Страницы из жизни пионера компьютеростроения: Сергей Алексеевич Лебедев

Современники вспоминали Сергея Лебедева не только как невероятного ученого—трудоголика и педагога—новатора, а и как конструктора, готового на все ради воплощения проекта. Так, проектируя, налаживая и запуская в эксплуатацию машины МЭСМ, БЭСМ, М—20 Сергей Алексеевич выступал как главный конструктор, как инженер—наладчик, а если требовали обстоятельства, то и как техник—монтажник. Позднее, с появлением квалифицированных специалистов, Лебедев доверял им значительную часть работ, оставляя себе наиболее трудные участки. Об этом ученом говорили, что он всегда был по—хорошему прост в общении, и очень заботливо относился к своим помощникам — в редкие свободные дни ездил с ними на природу в подмосковные леса, приглашал к себе домой на чаепитие.

Первые шаги в науке

Сергей Алексеевич Лебедев родился 2 ноября 1902 г. в Нижнем Новгороде. Мать, Анастасия Петровна (в девичестве Маврина), покинула богатое дворянское имение, чтобы стать преподавателем в учебном заведении для девочек из бедных семей. Алексей Иванович Лебедев, отец Сергея, работал на ткацкой фабрике, затем тоже стал преподавать.

По воспоминаниям сестры, Татьяны Мавриной, Сергей был обычным мальчиком. Любил плавать и легко переплывал Оку. Со страстью играл в подвижные детские игры, но любил и шахматы. Как—то смастерил динамо—машину и лейденскую банку (http://ru.wikipedia.org/wiki/Лейденская_банка), накапливающую электрический заряд. Протянув провода из столовой в кухню и бабушкину комнату, соорудил электрический звонок.

Все товарищи Сережи увлекались музыкой. Сам он играл на фортепьяно, особенно любил сочинения Бетховена и Грига. Много читал. Книги были в доме везде, даже шкафов для них не хватало. Знал наизусть множество поэм и стихов. Любил Блока, Гумилева, зачитывался романами Дюма.

В 1921 г. Сергей Лебедев поступил в Московское высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана на электротехнический факультет. Его учителями и научными руководителями были выдающиеся русские ученые—электротехники того времени — профессоры К. А. Круг, Л. И. Сиротинский и А. А. Глазунов. Все они принимали активное участие в разработке знаменитого плана электрификации СССР — плана ГОЭЛРО (http://electrik.info/main/fakty/50-jelektrifikacija-vsejj-strany-plan.html). Для разработки этого плана и, главное, для его успешного осуществления потребовались уникальные теоретические и экспериментальные исследования. И именно Сергей Лебедев, еще будучи студентом, выделил основную возможную проблему создания высоковольтных энергообъединений — устойчивости параллельной работы электростанций.

Первые результаты по проблеме устойчивости, полученные Лебедевым, были использованы в его дипломном проекте. В апреле 1928 г., получив диплом инженера—электрика, Лебедев становится преподавателем Московского высшего технического училища им. Баумана и младшим научным сотрудником Всесоюзного электротехнического института (ВЭИ). Продолжая работать над проблемой устойчивости, С. А. Лебедев организует в ВЭИ группу, которая затем оформилась в лабораторию электрических сетей. Постепенно тематика лаборатории расширяется, и в круг ее интересов начинают попадать проблемы автоматического регулирования. Это привело к тому, что на базе этой лаборатории в 1936 г. был создан отдел автоматики, руководство которым поручается С. А. Лебедеву.

Мозаика в Институте точной механики и вычислительной техники имени С. А. Лебедева

Зарождение автоматики

В передвоенные годы Лебедев уже стал профессором и соавтором широко известной среди специалистов-электротехников монографии «Устойчивость параллельной работы электрических систем».

В это время проявилась еще одна примечательная черта всей дальнейшей научной работы ученого — обязательное сочетание теоретической проработки с конкретной практической реализацией. Тогда же Сергей Алексеевич активно инициировал работы по автоматизации научных исследований и математических расчетов. В 1936-1937 гг. в его научном отделе начались работы по созданию дифференциального анализатора. Уже тогда Лебедев задумывался над принципами создания цифровых вычислительных машин, в основе которых лежала бы двоичная система счисления (http://inf1.info/binarynotation). К сожалению, эти перспективные исследования были отложены в связи с началом войны, так как весь отдел автоматики под руководством ученого полностью переключился на оборонные разработки. Жена Сергея Алексеевича, Алиса Григорьевна, вспоминает, как в первые месяцы войны по вечерам, когда Москва погружалась в темноту, муж уходил в ванную комнату и там при свете газовой горелки писал непонятные ей единицы и нолики.

