиновский, П.М. Сиваченко, А.В. Пала-гин, Ю.Я. Яковлев, В.Б. Реутов).
Вопреки авторитетам
В 1962 году Вычислительный центр был преобразован в Институт кибернетики АН Украины. Образованию Института, естественно, предшествовала подготовительная работа, во время которой мои отношения с Б.В. Гнеденко несколько испортились.
В 1959 году он вместе со Е.А. Шкабарой поднял кампанию за образование Института кибернетики. Мол, Вычислительный центр - то Вычислительный центр, а академии нужен институт кибернетики. Киевская пресса сразу это подхватила. А мы с самого начала были созданы как институт, направленный на решение проблем кибернетики.
Поэтому эта было уже прямым ударом против нас, - они хотели превратить нас в счетную станцию, а всех квалифицированных специалистов забрать в новый институт.
Мы, конечно, не остались равнодушными и выступили в газете по поводу того, что институт кибернетики уже есть и речь идет о его укреплении. Отдел науки ЦК КПУ и объединенный партком АН Украины разобрались, в чем дело, и приняли решение: по рекомендации президиума АН Украины кибернетику следует развивать у нас. И в феврале 1962 года Вычислительный центр был преобразован и получил новое название - Институт кибернетики, тогда еще в скобках писали
"с вычислительным центром", а потом стали просто писать: Институт кибернетики.
Гнеденко в конце концов после бурных собраний в Институте математики подал в отставку и уехал в Москву.
Отдел Н.М. Амосова после ухода Гнеденко перевели из Института математики к нам. Фактически Амосов у нас и раньше работал. Мы ему делали аппарат "сердце-легкие", у нас были маленькие мастерские. Это был первый в СССР аппарат, примененный Амосовым при операциях на сердце. Затем у нас были сделаны искусственные клапаны (для сердца), было выстроено здание, в котором разместилась лаборатория Амосова. Шкабара перешла на работу к Амосову, а потом в Институт физиологии им. А.А. Богомольца.
Институт стал быстро расти. Через два-три года исследования охватили практически все области кибернетики. Научные отделы были объединены в секторы теоретической и экономической кибернетики, кибернетической техники, технической, биологической, медицинской кибернетики.
В области теории ЭВМ продолжалось быстрое развитие абстрактной и прикладной теории автоматов. Появились работы по вероятностным автоматам, вопросам надежности функционирования автоматов, экономного и помехоустойчивого кодирования. Центр тяжести исследований от конечных автоматов начал перемещаться к бесконечным. Наметилась связь между теорией автоматов и теорией формальных грамматик. Разрабатывались новые методы анализа и синтеза автоматов. Кроме меня в этих исследованиях активно участвовали А.А. Летичев-ский и Ю.В. Капитонова. Их работы получили широкую известность.
Продолжались работы по конструированию ЭВМ. Еще в 1959 году у меня родилась программа работ по машинам для инженерных расчетов. Она была начата с разработки цифрового вычислительного автомата (даже не в 1959 году, а несколько раньше, в начале 1958-го, а в 1959 году она уже ясно была сформулирована, я даже делал специальный доклад). Первые попытки были не совсем удачными, точнее - разработчик оказался неудачный. Он был больше теоретиком, а я пытался заставить его строить реальную машину, которая обладала бы элементами разумности. В этот момент появились другие помощники (С.Б. Погребинский, В.Д. Лосев и др.), и мы в 1963 году запустили в серийное производство машину "Промшь".
К этому времени мы уже поняли, что нам необходимо СКВ. Оно было создано в 1963 году, а фактически зародыш его в институте появился значительно раньше. Машину "Промшь" делал с 1959 года тот коллектив, который перешел в СКВ.
Когда она была готова, ее начал выпускать Северодонецкий завод вычислительных машин (ВУМ еще строился). Машина была по сути новым словом в мировой практике, имела в техническом отношении целый ряд новшеств, в частности память На металлизированных картах. Но самое главное: это была первая широко применявшаяся машина с так называемым ступенчатым микропрограммным управлением (на которое позже я получил авторское свидетельство).
К сожалению, мы не запатентовали новую схему управления, так как тогда не входили в Международный патентный союз и не могли
В.М. Глушков и разработчики ЭВМ "Промiнь". Слева направо: Н.А. Король, С.Б. Погребинский, Л.Н. Рогач, В.Д. Лосев, A.M. Дородницына, В.И. Журибеда, И.И. Попов, А.А. Стогний, А.И. Толстун
заниматься патентованием и приобретением лицензий. Позднее ступенчатое микропрограммное управление было использовано в машине для инженерных расчетов, сокращенно - МИР-1, созданной вслед за ЭВМ "Промшь" (1965 г.).
В 1967 году на выставке в Лондоне, где демонстрировалась МИР-1, она была куплена американской фирмой IBM - крупнейшей в США, являющейся поставщиком почти 80% вычислительной техники для всего капиталистического мира. Это была первая (и, к сожалению, последняя) покупка советской электронной машины американской кампанией.
Как выяснилось позже, американцы купили машину не столько для того, чтобы считать на ней, сколько для того, чтобы доказать своим конкурентам, запатентовавшим в 1963 году принцип ступенчатого микропрограммирования, что русские давно об этом принципе знали и реализовали в серийно выпускаемой машине. В действительности, мы применили его раньше - в ЭВМ "Промшь".
