Золотi вiхи розвитку iнформацiйних технологiй в Українi

Створення першого в континентальнiй Європi комп'ютера з програмою, яка зберiгається в пам'ятi

У груднi 1976 р. вiдбулося засiдання вченої ради Iнституту кiбернетики АН УРСР присвячене 25-рiччю введення в регулярну експлуатацiю першого у континентальнiй Європi комп'ютера - Малої електронної лiчильної машини ("МЭСМ"), створеного в Iнститутi електротехнiки АН УРСР пiд керiвництвом Сергiя Олексiйовича Лебедєва (1902 -1974).

У своєму виступi на засiданнi директор iнституту академiк В.М. Глушков так оцiнив його новаторське творче досягнення:

"Незалежно вiд зарубiжних учених С.О. Лебедєв розробив принципи побудови ЕОМ з програмою, яка зберiгається в оперативнiй пам'ятi. Пiд його керiвництвом створено першу в континентальнiй Європi ЕОМ, у стислi строки розв'язано важливi науково-технiчнi завдання, чим було закладено радянську школу програмування. Опис "МЭСМ" - перший у країнi пiдручник з обчислювальної технiки. "МЭСМ" стала прототипом Великої електронної лiчильної машини "БЭСМ". Лабораторiя С.О. Лебедєва - це органiзацiйний зародок Обчислювального центру - пiзнiше Iнституту кiбернетики АН УРСР".

Твердження В.М. Глушкова про те, що С.О. Лебедєв - незалежно вiд учених Заходу - розробив принципи побудови комп'ютера з програмою, яка зберiгається в пам'ятi, принципово важливий момент. Саме зберiгання програми в оперативнiй пам'ятi стало завершальним кроком у розвитку перших комп'ютерiв. На Заходi цей етап пов'язують з iм'ям Джона фон Неймана. Оскiльки висловлювання В.М. Глушкова пiдтверджено низкою архiвних документiв i спогадами людей, якi працювали з С.О. Лебедєвим, можна стверджувати, що поряд iз Джоном фон Нейманом С.О. Лебедєв є розробником принципу збереження програми в оперативнiй пам'ятi комп'ютера.

На засiданнi закритої вченої ради iнститутiв електротехнiки i теплоенергетики АН УРСР вiд 8 сiчня 1951 р. (протокол №1) С.О. Лебедєв, вiдповiдаючи на поставленi йому запитання пiсля доповiдi про "МЭСМ", сказав:

"У мене є данi по 18 машинах, розроблених американцями, цi данi мають характер реклами, без будь-яких вiдомостей, як машини побудованi", i далi: "Використовувати зарубiжний досвiд важко, оскiльки опублiкованi вiдомостi дуже скупi".

У короткiй записцi, надiсланiй в АН СРСР на початку 1957 р., С.О. Лебедєв констатує: "У 1948 -1949 рр. мною були розробленi основнi принципи побудови подiбних машин. Враховуючи їхнє виняткове значення для народного господарства, а також вiдсутнiсть в СРСР будь-якого досвiду їх побудови та експлуатацiї, я прийняв рiшення якнайшвидше створити малу електронну лiчильну машину, на якiй можна було б дослiджувати основнi принципи побудови, перевiрити методику розв'язання окремих задач i нагромадити експлуатацiйний досвiд".

Не випадково "МЭСМ" спочатку розшифровувалася як "Модель електронної лiчильної машини", i лише пiзнiше слово "Модель" було замiнено на слово "Мала".

У згаданому вище протоколi С.О. Лебедєв вiдзначив: "За даними зарубiжної лiтератури, проектування i створення машини триває 5 -10 рокiв, ми маємо намiр побудувати машину за 2 роки".

Неймовiрно, але вченому вдалося реалiзувати цей проект за такий короткий строк. Роботи було розпочато в 1948 р., а вже наприкiнцi 1950-го запрацював макет "МЭСМ". У 1951 р. "МЭСМ" здали для регулярної експлуатацiї. На нiй, єдинiй на той час машинi такого класу, протягом 1952 р. розв'язувалися найважливiшi задачi: фрагменти розрахункiв термоядерних процесiв, космiчних польотiв i ракетної технiки, дальнiх лiнiй електропередачi тощо.