После войны Лебедева избирают действительным членом Академии Наук УССР, и он становится директором Института электротехники АН УССР, где он начинает руководить также лабораторией моделирования и вычислительной техники. И вся довольно многочисленная семья Сергея Алексеевича — его жена Алиса Григорьевна, сыновья Сергей и Яков (приемный сын), и дочери Наталья и Екатерина — в 1945 г. переезжает в Киев.

Как раз здесь с 1947 г. началось создание МЭСМ (малой электронной счетной машины, http://marsiada.ru/357/465/729/2482) — первой отечественной вычислительной машины. Первоначально МЭСМ задумывалась как макет или модель Большой электронной счетной машины (БЭСМ), первое время буква «М» в названии означала «модель». Работа над машиной носила исследовательский характер, в целях экспериментальной проверки принципов построения универсальных цифровых ЭВМ. После первых успехов и с целью удовлетворения обширных потребностей в вычислительной технике, было принято решение доделать макет до полноценной машины, способной решать реальные задачи.

Процесс разработки и запуска МЭСМ растянулся на несколько лет — от начала исследований в 1947 г. до регулярной эксплуатации с 1951 г.

МЭСМ работала в двоичной системе с трехадресной системой команд, причем программа вычислений хранилась в оперативной памяти. Машина Лебедева с параллельной обработкой слов представляла собой принципиально новое решение. Она была одной из первых в мире и первой на европейском континенте машиной с хранимой в памяти программой.

Основные этапы разработки и пуска первого отечественного компьютера

·      К концу 1949 г. — разработана архитектура машины, а также принципиальные схемы отдельных блоков.

·      В 1950 г. машина была смонтирована в двухэтажном здании бывшего монастыря в Феофании под Киевом.

·      6 ноября 1950 г. — выполнен пробный пуск машины, в ходе которого решалась задача: Y» + Y = 0; Y(0) = 0; Y(π) = 0.

·      4 января 1951 г. — решены первые задачи: вычисление суммы нечетного ряда факториала числа; возведение в степень. МЭСМ продемонстрирована специальной комиссии АН СССР.

·      25 декабря 1951 г. — после успешного проведения испытаний комиссия АН СССР начала регулярную эксплуатацию машины.

·      МЭСМ эксплуатировалась до 1957 г., после чего была передана в КПИ для учебных целей: «Машину разрезали на куски, организовали ряд стендов, а потом… выбросили» — вспоминал украинский академик Борис Малиновский, ветеран вычислительной техники в СССР и Украине (www.icfcst.kiev.ua/MUSEUM/Malinovsky_r.html).

Испытания МЭСМ в Феофании перед началом запуска

Быстрее, выше, лучше

В 1948 году в Москве создается Институт точной механики и вычислительной техники (ИТМ и ВТ), куда приглашают на работу Лебедева. И в 1950 году, когда основные работы по МЭСМ подходили к концу, Лебедев принимает это предложение и создает в институте специальную лабораторию для разработки БЭСМ—1, в которой и получили дальнейшее развитие идеи ученого по структурной реализации методов обработки информации.

В БЭСМ—1 было впервые применено постоянное запоминающее устройство на сменных перфокартах, что позволило решать задачи по мере готовности того или иного запоминающего устройства. Поэтому ее реальное использование началось уже с 1952 года с ОЗУ на электроакустических ртутных трубках. Правда, быстродействие ее было в десять раз ниже запланированного, но зато, помимо решения задач, появилась возможность получить первый опыт по эксплуатации и отладке программ.

Следует отметить, что БЭСМ—1 создавалась дважды: первый раз — с ОЗУ на электронно—акустических ртутных трубках со средним быстродействием 1 тыс. операций в секунду и второй раз — с ОЗУ на электронно—лучевых трубках с быстродействием около 10 тыс. операций в секунду. И оба раза она была успешно принята Государственной комиссией. Правда, в дальнейшем еще были испытания, когда на БЭСМ—1 проверялась оперативная память на ферритовых сердечниках, но этот вид памяти уже был окончательно внедрен на серийной машине БЭСМ—2. БЭСМ—1 была первой отечественной быстродействующей машиной (8—10 тыс. операций в секунду), самой производительной машиной в Европе и одной из лучших в мире. Первой задачей, решенной на БЭСМ—1 и имевшей большое народнохозяйственное значение, был расчет оптимального уклона скоса гидроканала. В программе решения этой задачи задавались параметры сыпучести грунта, глубины канала и некоторые другие.