Разработчики ЭВМ МИР-1 получили государственную премию СССР (В.М. Глушков, Ю.В. Благовещенский^ А.А. Летичевский, В.Д. Лосев, И.Н. Молчанов, С.Б. Погребинский, А.А. Стогний. - Прим. авт.). В 1969 году была принята в производство новая более совершенная ЭВМ МИР-2. Затем была разработана МИР-3. По скорости выполнения аналитических преобразований им не было, конкурентов. МИР-2, например, успешно соревновалась с универсальными ЭВМ обычной структуры, превосходящими ее по номинальному быстродействию и объему памяти в сотни раз. На этой машине впервые в практике отечественного математического машиностроения был реализован диалоговый режим работы, использующий дисплей со световым пером.
ЭВМ МИР-1
Каждая из этих машин была шагом вперед на пути построения разумной машины - нашего стратегического направления в развитии ЭВМ.
Чем же ЭВМ МИР отличались от других? Во-первых, тем, что у них был значительно "поднят" (т.е. улучшен) машинный язык. Ведь в то время во всем мире господствовала точка зрения, что машинный язык должен быть по возможности минимально прост, а все остальное сделают программы. Над нами даже смеялись, что мы такие машины развиваем. Большинство ученых того времени говорили, что следует вводить автоматизацию программирования, т.е. строить такие программы, которые помогают программисту составлять конкретные программы. У нас этим вопросом занимались, например; Королюк, Ющенко и другие ученые. Они впервые в стране предложили весьма эффективный "адресный язык" для ЭВМ "Киев" и осуществили разработку "программирующих программ" (трансляторов) для других машин. Но я в то время непосредственного участия в этом не принимал.
Проектируя МИРы, мы поставили дерзкую задачу - сделать машинный язык возможно более близким к человеческому (имеется в виду математический, а не разговорный язык, хотя мы делали опыты и по созданию машин с нормальным человеческим языком). И такой язык "Аналитик" был создан и поддержан оригинальной внутримашинной системой его интерпретации. Машины МИР использовались во всех уголках Советского Союза. Их создание является промежуточным этапом развития работ по искусственному интеллекту, поскольку в них реализован еще довольно примитивный искусственный интеллект; формальные алгебраические преобразования были развиты давно, еще до кибернетики, и поэтому здравый смысл не признает такие преобразования интеллектом. Хотя, конечно, когда машина начинает "щелкать" интегралы как неопределенные, так и определенные, то это внешне выглядит очень убедительно, потому что далеко не всякий преподаватель мехмата может решать такие интегралы. А машина сама и подстановки находит, и не только табличные легкие, но и очень трудные.
ЭВМ МИР-2
В развитии исследований по интеллектуализации вычислительной техники, проводимых под руководством Глушкова, принимали участие Рабинович, Стогний, Летичевский и др. К приходу Глушкова Рабинович был кандидатом технических наук, за его плечами была специализированная ЭВМ для решения систем алгебраических уравнений (СЭСМ). Вначале он оказался в отделе теории цифровых автоматов, руководимом Глушковым, а через несколько лет сам стал заведующим отделом теории цифровых вычислительных машин. Оба отдела - Глушкова и Рабиновича - стояли у истоков одного из основных направлений научной школы Глушкова в области вычислительной техники - интеллектуализации ЭВМ.
"Когда я с участием С.Д. Михневского сделал на семинаре В.М. Глушкова первый доклад о структурной интерпретации языков высокого уровня, - вспоминает З.Л. Рабинович, - то после него Глушков как-то проникновенно сказал мне, что наконец-то я занялся настоящим делом! Вот об этом-то "настоящем деле", в котором участвовало много сотрудников, я и хочу теперь рассказать - поскольку оно имело глубокие и далеко идущие последствия.
Главной целью широкого спектра исследований в области архитектур ЭВМ в нашем институте была прежде всего интеллектуализация ЭВМ - проблема, которой, по-видимому, нет предела. На первом этапе стержневым вопросом была схемная реализация в ЭВМ языков высокого уровня, а в более широкой трактовке усиленная структурная поддержка математического обеспечения машины. Цель повышение эффективности эксплуатации ЭВМ путем упрощения взаимодействия человека с машиной. Это был новый путь, требовавший теоретического обоснования.
Первая в Союзе публикация на этот счет, открывавшая, собственно, данное направление развития структур и архитектур ЭВМ (по-видимому, одна из первых в мире), появилась в 1966 году (В.М. Глушков, З.Л. Рабинович. О некоторых проблемах развития алгоритмических структур вычислительных машин//Кибернетика на службе коммунизму. - М., 1966).
В то время это были "революционные взгляды", поэтому признание нового направления в развитии ЭВМ пришло не сразу. Первое "сражение" за новую идеологию произошло на Международной конференции по развитию ЭВМ с участием представителей Болгарии, Венгрии, Польши, Чехословакии, которая проходила в Киеве в 1962 году. Доклад по этой проблеме должен был делать внезапно заболевший Глушков. Несмотря на температуру около 40+ С, он все же решился на выступление, поскольку придавал конференции большое значение. Плохое самочувствие помешало ему говорить с тем воодушевлением, которое было ему свойственно и как бы экзальтировало аудиторию, даже эмоционально убеждало в истинности высказываемых положений. После доклада посыпались вопросы - один другого "круче". Известный московский специалист Шура-Бура с сарказмом бросил реплику, что если реализовать то, что предлагает Глушков, то ЭВМ по размерам станет больше здания, где проходит конференция. Лишь в конце страсти успокоились, но оппоненты остались при своем мнении.