Досвiд створення та експлуатацiї "МЭСМ" дав змогу С.О. Лебедєву за короткий час (наступнi два роки!) створити Велику електронну лiчильну машину - "БЭСМ".

У статтi "Бiля колиски першої ЕОМ" С.О. Лебедєв назвав "МЭСМ" "первiстком радянської обчислювальної технiки". "БЭСМ" Сергiй Олексiйович характеризував так: "Коли машина була створена, вона нiчим не поступалася новiтнiм американським зразкам i являла собою справжнє торжество iдей її творцiв".

Основнi принципи побудови "МЭСМ" мiстяться у книзi (ранiше секретнiй) "Мала електронна лiчильна машина" (автори С.О. Лебедєв, Л.Н. Дашевський, К.О. Шкабара, 1952 р.). Ось цi принципи: 1. В машинi використовується двiйкова система числення. 2. До складу машини входять п'ять пристроїв - арифметичний, пам'ятi, керування, вводу та виводу. 3. Програма обчислень кодується i зберiгається в пам'ятi так само, як i числа. 4. Обчислення здiйснюються автоматично на основi програми, яка зберiгається в пам'ятi машини. 5. Крiм арифметичних, машина виконує логiчнi операцiї - порiвняння, умовного та безумовного переходiв. 6. Пам'ять будується за iєрархiчним принципом. 7. Для обчислень використовуються числовi методи розв'язання задач.

У 1956 р. на конференцiї у Дармштадтi доповiдь С.О. Лебедєва про "БЭСМ" викликала сенсацiю: мало кому вiдома за межами СРСР машина була визнана найбiльш швидкодiючою у Європi.

Судячи зi спогадiв сучасникiв, задум створити цифрову обчислювальну машину виник у вченого ще до переїзду з Москви до Києва.

Професор А.В. Нетушил, який закiнчив Московський енергетичний iнститут за кiлька рокiв до вiйни, згадує: "Результатом моїх дослiджень стала кандидатська дисертацiя на тему: "Аналiз тригерних елементiв швидкодiючих лiчильникiв iмпульсiв". Як вiдомо, електроннi тригери стали пiзнiше основними елементами цифрової обчислювальної технiки. Вiд самого початку цiєї роботи в 1939 р. i до захисту С.О. Лебедєв з увагою i схваленням ставився до моїх дослiджень. Вiн погодився бути опонентом з дисертацiї, захист якої вiдбувся наприкiнцi 1945 р. На той час ще нiхто не пiдозрював, що С.О. Лебедєв виношує iдеї створення цифрових обчислювальних машин".

Дружина вченого А.Г. Лебедєва розповiдала, як восени 1941 р., коли Москва поринала у темряву через нальоти фашистської авiацiї, чоловiк надовго зачинявся у ваннiй кiмнатi, де можна було без побоювання вмикати свiтло, i годинами писав у товстому зошитi незрозумiлi їй кружечки i рисочки (нулi та одиницi, якi використовуються у двiйковiй системi числення).

Заступник С.О. Лебедєва по лабораторiї, де створювалася "БЭСМ", доктор технiчних наук В.В. Бардиж свiдчить, що мав з учнем розмову, пiд час якої Сергiй Олексiйович сказав, що якби не вiйна, то роботу зi створення цифрового комп'ютера вiн розпочав би значно ранiше.

Нагадаємо, що в 1939 -1947 роках жодних публiкацiй про двiйкову систему числення, методику арифметичних операцiй з двiйковими числами i структуру комп'ютера ще не було. У вiдомих на той час релейнiй обчислювальнiй машинi "Марк 1" (США, 1944 р.), електроннiй обчислювальнiй машинi "ЕНIАК" (США, 1946 р.) використовувалися десятковi системи числення. Саме у довоєннi i першi повоєннi роки С.О. Лебедєв розробив методику операцiй стосовно двiйкової системи числення, структуру та архiтектуру "МЭСМ". Створення її було дуже не простим завданням, з яким учений блискуче впорався.

Iнтерес С.О. Лебедєва до цифрової обчислювальної технiки не був випадковим. Вiн стимулювався тим, що першi двадцять рокiв своєї творчої дiяльностi (до 1946 р.), працюючи в галузi енергетики, вчений постiйно стикався з необхiднiстю складних розрахункiв i намагався автоматизувати їх на базi засобiв аналогової обчислювальної технiки, в чому досяг чималих успiхiв, але переконався в обмежених можливостях цього напряму технiки.

