48032 (Первая советская электронно-счетная машина С.А. Лебедева)

Научный подвиг С.А. Лебедева

Любому значительному научному открытию предшествуют годы неустанного поиска и труда. По окончании МВТУ им. Баумана в 1928 году, Сергей Алексеевич посвятил себя работе в области электротехники. Результаты его работ были использованы при вводе в эксплуатацию первых отечественных электростанций и высоковольтных линий передач. Уже в 1939 году С.А. Лебедев, минуя кандидатскую, защитил докторскую диссертацию по теории искусственной устойчивости энергосистем.

После нападения Германии на Советский Союз будущий академик записался добровольцем в ополчение, но из-за стратегической важности выполняемых работ, на фронт его не отпустили. Лебедев продолжил исследования и во время войны разработал самонаводящуюся на излучающие или отражающие излучение цели торпеду, а также систему автоматического самонаведения на цель авиационной торпеды и систему стабилизации танкового орудия при прицеливании.

Создание таких систем требовало проведения колоссального объема вычислений. Именно это обстоятельство привело ученого к пониманию необходимости автоматизации вычислительных процессов. В 1945 году С. А. Лебедев создает первую аналоговую вычислительную машину для решения системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Сергей Алексеевич обладал по-настоящему большой смелостью и верил в свои силы. В 45 лет, будучи уже известным ученым, он занялся совершенно новым направлением созданием вычислительной техники

Увлеченность Сергея Алексеевича новым делом была такой всепоглощающей, что когда в 1948 году его пригласили выступить на Парижской международной конференции по большим электроэнергетическим системам, он, подготовив доклад «Искусственная устойчивость синхронных машин», доверил прочитать этот труд другому человеку. А сам на конференцию не поехал - настолько погрузился в разработку принципов действия электронной счетной машины.

Как известно, за рубежом принципы компьютеростроения и электронного счета разработал фон Нейман, классическая архитектура компьютера так и называется «фон Неймановская». Научный подвиг Лебедева заключается в том, что в условиях информационной замкнутости тех лет Сергей Алексеевич пришел к тем же выводам, что и фон Нейман, но на полгода раньше.

Разработанные теоретические выкладки позволили Сергею Алексеевичу перейти к практической работе. Первым значимым результатом стала Малая электронная счетная машина (МЭСМ), которая в 1951 году была принята комиссией в эксплуатацию, а в 1952 году на ней уже решались важные научно-технические задачи из области термоядерных процессов, космических полетов, ракетной техники, дальних линий передач и проч. В Киеве, в Национальной академии наук Украины, где создавалась МЭСМ, сохранилась конструкторская документация и папки с материалами о первой отечественной ЭВМ, большая часть из которых составлена С.А.Лебедевым. Чьей-то рукой более 50 лет назад на них было написано: «Хранить вечно».

Рис. Папка с материалами о первой отечественной ЭВМ

Рис. Структурная схема разработки БЭСМ

Рис. БЭСМ-6

Рис. Медаль «Computer Pioneer Award» за выдающиеся новаторские работы в области создания вычислительной техники

Параллельно с завершающим этапом работ над МЭСМ в 1950 году была начата разработка первой Большой (впоследствии переименованной в Быстродействующую) Электронно-счетной машины. Разработка БЭСМ велась уже в Москве, в лаборатории ИТМиВТ, которую возглавил С.А. Лебедев. И здесь проявился его научный талант как конструктора-практика.

В те годы не было собственной элементной базы, необходимых конструкций под вычислительные блоки, охладительных систем. Приходилось самим изготавливать шасси и стенды, сверлить и клепать, монтировать и отлаживать различные варианты триггеров, счетчиков сумматоров, проверять их на надежность в работе.

Сергей Алексеевич всегда был в центре этих работ, часто с паяльником в руках перепаивал схемы, внося в них необходимые изменения, исправлял найденные неполадки. Он безошибочно находил вышедшие из строя радиолампы и детали. После насыщенного, трудового дня С. А. Лебедев до 3-4 часов ночи просиживал за пультом или осциллографом, отлаживая машину.