Лабораторные испытания БЭСМ-1

В структуре БЭСМ—1 уже тогда были реализованы основные решения, характерные для современных вычислительных машин. Принцип ее работы был параллельного действия, что потребовало увеличения аппаратуры; и это было смелым по тем временам решением, например, одна триггерная ячейка содержала четыре электронные лампы, надежность которых была мала, срок службы составлял всего 500—1000 часов, а в БЭСМ—1 было более 50 тыс. таких ламп.

После БЭСМ—1 под руководством Лебедева были созданы и внедрены в производство еще две ламповые — БЭСМ—2 и М—20. Их характерной особенностью было то, что они разрабатывались в тесном контакте с промышленностью, особенно М—20. Специалисты завода и академического института вместе участвовали в создании машины. Этот принцип был хорош тем, что при этом улучшалось качество документации, т. к. в ней учитывались технологические возможности завода.

Вычислительная машина БЭСМ—2 сохранила систему команд и все основные параметры БЭСМ—1, но конструкция ее стала более технологичной и удобной для серийного выпуска. А вот в машине М—20 был сделан еще один новый шаг в развитии отечественной вычислительной техники — она обладала производительностью 20 тыс. операций в секунду за счет совмещения работы отдельных устройств и более быстрого выполнения арифметических операций.

Эра полупроводников

В шестидесятых годах советская промышленность начала массовый выпуск полупроводниковых приборов. Разработка полупроводниковых машин, которой руководил Лебедев, развивалась по двум основным направлениям. Первое — перевод наиболее совершенных ламповых машин на полупроводниковую базу с сохранением структуры и быстродействия, но с повышением надежности, уменьшением размеров и энергопотребления. Ламповая машина М—20 стала в полупроводниковом варианте БЭСМ—ЗМ, БЭСМ—4 и М—220.

Лаборатория для проведения финишных испытаний знаменитой БЭСМ-6

Второе направление развития полупроводниковых машин — это максимальное использование возможностей новой элементной базы с целью повышения производительности, надежности и совершенствования структуры машин. Яркий пример развития этого направления — БЭСМ—6, созданная под руководством Сергея Алексеевича. Трудно переоценить значение и влияние на развитие вычислительной техники разработки этой высокопроизводительной, оригинальной по архитектуре и структуре машины.

Макет БЭСМ—6 был запущен в опытную эксплуатацию в 1965 г., а уже в середине 1967 г. был предъявлен на испытания первый образец машины. Тогда же были изготовлены три серийных образца. БЭСМ—6 сдавалась вместе с необходимым математическим обеспечением, и государственная комиссия дала ей высокую оценку. Вычислительная машина БЭСМ—6 — универсальная машина с быстродействием миллион операций в секунду — могла обеспечить точность вычислений 12 десятичных знаков. Она содержала 60 тыс. транзисторов и 180 тыс. полупроводников—диодов.

С 1967 г. все крупные вычислительные центры страны стали оснащаться компьютерами БЭСМ—6. И даже через многие годы, в 1983 г., на заседании отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации Академии наук, академик Евгений Велихов сказал, что «создание БЭСМ—6 явилось одним из основных вкладов АН СССР в развитие советской индустрии. Даже сейчас подавляющее большинство крупных народно—хозяйственных задач и проектов разрабатывается с помощью БЭСМ—6 и ее модификаций».

Ученые тоже играли в игры! На Дне открытых дверей факультета вычислительной математики и кибернетики Московского государственного университета Владимир Пономарев демонстрирует игру «Калах» на экране терминала БЭСМ-6

В начале 70—х годов Сергей Алексеевич уже не мог руководить Институтом точной механики и вычислительной техники, в 1973 г. тяжелая болезнь вынудила его оставить пост директора. Но он продолжал работать дома. Суперкомпьютер «Эльбрус» — это последняя машина, принципиальные положения которой были разработаны академиком Лебедевым и его учениками. Он был ярым противником начавшегося в начале 70—х годов копирования американской системы IBM/360, которая в отечественном варианте стала называться ЕС ЭВМ (www.computer-museum.ru/histussr/1.htm).

Сергей Алексеевич Лебедев скончался 3 июня 1974 г., похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве. В память о нем Российская академия наук учредила премию имени С. А. Лебедева — за выдающиеся работы в области разработок вычислительных систем. А в 2002 г., в день столетия со дня рождения ученого, в Киеве был установлен памятник в его честь.

Памятник Сергею Лебедеву на территории Киевского политехнического института «КПИ», приуроченный к 100-летию со дня рождения ученого

Татьяна Фисенко

Robo User
Web-droid редактор

     

Читайте також

De Novo и IDC: рынок облачных решений Украины показывает рост

De Novo запустила облачное хранилище для государственных учреждений в Украине