Признание важности интеллектуализации ЭВМ пришло в 1963 году на довольно узком симпозиуме, организованном нашим институтом и Ужгородским университетом, в котором участвовали Лебедев, Глушков, Сулим (будущий заместитель министра радиопромышленности, а в то время начальник главного управления вычислительной техники министерства) и др. В основном обсуждались наши предложения по развитию архитектуры ЭВМ. Атмосфера была дружеская, а критика вполне доброжелательная. Присутствовали математики другого "стана", но, насколько я помню, обсуждение было вполне деловым, хотя и не лишенным эмоций. Лебедеву понравились наши предложения, он отметил совпадение некоторых из них с теми, что применялись в разрабатываемой БЭСМ-6. Одним словом, в Ужгороде наши предложения ыли обсуждены и одобрены, а также высказаны рекомендации по этому направлению развития ЭВМ. "Высокие стороны" окончательно договорились о том, что Институт точной механики и вычислительной техники АН СССР по-прежнему будет заниматься проблемой создания супер-ЭВМ, а Институт кибернетики АН Украины - малыми и специализированными ЭВМ.
Возвратившись в Киев, Глушков энергично взялся за разработку ЭВМ МИР-1. Он находился в состоянии творческого экстаза и буквально чуть ли не за две недели составил аванпроект, изложив в нем основные структурно-архитектурные контуры машины. В нем содержался ряд оригинальных решений, послуживших основанием для заявок на изобретения.
Тесный союз научных сотрудников института (А.А. Стогний, А.А. Летичев-ский и др.), ученых и инженеров СКВ (Ю.В. Благовещенский, С.Б. Погребин-ский, В.Д. Лосев, А.А. Дородницина, В.П. Клименко, Ю.С. Фищман, A.M. Зинченко, А.Г. Семеновский и др.) привел к блестящим результатам - ЭВМ семейства МИР были быстро разработаны, запущены в серийное производство и получили очень высокую оценку пользователей. Их создание явилось крупным шагом в развитии идеи интеллектуализации малых ЭВМ.
В годы разработки этого семейства состоялась еще одна представительная конференция (Дилижан, Армения), посвященная исключительно развитию архитектур. На ней обсуждались как теоретические, так и конкретные вопросы разработок. Присутствовали в основном единомышленники. Шире прочих были представлены наш институт. Ереванский институт вычислительных машин, Институт точной механики и вычислительной техники АН СССР, Московский энергетический институт и другие организации. В числе участников от нашего института были В.М. Глушков и А.А. Стогний, С.Б. Погребинский, А.А. Лети-чевский, Ю.В. Капитонова, З.Л. Рабинович, от Института точной механики и вычислительной техники АН СССР B.C. Бурцев, В.А. Мельников, Л.Н. Королев, Н.А. Томилин и др. От нас с докладами по предложению Глушкова выступили я и Погребинский. Врезалась в память реплика В.С.Бурцева во время выступления Погребинского: "Братцы, а почему мы так не делаем?" Думаю, что на дальнейшее развитие работ в наших организациях, в том числе в Ереванском институте (при создании малых микропрограммных машин с развитой архитектурой), эта конференция повлияла весьма благотворно.
И все же возможности совершенствования машин семейства МИР были, к сожалению, далеко не жчерпаны. Я помню, как относительно недавно, во время моего доклада в Новосибирске, посвященном интеллектуализации ЭВМ, академик Ершов бросил реплику, содержащую упрек в том, что если бы Институт кибернетики АН Украины не прекратил работы по МИРам и продолжалось их развитие и производство, то в Союзе была бы лучшая в мире персональная ЭВМ".
"Разработка проекта машины МИР-1 отличалась огромным творческим накалом и интенсивным взаимодействием специалистов различного профиля, - вспоминает участник работ А.А. Летичевский. - Помню, как рождался входной язык машины (я в коллективе был "самым языкатым" и поэтому больше всего занимался разработкой языковых средств различного уровня). После интенсивных мозговых штурмов, вдохновляемых безграничной научной фантазией Виктора Михайловича, принимались очередные решения по структуре языка, которые затем проверялись на примерах конкретных задач. Первоначально язык развивался в направлении алгебраических спецификаций вычислительных схем. Юрий Владимирович Благовещенский предлагал все новые и новые вычислительные методы, а Алла Дородницына записывала соответствующие определения в языке. И каждый раз чего-нибудь недоставало. Например, допустимые схемы рекурсивных определений позволяли записать простую итерацию для решения систем линейных уравнений, но как быть с Зейделевской? Я, как теоретик, черпал идеи из известной в то время книги Петер "Рекурсивные функции", и вскоре все стандартные типы рекурсий (возвратная, повторная и пр.) были включены в язык. И все же трудности оставались. Переломный момент наступил в момент, когда академик Дородницын посоветовал включить в язык оператор перехода, т.е. сделать шаг по направлению к традиционным языкам типа ФОРТРАН или АЛГОЛ. Мы все время этого остерегались, пытаясь оставаться на уровне математических определений. Но после того как язык был обогащен мощными математическими средствами сделать небольшой шаг назад оказалось совсем не страшно. Этот шаг был сделан, и язык приобрел законченный и совершенный вид. Получился оригинальный язык, органически сочетающий парадигму формульного вычислителя, функциональную и процедурную парадигмы".
ЭВМ МИР-3
Развитие архитектуры ЭВМ идет особым путем, потому что новые идеи (первоначальный замысел) пока исходят от человека. Система машинного проектирования позволяет лишь уточнять, оптимизировать схемы ЭВМ по тому или иному критерию, чаще всего комбинированному, что вручную не удается даже при хороших архитектурных идеях.
В основу нашей дальнейшей работы по архитектуре машин я положил последовательный отказ от хорошо известных принципов фон Неймана (последовательная структура языка, т.е. выполнение команд одна за другой; командно-адресный принцип, т.е. в команде содержатся адреса операндов, и команды хранятся так же, как и операнды в памяти; максимальная простота системы команд, т.е. максимальная простота машинного языка. Можно говорить и о других принципах, но эти главные). Появление именно таких принципов не удивительно. В эпоху ламповых машин, когда каждый разряд арифметического устройства - это минимум один триод, необходима простая машина с простыми командами.