Напряженная интеллектуальная работа и перегруженный график, тем не менее, не мешали ученому в любой ситуации сохранять спокойствие и рассудительность. Когда в институте случился локальный пожар на первом этаже, где располагалась уже собранная и подготовленная к госиспытаниям БЭСМ, Сергей Алексеевич, не теряя ни секунды, решительно произнес: «Выключайте все электричество». Машина не пострадала. Возможно, решительность ее создателя и спасла тот первый экземпляр легендарной ЭВМ.

У С. А. Лебедева талант ученого-исследователя совмещался с замечательными способностями организатора и вдохновителя работ. Он умел подобрать сильную команду, увлечь ее работой и сконцентрировать все усилия для решения общей задачи. В 50-е годы, когда у измученной войной страны не хватало научных кадров, Лебедев сделал ставку на молодежь - и не ошибся. Он собрал вокруг себя талантливых студентов – дипломников и выпускников МГТУ, МИФИ, МФТИ. Для учеников С.А. Лебедева разработка БЭСМ стала стартом научной деятельности, впоследствии многие из них стали известными учеными, академиками.

В музее ИТМиВТ сохранилась половинка тетрадного листа из рукописи Сергея Алексеевича - на ней подробно изложена структурная схема и календарный план разработки БЭСМ. Удивительно, что вся машина, в реальности занимавшая 100 кв. м, уместилась на небольшом листке бумаги. Но для этого потребовалось огромное напряжение интеллектуальных и физических сил - обоснование и теоретические выкладки по БЭСМ заняли у Лебедева десятки толстых тетрадей.

В итоге колоссальный труд был вознагражден победой - задуманная ЭВМ была создана. Первый запуск БЭСМ состоялся осенью 1952 года, а госиспытания она прошла в 1953 году. В том же году Лебедев стал директором Института точной механики и вычислительной техники и действительным членом АН СССР по Отделению физико-математических наук. Он стал первым академиком по специальности «счетные устройства».

Знаменательный факт истории - представленный С. А. Лебедевым в октябре 1955 года в Дармштадте (ФРГ) на Международной конференции по электронным счетным машинам доклад о наших достижениях произвел сенсацию - БЭСМ была признана самой быстродействующей машиной в Европе. Ее быстродействие оказалось рекордным - 8 000 оп/с.

Ученик Сергея Алексеевича академик В.А. Мельников в своих воспоминаниях подчеркивает: «Гениальность С.А. Лебедева состояла именно в том, что он ставил цель с учетом перспективы развития структуры будущей машины, умел правильно выбрать средства для ее реализации применительно к возможностям отечественной промышленности».

После триумфальной победы БЭСМ, под руководством Лебедева сразу начались работы над следующей версией ЭВМ, с улучшенными характеристиками: повышенным быстродействием, большей памятью, увеличенным временем устойчивой работы. Так появились следующие версии семейства БЭСМ - БЭСМ-2, БЭСМ-3М, БЭСМ-4. Эти машины уже выпускались серийно на Заводе Счетно-аналитических машин ЗСАММ, сначала по несколько десятков экземпляров – затем сотнями.

Лучшей в серии БЭСМ по праву стала знаменитая БЭСМ-6 - первый в мире серийный «миллионник» (1 млн. оп/с). Главный конструктор реализовал в ней множество революционных для того времени решений, благодаря чему машина пережила три поколения вычислительной техники и выпускалась 17 лет. За это время было произведено около 450 машин, что является абсолютным рекордом для ЭВМ класса «суперкомпьютер». До настоящего времени сохранился последний экземпляр БЭСМ-6, работающий под Санкт-Петербургом в Учебном центре Военно-морского флота.

Разработка БЭСМ-6 - это яркий пример свойственного школе С.А. Лебедева творческого подхода к созданию ЭВМ, учитывающего все возможности технической базы, математического моделирования структурных решений, а также производства для достижения наилучших характеристик машины. Не стоит забывать, что производство вычислительных машин БЭСМ создало реальные условия для появления нескольких отечественных школ по разработке программного обеспечения для этих оригинальных по своей архитектуре ЭВМ.