Сучасники С.О. Лебедєва - пiонери комп'ютерної технiки за рубежем

Поява наприкiнцi 40-х рокiв ХХ ст. електронної обчислювальної машини (ЕОМ) з динамiчно змiнюваною пам'яттю була завершальним i дуже важливим кроком у розвитку цифрової обчислювальної технiки. До цього досягнення причетнi у свiтi лише кiлька вчених: у США - Джон фон Нейман, угорець за походженням (1903 -1957), Джон Мочлi (1907 -1980) i Преспер Еккерт (нар. 1919), у Великобританiї - Алан Тьюринг (1912 -1954), Том Кiлбурн (нар. 1921) i Морiс Уiлкс (нар. 1913), в СРСР - Сергiй Лебедєв (1902 -1974).

Кожен з них зробив свiй внесок у створення перших ЕОМ i становлення iнформацiйних технологiй. Алан Тьюринг ще в 1934 р. у статтi "Про зчисленнi числа" довiв можливiсть обчислення чисто механiчним шляхом будь-якого алгоритму, який має розв'язок. Запропонована ним з цiєю метою гiпотетична унiверсальна машина, що отримала назву "машина Тьюринга", могла запам'ятовувати послiдовнiсть дiй пiд час виконання алгоритму.

Джон Мочлi i Преспер Еккерт у 1946 р. створили ЕОМ "ЕНIАК", що керувалася програмою, команди якої встановлювалися за допомогою механiчних перемикачiв, та це потребувало дуже багато часу й обмежувало автоматизацiю обчислень. Зрозумiвши це, вченi пiд час проектування наступної ЕОМ "ЕДВАК" передбачили зберiгання програми в оперативнiй пам'ятi. На етапi завершення робiт з "ЕНIАК" i проектування "ЕДВАК" з ними почав спiвпрацювати вiдомий учений Джон фон Нейман, який на той час брав участь у проектi зi створення атомної бомби i був зацiкавлений у розробцi ефективної обчислювальної технiки для виконання своїх розрахункiв.

Блискуче освiчений учений, видатний математик зумiв узагальнити досвiд, отриманий у ходi розробки машин, i виклав його у виглядi основних принципiв побудови ЕОМ у звiтi, складеному в 1946 р. разом з Г. Голдстайном i А. Берксом. Цi принципи були застосованi для побудови ЕОМ "IАК" пiд керiвництвом фон Неймана. Матерiали звiту не друкувалися у вiдкритiй пресi до кiнця 50-х рокiв, але їх передали ряду фiрм США та Великобританiї. Популярнiсть фон Неймана як видатного вченого вiдiграла свою роль - викладенi ним принципи i структура ЕОМ отримали назву нейманiвських, хоча їхнiми спiвавторами були також Мочлi та Еккерт, а С.О. Лебедєв незалежно вiд цих учених реалiзував такi ж принципи у "МЭСМ". На той час "МЭСМ" залишалася засекреченою i блискуче досягнення С.О. Лебедєва не було вiдоме захiдним ученим. Слiд зазначити, що ЕОМ "IАК", створена пiд керiвництвом фон Неймана, почала працювати через рiк пiсля появи "МЭСМ".

Вченi унiверситету в Манчестерi Фредерiк Вiльямс i Том Кiлбурн у 1948 р. створили примiтивну ЕОМ пiд назвою "Бебi" (дитина). Для запису даних i програми розв'язання задачi вони використали електронно-променеву трубку i першими довели можливiсть зберiгати числа та програми у загальнiй пам'ятi машини. Через рiк Морiс Уiлкс, який працював в унiверситетi в Кембриджi i прослухав у 1946 р. лекцiї Мочлi та Еккерта, зумiв випередити своїх учителiв: у 1949 р. вiн створив першу в свiтi ЕОМ "ЕДСАК" з динамiчно змiнюваною пам'яттю, здатну, на вiдмiну вiд "Бебi", розв'язувати не лише тестовi задачi.

Про те що було зроблено С.О. Лебедєвим у тi роки, сказано вище.