Однако я уже тогда предвидел развитие микроэлектроники и то, что конструктивные элементы будут изготовляться в едином технологическом процессе и будут стоить очень дешево. Еще тогда я сформулировал такую цель для физиков: композиционное конструирование твердого тела для создания машинной среды. В этом случае принципы фон Неймана не приемлемы. В качестве одного из новых принципов я предложил усложненный машинный язык, потому что компилирующие системы усложнялись и надо было упрощать программирование с двух концов - с точки зрения языков и компиляторов, т.е. приближать машинный язык к входному. Реализовав частично эту идею в ЭВМ серии МИР, мы стали развивать ее дальше в соответствии с принципом постепенного усложнения машинного языка, причем не просто усложнения, а приближения к человеческому языку. Пределом я поставил разговор с машиной на естественном языке (и выдачу заданий).
Для того, чтобы выполнить эту задачу, т.е. вести разговор с машиной на естественном языке, надо, конечно, прежде всего автоматизировать логические рассуждения, что проще всего, поскольку какие-то формализмы уже были известны. Но анализ этих формализмов показал, что классическая математическая логика многого не учитывает. И поэтому была выдвинута задача построения практической математической логики. Она успешно решается. Это стержневая линия. Основная идея состоит в том, что математическое доказательство может строиться как программа, на основе языка. Когда мы ее осуществим, то станем внедрять такой язык в архитектуру машин. Автоматизация доказательства теорем - это моя голубая мечта, она составляет основу в моих размышлениях об архитектуре новых ЭВМ, способных осуществить сложные творческие процессы, в том числе построение дедуктивных теорий.
Именно отсюда вытекают новые идеи построения ЭВМ. И понять, как строить такие машины, может только человек, занимающийся не только машинами, но и искусственным интеллектом. В этом наша сила.
В конце 60-х годов в институте под руководством В.М. Глушкова была начата разработка ЭВМ "Украина". Главным конструктором был назначен З.Л. Рабинович, заместителями - А.А. Стогний и И.Н. Молчанов. Это был следующий шаг в отступлении от неймановских принципов в развитии интеллектуализации ЭВМ, связанный на этот раз с разработкой высокопроизводительной универсальной ЭВМ.
После завершения эскизного проекта Министерство радиопромышленности предложило провести научно-технический совет с докладом по проекту новой ЭВМ. Председательствовал на совете заместитель министра М.К. Сулим. Присутствовали главные конструкторы средств вычислительной техники, директора институтов Министерства радиопромышленности, представители военных и промышленных структур и др. Среди участников были академики Глушков (руководитель докладываемой работы), Дородницын, Лебедев. Равнодушных не было. Были сторонники работы и ее противники, точнее - скептики. Одним словом, интерес был огромный. По поручению Виктора Михайловича доклад сделал Рабинович. Он вспоминает: "После доклада состоялась жаркая дискуссия, страсти разгорелись. Был такой момент, когда три академика вскочили одновременно и бросали свои аргументы в зал. Я отвечал на вопросы слишком осторожно и спокойно, чем заслужил упрек от Виктора Михайловича. Главным оппонентом оказался Лебедев это же была его родная сфера, а мы вторгались в чужую вотчину. В ходе дискуссии было видно, как постепенно изменяется настроение зала по мере осознания сущности работы - от скепсиса к активному одобрению. Решение совета оказалось положительным. Глушков, получив его через несколько дней, даже удивился, - у него создалось впечатление об отрицательном отношении совета к нашей работе, хотя Лебедев, взяв его и меня в свою машину после заседания, успокоил нас. Более того, он даже советовал, как проще сделать макет машины. Я говорю об этом, чтобы развеять сомнения в положительном отношении Лебедева к "интеллектуальному" развитию ЭВМ. В своем отзыве на мой "докторский" цикл работ, представленных на защиту, Лебедев именно эту часть выделил как наиболее важную, хотя "удельный вес" ее в докладе был относительно небольшим. Уже после совета был выполнен технический проект машины "Украина", но она не была построена. Одной из причин, имевшей даже психологический характер, было то, что мы боялись скомпрометировать идею из-за отсутствия в то время необходимой для такой машины элементной базы. Позже в одном из американских журналов я обнаружил прогнозную таблицу, в которой были указаны наиболее важные направления развития архитектуры и структур ЭВМ и предполагаемый год реализации. В строке о внедрении языков высокого уровня в,структуры ЭВМ (не помню формулировки, но сущность была именно такова) вместо даты реализации был вопрос, а в комментариях отмечено, что для реализации этого очень сложного направления нет еще соответствующей элементно-технологической базы (это у них-то нет!), и когда она будет, неизвестно".
К сожалению, героический период с точки зрения организации работ и области производства машин продолжается до сих пор.
По этому поводу я много раз выступал, писал различные докладные записки. Но, увы, в организационных делах, как я однажды подсчитал, у меня коэффициент полезного действия не превышает 4%.
Что это означает? Это означает, что для того чтобы добиться хотя бы начала решения какого-либо вопроса, нужно постучать, толкнуться и 25 разных дверей. И это при том, что после успеха "Днепра" я, как правило, нигде не получал отказа и скептики немножко приумолкли. Но такое "подушечное" согласие еще хуже.
Людмила Александровна Корытная
Работы по управляющим машинам не закончились на "Днепре". Забегая вперед, отметим основные последующие разработки.