Велика роль ученого и в области разработки математического обеспечения ЭВМ. Сергей Алексеевич Лебедев одним из первых понял значение системного программирования и важность сотрудничества программистов-математиков и инженеров по созданию вычислительных систем, включающих как неотъемлемую часть программное обеспечение. По его инициативе в ИТМиВТ была организована лаборатория математического обеспечения, выполнявшая разработку системного ПО для всех систем, создававшихся в институте.

Творческой энергии Сергея Алексеевича хватало на ведение как научных проектов, так и специализированных, предназначенных для оборонных целей. Для укрепления стратегического паритета государства в ИТМиВТ была разработана линейка ЭВМ М-20, М-40, 5Э92, на базе которых построили первую систему Противоракетной обороны ПРО Москвы.

В марте 1961 года прошли успешные государственные испытания первого противоракетного комплекса - неоднократно удавалось сбить реальную баллистическую боеголовку объемом 0,5 куб.м практически прямым попаданием. По словам очевидцев, во время первых испытаний произошла заминка, ставшая, наверное, одним из самых драматических моментов в жизни С.А. Лебедева и участвовавших в испытаниях сотрудников. Цель была запущена, ее вели все локаторы. Программист нажимает кнопку, отметка цели на экране. Следом пуск противоракеты, ее полет должен был продлиться 3 минуты, и тут происходит сбой в ЭВМ.

Однако за две минуты неисправность устраняется силами сотрудника ИТМиВТ Андрея Михайловича Степанова, и противоракета, наведенная с помощью вычислительной сети, сбивает баллистическую ракету. На экране ЭВМ высвечивается надпись: «Подрыв цели». На следующий день данные кинофоторегистрации подтвердили: головная часть баллистической ракеты развалилась на куски.

Еще один интересный факт: первую компьютерную сеть создал Лебедев на полигоне Сары-Шаган в 1956 году, как раз при испытаниях комплекса ПРО. Американцы как-то узнали об этом и начали работу над созданием сети, ставшей впоследствии «всемирной паутиной» - интернетом.

На базе БЭСМ-6 был создан многомашинный вычислительный комплекс АС-6, который в течение 15 лет использовался в центрах управления полетами космических аппаратов для обработки информации в реальном времени. Так в 1975 году при совместном полете космических кораблей «Союз» и «Аполлон» наш АС-6, обрабатывая информацию, обсчитывал данные по траектории полета за 1 минуту, в то время как у американской стороны такой расчет занимал полчаса.

Ни один из типов машин С.А. Лебедева не являлся копией какой-либо иностранной ЭВМ, все создавалось на собственной научной базе, с применением оригинальных подходов к решению теоретических и прикладных задач. И в этом проявление высоких интеллектуальных способностей действительно выдающегося русского ученого и его научный подвиг.

Скромный человек и сильный руководитель

Сергей Алексеевич был человеком скромным и даже немного застенчивым. Он всегда умел находить общий язык со своими молодыми коллегами, а они относились к нему с большим и искренним уважением. В нем сочетались душевная доброта и доверие к людям, высокая принципиальность и требовательность. Он редко повышал на кого-нибудь голос. Если же его поручение вовремя не выполнялось, забирал его и делал задание сам. Такое «наказание» запоминалось лучше любых строгих выговоров.

Личный пример у С.А. Лебедева был главным принципом воспитания. В ИТМиВТ долго вспоминали такой случай. Для завершения проекта БЭСМ оставалось очень мало времени, но были еще недоделки. Кто-то сказал: «Не успеем, мало дней осталось». Сергей Алексеевич ответил: «Успеем, есть еще ночи, ночью хорошо работать - никто не мешает». Он работал, бывало, по трое суток, не покидая рабочего места, забывая об усталости, и своим примером увлекал других.