Подальша творча доля "чудової шiстки" склалася по-рiзному. Алан Тьюринг у роки Другої свiтової вiйни брав участь у створеннi ЕОМ "Колосс", призначеної для розшифрування радiограм нiмецького вермахту. "Не Тьюринг, звiсно, виграв вiйну, але без нього ми могли б її програти", - пiдкреслив один з його соратникiв по створенню машини. Рання смерть не дала можливостi цьому генiальному вченому повною мiрою реалiзувати свої намiри.

Долю Тьюринга роздiлив фон Нейман: вiн помер на 54-му роцi життя, так i не побачивши другу, спроектовану пiд його керiвництвом ЕОМ, названу на його честь "Джонiак".

Джон Мочлi i Проспер Еккерт продовжили роботи над створенням ЕОМ. У 1951 р. їм вдалося розробити першу в США серiйну ЕОМ "УНIВАК", а в 1952 р. - завершити роботи з "ЕДВАК". Згодом вони стали керiвниками заснованих ними комп'ютерних фiрм.

Том Кiлбурн i Морiс Уiлкс досягли блискучих успiхiв у своїй подальшiй науковiй дiяльностi. У 1953 р. запрацював макет першої у свiтi ЕОМ на точкових транзисторах, розробленої Кiлбурном. Робота була завершена в 1955 р. У машинi використовувалися 200 транзисторiв i 1300 германiєвих дiодiв. У 60-i роки ХХ ст. пiд керiвництвом Тома Кiлбурна була створена досить досконала ЕОМ "АТЛАС" на транзисторах. Використання у нiй вiртуальної пам'ятi i мультипрограмної роботи мали великий резонанс серед розробникiв ЕОМ.

Морiс Уiлкс став визначним ученим. Пiд його керiвництвом була створена ще одна лампова ЕОМ "ЕДСАК-2" з мiкропрограмним керуванням, уперше запропонованим вченим у 1951 р. У подальшому вiн працював у галузi програмування, автоматизацiї проектування комп'ютерiв, заклав основи мультипрограмної роботи ЕОМ, консультував багато проектiв i отримав свiтове визнання як видатний учений сучасностi. Сьогоднi 90-лiтнiй Морiс Уiлкс - почесний професор унiверситету в Кембриджi i консультант однiєї з найбiльших американських фiрм (IТТ). Президiя НАН України присвоїла йому звання почесного доктора НАН України (1998).

Становлення вiтчизняного комп'ютеробудування

Навiть на фонi цих видатних досягнень захiдних учених результати наукової дiяльностi С.О. Лебедєва в галузi комп'ютеробудування у наступнi двадцять рокiв (пiсля створення "МЭСМ" i "БЭСМ") вражають своїми масштабами. Пiд його керiвництвом i за безпосередньою участю було створено ще 18 (!) ЕОМ, причому 15 з них випускалися великими серiями. I це за iснуючої технологiчної вiдсталостi СРСР (тодi ще невеликої). Не випадково учень Сергiя Олексiйовича академiк В.А. Мельников пiдкреслював: "Генiальнiсть С.О. Лебедєва полягала саме в тому, що вiн визначав мету з урахуванням перспективи розвитку структури майбутньої машини, вмiв правильно обрати засоби для її реалiзацiї вiдповiдно до можливостей вiтчизняної промисловостi" (журнал "УСиМ". -1976. -№6). Пiд керiвництвом С.О. Лебедєва були розробленi суперЕОМ для обчислювальних центрiв, ЕОМ для протиракетних систем i протилiтакової ракетної зброї.