В 1967 году Киевский завод ВУМ приступил к выпуску новой управляющей ЭВМ "Днепр-2", разработанной Институтом кибернетики АН Украины (В.М. Глушков, А.Г. Кухарчук и др.) совместно с заводом. В этой машине были реализованы сложная многоуровневая система прерываний, работа в режиме разделения времени, эффективная операционная система реального времени и др. К сожалению, вскоре машина была снята с производства.
В 1976 году появился терминальный процессор "БАРС" (В.И. Скурихин, А.А. Морозов и пр.). На международной выставке в Дрездене он был отмечен золотой медалью. Использовался на ряде производств. В 1977 году был создай и выпущен малой серией управляющий вычислительный комплекс М-180, включающий систему технических средств сопряжения ЭВМ с объектами "Сектор" (Б.Н. Малиновский, П.М. Сиваченко, А.В. Пала-гин, Ю.Я. Яковлев, В.Б. Реутов).
Вопреки авторитетам
В 1962 году Вычислительный центр был преобразован в Институт кибернетики АН Украины. Образованию Института, естественно, предшествовала подготовительная работа, во время которой мои отношения с Б.В. Гнеденко несколько испортились.
В 1959 году он вместе со Е.А. Шкабарой поднял кампанию за образование Института кибернетики. Мол, Вычислительный центр - то Вычислительный центр, а академии нужен институт кибернетики. Киевская пресса сразу это подхватила. А мы с самого начала были созданы как институт, направленный на решение проблем кибернетики.
Поэтому эта было уже прямым ударом против нас, - они хотели превратить нас в счетную станцию, а всех квалифицированных специалистов забрать в новый институт.
Мы, конечно, не остались равнодушными и выступили в газете по поводу того, что институт кибернетики уже есть и речь идет о его укреплении. Отдел науки ЦК КПУ и объединенный партком АН Украины разобрались, в чем дело, и приняли решение: по рекомендации президиума АН Украины кибернетику следует развивать у нас. И в феврале 1962 года Вычислительный центр был преобразован и получил новое название - Институт кибернетики, тогда еще в скобках писали
"с вычислительным центром", а потом стали просто писать: Институт кибернетики.
Гнеденко в конце концов после бурных собраний в Институте математики подал в отставку и уехал в Москву.
Отдел Н.М. Амосова после ухода Гнеденко перевели из Института математики к нам. Фактически Амосов у нас и раньше работал. Мы ему делали аппарат "сердце-легкие", у нас были маленькие мастерские. Это был первый в СССР аппарат, примененный Амосовым при операциях на сердце. Затем у нас были сделаны искусственные клапаны (для сердца), было выстроено здание, в котором разместилась лаборатория Амосова. Шкабара перешла на работу к Амосову, а потом в Институт физиологии им. А.А. Богомольца.
Институт стал быстро расти. Через два-три года исследования охватили практически все области кибернетики. Научные отделы были объединены в секторы теоретической и экономической кибернетики, кибернетической техники, технической, биологической, медицинской кибернетики.
В области теории ЭВМ продолжалось быстрое развитие абстрактной и прикладной теории автоматов. Появились работы по вероятностным автоматам, вопросам надежности функционирования автоматов, экономного и помехоустойчивого кодирования. Центр тяжести исследований от конечных автоматов начал перемещаться к бесконечным. Наметилась связь между теорией автоматов и теорией формальных грамматик. Разрабатывались новые методы анализа и синтеза автоматов. Кроме меня в этих исследованиях активно участвовали А.А. Летичев-ский и Ю.В. Капитонова. Их работы получили широкую известность.
Продолжались работы по конструированию ЭВМ. Еще в 1959 году у меня родилась программа работ по машинам для инженерных расчетов. Она была начата с разработки цифрового вычислительного автомата (даже не в 1959 году, а несколько раньше, в начале 1958-го, а в 1959 году она уже ясно была сформулирована, я даже делал специальный доклад). Первые попытки были не совсем удачными, точнее - разработчик оказался неудачный. Он был больше теоретиком, а я пытался заставить его строить реальную машину, которая обладала бы элементами разумности. В этот момент появились другие помощники (С.Б. Погребинский, В.Д. Лосев и др.), и мы в 1963 году запустили в серийное производство машину "Промшь".
К этому времени мы уже поняли, что нам необходимо СКВ. Оно было создано в 1963 году, а фактически зародыш его в институте появился значительно раньше. Машину "Промшь" делал с 1959 года тот коллектив, который перешел в СКВ.
Когда она была готова, ее начал выпускать Северодонецкий завод вычислительных машин (ВУМ еще строился). Машина была по сути новым словом в мировой практике, имела в техническом отношении целый ряд новшеств, в частности память На металлизированных картах. Но самое главное: это была первая широко применявшаяся машина с так называемым ступенчатым микропрограммным управлением (на которое позже я получил авторское свидетельство).
К сожалению, мы не запатентовали новую схему управления, так как тогда не входили в Международный патентный союз и не могли
В.М. Глушков и разработчики ЭВМ "Промiнь". Слева направо: Н.А. Король, С.Б. Погребинский, Л.Н. Рогач, В.Д. Лосев, A.M. Дородницына, В.И. Журибеда, И.И. Попов, А.А. Стогний, А.И. Толстун
заниматься патентованием и приобретением лицензий. Позднее ступенчатое микропрограммное управление было использовано в машине для инженерных расчетов, сокращенно - МИР-1, созданной вслед за ЭВМ "Промшь" (1965 г.).
В 1967 году на выставке в Лондоне, где демонстрировалась МИР-1, она была куплена американской фирмой IBM - крупнейшей в США, являющейся поставщиком почти 80% вычислительной техники для всего капиталистического мира. Это была первая (и, к сожалению, последняя) покупка советской электронной машины американской кампанией.
Как выяснилось позже, американцы купили машину не столько для того, чтобы считать на ней, сколько для того, чтобы доказать своим конкурентам, запатентовавшим в 1963 году принцип ступенчатого микропрограммирования, что русские давно об этом принципе знали и реализовали в серийно выпускаемой машине. В действительности, мы применили его раньше - в ЭВМ "Промшь".
Разработчики ЭВМ МИР-1 получили государственную премию СССР (В.М. Глушков, Ю.В. Благовещенский^ А.А. Летичевский, В.Д. Лосев, И.Н. Молчанов, С.Б. Погребинский, А.А. Стогний. - Прим. авт.). В 1969 году была принята в производство новая более совершенная ЭВМ МИР-2. Затем была разработана МИР-3. По скорости выполнения аналитических преобразований им не было, конкурентов. МИР-2, например, успешно соревновалась с универсальными ЭВМ обычной структуры, превосходящими ее по номинальному быстродействию и объему памяти в сотни раз. На этой машине впервые в практике отечественного математического машиностроения был реализован диалоговый режим работы, использующий дисплей со световым пером.
ЭВМ МИР-1
Каждая из этих машин была шагом вперед на пути построения разумной машины - нашего стратегического направления в развитии ЭВМ.
Чем же ЭВМ МИР отличались от других? Во-первых, тем, что у них был значительно "поднят" (т.е. улучшен) машинный язык. Ведь в то время во всем мире господствовала точка зрения, что машинный язык должен быть по возможности минимально прост, а все остальное сделают программы. Над нами даже смеялись, что мы такие машины развиваем. Большинство ученых того времени говорили, что следует вводить автоматизацию программирования, т.е. строить такие программы, которые помогают программисту составлять конкретные программы. У нас этим вопросом занимались, например; Королюк, Ющенко и другие ученые. Они впервые в стране предложили весьма эффективный "адресный язык" для ЭВМ "Киев" и осуществили разработку "программирующих программ" (трансляторов) для других машин. Но я в то время непосредственного участия в этом не принимал.
Проектируя МИРы, мы поставили дерзкую задачу - сделать машинный язык возможно более близким к человеческому (имеется в виду математический, а не разговорный язык, хотя мы делали опыты и по созданию машин с нормальным человеческим языком). И такой язык "Аналитик" был создан и поддержан оригинальной внутримашинной системой его интерпретации. Машины МИР использовались во всех уголках Советского Союза. Их создание является промежуточным этапом развития работ по искусственному интеллекту, поскольку в них реализован еще довольно примитивный искусственный интеллект; формальные алгебраические преобразования были развиты давно, еще до кибернетики, и поэтому здравый смысл не признает такие преобразования интеллектом. Хотя, конечно, когда машина начинает "щелкать" интегралы как неопределенные, так и определенные, то это внешне выглядит очень убедительно, потому что далеко не всякий преподаватель мехмата может решать такие интегралы. А машина сама и подстановки находит, и не только табличные легкие, но и очень трудные.
ЭВМ МИР-2
В развитии исследований по интеллектуализации вычислительной техники, проводимых под руководством Глушкова, принимали участие Рабинович, Стогний, Летичевский и др. К приходу Глушкова Рабинович был кандидатом технических наук, за его плечами была специализированная ЭВМ для решения систем алгебраических уравнений (СЭСМ). Вначале он оказался в отделе теории цифровых автоматов, руководимом Глушковым, а через несколько лет сам стал заведующим отделом теории цифровых вычислительных машин. Оба отдела - Глушкова и Рабиновича - стояли у истоков одного из основных направлений научной школы Глушкова в области вычислительной техники - интеллектуализации ЭВМ.
"Когда я с участием С.Д. Михневского сделал на семинаре В.М. Глушкова первый доклад о структурной интерпретации языков высокого уровня, - вспоминает З.Л. Рабинович, - то после него Глушков как-то проникновенно сказал мне, что наконец-то я занялся настоящим делом! Вот об этом-то "настоящем деле", в котором участвовало много сотрудников, я и хочу теперь рассказать - поскольку оно имело глубокие и далеко идущие последствия.
Главной целью широкого спектра исследований в области архитектур ЭВМ в нашем институте была прежде всего интеллектуализация ЭВМ - проблема, которой, по-видимому, нет предела. На первом этапе стержневым вопросом была схемная реализация в ЭВМ языков высокого уровня, а в более широкой трактовке усиленная структурная поддержка математического обеспечения машины. Цель повышение эффективности эксплуатации ЭВМ путем упрощения взаимодействия человека с машиной. Это был новый путь, требовавший теоретического обоснования.
Первая в Союзе публикация на этот счет, открывавшая, собственно, данное направление развития структур и архитектур ЭВМ (по-видимому, одна из первых в мире), появилась в 1966 году (В.М. Глушков, З.Л. Рабинович. О некоторых проблемах развития алгоритмических структур вычислительных машин//Кибернетика на службе коммунизму. - М., 1966).
В то время это были "революционные взгляды", поэтому признание нового направления в развитии ЭВМ пришло не сразу. Первое "сражение" за новую идеологию произошло на Международной конференции по развитию ЭВМ с участием представителей Болгарии, Венгрии, Польши, Чехословакии, которая проходила в Киеве в 1962 году. Доклад по этой проблеме должен был делать внезапно заболевший Глушков. Несмотря на температуру около 40+ С, он все же решился на выступление, поскольку придавал конференции большое значение. Плохое самочувствие помешало ему говорить с тем воодушевлением, которое было ему свойственно и как бы экзальтировало аудиторию, даже эмоционально убеждало в истинности высказываемых положений. После доклада посыпались вопросы - один другого "круче". Известный московский специалист Шура-Бура с сарказмом бросил реплику, что если реализовать то, что предлагает Глушков, то ЭВМ по размерам станет больше здания, где проходит конференция. Лишь в конце страсти успокоились, но оппоненты остались при своем мнении.