Дiяльнiсть ученого почалася з лампових ЕОМ, машин, якi виконували десятки тисяч операцiй. На той час це були суперЕОМ. Створенi в 1958 i 1959 роках ЕОМ "М40" i "М50" виявилися найбiльш швидкодiючими в свiтi. З появою напiвпровiдникових i магнiтних елементiв Сергiй Олексiйович перейшов до розробки суперЕОМ другого поколiння. Створена в 1967 р. "БЭСМ-6" з продуктивнiстю мiльйон операцiй на секунду випускалася 17 рокiв. Нею були оснащенi кращi обчислювальнi центри СРСР. "БЭСМ-6" посiла гiдне мiсце у свiтовому комп'ютеробудуваннi: недарма Лондонський музей науки в 1972 р. придбав машину, щоб зберегти її для iсторiї. Завершенням яскравої наукової дiяльностi С.О. Лебедєва стало створення суперЕОМ на iнтегральних схемах продуктивнiстю мiльйони операцiй на секунду. Двi з них пiсля модернiзацiї досi використовуються в системах протиракетної i протилiтакової оборони. Кожна ЕОМ була новим словом в обчислювальнiй технiцi - бiльш продуктивна, бiльш надiйна i зручна в експлуатацiї. Головним принципом побудови всiх машин стало розпаралелювання обчислювального процесу. У "МЭСМ" i "БЭСМ" з цiєю метою використовувалися арифметичнi пристрої паралельної дiї. У "М20", "М40", "М50" додалася можливiсть роботи зовнiшнiх пристроїв паралельно з процесором. У "БЭСМ-6" з'явився конвеєрний (або "водопровiдний", як назвав його Лебедєв) спосiб виконання обчислень. У наступних ЕОМ використовувалася багатопроцесорнiсть й iншi вдосконалення. Всi машини, розробленi пiд керiвництвом С.О. Лебедєва, випускалися промисловiстю СРСР великими серiями.

Новаторська творча дiяльнiсть вченого сприяла створенню потужної комп'ютерної промисловостi, а керований ним Iнститут точної механiки та обчислювальної технiки АН СРСР став провiдним у країнi. У 50-70-i роки ХХ ст. за рiвнем своїх досягнень вiн не поступався вiдомiй американськiй фiрмi "IBM".

Характеризуючи науковi здобутки С.О. Лебедєва, президент НАН України академiк Б.Є. Патон пiдкреслив:

"Ми завжди будемо пишатися тим, що саме в Академiї наук України, у нашому рiдному Києвi, розкрився таланта С.О. Лебедєва як видатного вченого в галузi обчислювальної технiки i математики, а також найбiльших автоматизованих систем. Вiн започаткував створення в Києвi вiдомої школи в галузi iнформатики. Його естафету пiдхопив В.М. Глушков. I тепер у нас плiдно працює Iнститут кiбернетики iменi В. М. Глушкова АН України - одна iз найбiльших у свiтi установ цього профiлю.

Чудовою рисою С.О. Лебедєва була його турбота про молодь, довiра до неї. Молодим вiн доручав розв'язання найскладнiших задач. Цьому сприяв неабиякий педагогiчний талант Сергiя Олексiйовича. Багато його учнiв стали видатними вченими i розвивають свої науковi школи.

Усе життя С.О. Лебедєва - це героїчний приклад служiння науцi, своєму народовi. Вiн завжди прагнув поєднувати найвищу науку з практикою, з iнженерними завданнями.

Вiн жив i працював у перiод бурхливого розвитку електронiки, обчислювальної технiки, ракетобудування, освоєння космосу та атомної енергiї. Будучи патрiотом своєї країни, Сергiй Олексiйович брав участь у найбiльших проектах I.В. Курчатова, С.П. Корольова, М.В. Келдиша, якi забезпечили створення надiйного щита Батькiвщини. В усiх цих роботах особлива роль належала електронним обчислювальним машинам, створеним С.О. Лебедєвим.

Його видатнi працi назавжди ввiйдуть до скарбницi свiтової науки i технiки, а його iм'я стоятиме поряд з iменами цих великих учених".

Виняткова скромнiсть С.О. Лебедєва, секретнiсть значної частини його робiт призвели до того, що в захiдних країнах про генiального вченого мало що вiдомо: до кiнця 90-х рокiв ХХ ст. змiстовних публiкацiй там практично не було. У книзi американського iсторика Джона Лi "Комп'ютернi пiонери" (1995), де вмiщено понад 200 бiографiй учених, iменi С.О. Лебедєва не знайти.

Лише у 95-у рiчницю вiд дня народження С.О. Лебедєва його заслуги визнали i за кордоном. Як пiонер обчислювальної технiки вiн був вiдзначений медаллю Мiжнародного комп'ютерного товариства з написом: "Сергiй Олексiйович Лебедєв. 1902 -1974. Розробник i конструктор першого комп'ютера в Радянському Союзi. Засновник радянського комп'ютеробудування".

Iлюстрацiї   ›››