Признание важности интеллектуализации ЭВМ пришло в 1963 году на довольно узком симпозиуме, организованном нашим институтом и Ужгородским университетом, в котором участвовали Лебедев, Глушков, Сулим (будущий заместитель министра радиопромышленности, а в то время начальник главного управления вычислительной техники министерства) и др. В основном обсуждались наши предложения по развитию архитектуры ЭВМ. Атмосфера была дружеская, а критика вполне доброжелательная. Присутствовали математики другого "стана", но, насколько я помню, обсуждение было вполне деловым, хотя и не лишенным эмоций. Лебедеву понравились наши предложения, он отметил совпадение некоторых из них с теми, что применялись в разрабатываемой БЭСМ-6. Одним словом, в Ужгороде наши предложения ыли обсуждены и одобрены, а также высказаны рекомендации по этому направлению развития ЭВМ. "Высокие стороны" окончательно договорились о том, что Институт точной механики и вычислительной техники АН СССР по-прежнему будет заниматься проблемой создания супер-ЭВМ, а Институт кибернетики АН Украины - малыми и специализированными ЭВМ.
Возвратившись в Киев, Глушков энергично взялся за разработку ЭВМ МИР-1. Он находился в состоянии творческого экстаза и буквально чуть ли не за две недели составил аванпроект, изложив в нем основные структурно-архитектурные контуры машины. В нем содержался ряд оригинальных решений, послуживших основанием для заявок на изобретения.
Тесный союз научных сотрудников института (А.А. Стогний, А.А. Летичев-ский и др.), ученых и инженеров СКВ (Ю.В. Благовещенский, С.Б. Погребин-ский, В.Д. Лосев, А.А. Дородницина, В.П. Клименко, Ю.С. Фищман, A.M. Зинченко, А.Г. Семеновский и др.) привел к блестящим результатам - ЭВМ семейства МИР были быстро разработаны, запущены в серийное производство и получили очень высокую оценку пользователей. Их создание явилось крупным шагом в развитии идеи интеллектуализации малых ЭВМ.
В годы разработки этого семейства состоялась еще одна представительная конференция (Дилижан, Армения), посвященная исключительно развитию архитектур. На ней обсуждались как теоретические, так и конкретные вопросы разработок. Присутствовали в основном единомышленники. Шире прочих были представлены наш институт. Ереванский институт вычислительных машин, Институт точной механики и вычислительной техники АН СССР, Московский энергетический институт и другие организации. В числе участников от нашего института были В.М. Глушков и А.А. Стогний, С.Б. Погребинский, А.А. Лети-чевский, Ю.В. Капитонова, З.Л. Рабинович, от Института точной механики и вычислительной техники АН СССР B.C. Бурцев, В.А. Мельников, Л.Н. Королев, Н.А. Томилин и др. От нас с докладами по предложению Глушкова выступили я и Погребинский. Врезалась в память реплика В.С.Бурцева во время выступления Погребинского: "Братцы, а почему мы так не делаем?" Думаю, что на дальнейшее развитие работ в наших организациях, в том числе в Ереванском институте (при создании малых микропрограммных машин с развитой архитектурой), эта конференция повлияла весьма благотворно.
И все же возможности совершенствования машин семейства МИР были, к сожалению, далеко не жчерпаны. Я помню, как относительно недавно, во время моего доклада в Новосибирске, посвященном интеллектуализации ЭВМ, академик Ершов бросил реплику, содержащую упрек в том, что если бы Институт кибернетики АН Украины не прекратил работы по МИРам и продолжалось их развитие и производство, то в Союзе была бы лучшая в мире персональная ЭВМ".
"Разработка проекта машины МИР-1 отличалась огромным творческим накалом и интенсивным взаимодействием специалистов различного профиля, - вспоминает участник работ А.А. Летичевский. - Помню, как рождался входной язык машины (я в коллективе был "самым языкатым" и поэтому больше всего занимался разработкой языковых средств различного уровня). После интенсивных мозговых штурмов, вдохновляемых безграничной научной фантазией Виктора Михайловича, принимались очередные решения по структуре языка, которые затем проверялись на примерах конкретных задач. Первоначально язык развивался в направлении алгебраических спецификаций вычислительных схем. Юрий Владимирович Благовещенский предлагал все новые и новые вычислительные методы, а Алла Дородницына записывала соответствующие определения в языке. И каждый раз чего-нибудь недоставало. Например, допустимые схемы рекурсивных определений позволяли записать простую итерацию для решения систем линейных уравнений, но как быть с Зейделевской? Я, как теоретик, черпал идеи из известной в то время книги Петер "Рекурсивные функции", и вскоре все стандартные типы рекурсий (возвратная, повторная и пр.) были включены в язык. И все же трудности оставались. Переломный момент наступил в момент, когда академик Дородницын посоветовал включить в язык оператор перехода, т.е. сделать шаг по направлению к традиционным языкам типа ФОРТРАН или АЛГОЛ. Мы все время этого остерегались, пытаясь оставаться на уровне математических определений. Но после того как язык был обогащен мощными математическими средствами сделать небольшой шаг назад оказалось совсем не страшно. Этот шаг был сделан, и язык приобрел законченный и совершенный вид. Получился оригинальный язык, органически сочетающий парадигму формульного вычислителя, функциональную и процедурную парадигмы".
ЭВМ МИР-3
Развитие архитектуры ЭВМ идет особым путем, потому что новые идеи (первоначальный замысел) пока исходят от человека. Система машинного проектирования позволяет лишь уточнять, оптимизировать схемы ЭВМ по тому или иному критерию, чаще всего комбинированному, что вручную не удается даже при хороших архитектурных идеях.
В основу нашей дальнейшей работы по архитектуре машин я положил последовательный отказ от хорошо известных принципов фон Неймана (последовательная структура языка, т.е. выполнение команд одна за другой; командно-адресный принцип, т.е. в команде содержатся адреса операндов, и команды хранятся так же, как и операнды в памяти; максимальная простота системы команд, т.е. максимальная простота машинного языка. Можно говорить и о других принципах, но эти главные). Появление именно таких принципов не удивительно. В эпоху ламповых машин, когда каждый разряд арифметического устройства - это минимум один триод, необходима простая машина с простыми командами.
Однако я уже тогда предвидел развитие микроэлектроники и то, что конструктивные элементы будут изготовляться в едином технологическом процессе и будут стоить очень дешево. Еще тогда я сформулировал такую цель для физиков: композиционное конструирование твердого тела для создания машинной среды. В этом случае принципы фон Неймана не приемлемы. В качестве одного из новых принципов я предложил усложненный машинный язык, потому что компилирующие системы усложнялись и надо было упрощать программирование с двух концов - с точки зрения языков и компиляторов, т.е. приближать машинный язык к входному. Реализовав частично эту идею в ЭВМ серии МИР, мы стали развивать ее дальше в соответствии с принципом постепенного усложнения машинного языка, причем не просто усложнения, а приближения к человеческому языку. Пределом я поставил разговор с машиной на естественном языке (и выдачу заданий).
Для того, чтобы выполнить эту задачу, т.е. вести разговор с машиной на естественном языке, надо, конечно, прежде всего автоматизировать логические рассуждения, что проще всего, поскольку какие-то формализмы уже были известны. Но анализ этих формализмов показал, что классическая математическая логика многого не учитывает. И поэтому была выдвинута задача построения практической математической логики. Она успешно решается. Это стержневая линия. Основная идея состоит в том, что математическое доказательство может строиться как программа, на основе языка. Когда мы ее осуществим, то станем внедрять такой язык в архитектуру машин. Автоматизация доказательства теорем - это моя голубая мечта, она составляет основу в моих размышлениях об архитектуре новых ЭВМ, способных осуществить сложные творческие процессы, в том числе построение дедуктивных теорий.
Именно отсюда вытекают новые идеи построения ЭВМ. И понять, как строить такие машины, может только человек, занимающийся не только машинами, но и искусственным интеллектом. В этом наша сила.
В конце 60-х годов в институте под руководством В.М. Глушкова была начата разработка ЭВМ "Украина". Главным конструктором был назначен З.Л. Рабинович, заместителями - А.А. Стогний и И.Н. Молчанов. Это был следующий шаг в отступлении от неймановских принципов в развитии интеллектуализации ЭВМ, связанный на этот раз с разработкой высокопроизводительной универсальной ЭВМ.
После завершения эскизного проекта Министерство радиопромышленности предложило провести научно-технический совет с докладом по проекту новой ЭВМ. Председательствовал на совете заместитель министра М.К. Сулим. Присутствовали главные конструкторы средств вычислительной техники, директора институтов Министерства радиопромышленности, представители военных и промышленных структур и др. Среди участников были академики Глушков (руководитель докладываемой работы), Дородницын, Лебедев. Равнодушных не было. Были сторонники работы и ее противники, точнее - скептики. Одним словом, интерес был огромный. По поручению Виктора Михайловича доклад сделал Рабинович. Он вспоминает: "После доклада состоялась жаркая дискуссия, страсти разгорелись. Был такой момент, когда три академика вскочили одновременно и бросали свои аргументы в зал. Я отвечал на вопросы слишком осторожно и спокойно, чем заслужил упрек от Виктора Михайловича. Главным оппонентом оказался Лебедев это же была его родная сфера, а мы вторгались в чужую вотчину. В ходе дискуссии было видно, как постепенно изменяется настроение зала по мере осознания сущности работы - от скепсиса к активному одобрению. Решение совета оказалось положительным. Глушков, получив его через несколько дней, даже удивился, - у него создалось впечатление об отрицательном отношении совета к нашей работе, хотя Лебедев, взяв его и меня в свою машину после заседания, успокоил нас. Более того, он даже советовал, как проще сделать макет машины. Я говорю об этом, чтобы развеять сомнения в положительном отношении Лебедева к "интеллектуальному" развитию ЭВМ. В своем отзыве на мой "докторский" цикл работ, представленных на защиту, Лебедев именно эту часть выделил как наиболее важную, хотя "удельный вес" ее в докладе был относительно небольшим. Уже после совета был выполнен технический проект машины "Украина", но она не была построена. Одной из причин, имевшей даже психологический характер, было то, что мы боялись скомпрометировать идею из-за отсутствия в то время необходимой для такой машины элементной базы. Позже в одном из американских журналов я обнаружил прогнозную таблицу, в которой были указаны наиболее важные направления развития архитектуры и структур ЭВМ и предполагаемый год реализации. В строке о внедрении языков высокого уровня в,структуры ЭВМ (не помню формулировки, но сущность была именно такова) вместо даты реализации был вопрос, а в комментариях отмечено, что для реализации этого очень сложного направления нет еще соответствующей элементно-технологической базы (это у них-то нет!), и когда она будет, неизвестно".