Потомок донских казаков, разработавший первый в мире проект цифрового государства, создатель первого ПК и АСУ – Виктор Глушков. Талантливый математик и кибернетик родился 24 августа 1923 году. В честь 100-летия годовщины рождения ученого, расскажу о его судьбе и личном вкладе в развитие советской и мировой науки.
Работа этого блистательного кибернетика была так плодотворна, что рассказать в полном объеме о всех его задумках, проектах и теориях в рамках одной статьи не получится, но возможно, этот материал станет для вас стимулом для более глубокого изучения идей и изобретений Виктора Глушкова.
Детство и юность
1923 год, до высоких званий и ученых степеней Виктору было еще далеко. Впереди беззаботное детство в Ростовской области. Рядом любящие родители – отец Михаил Глушков, горный инженер, и мать – Вера Глушкова, бухгалтер, депутат городского совета.
Виктор рано начал читать, удивлял знакомых феноменальной памятью и проявлял неподдельный интерес к радиоэлектронике, математике, физике и даже астрономии. В этом, конечно, была большая заслуга образованных и увлеченных воспитанием сына родителей. В 5 классе Виктор сам смастерил радиоприёмник и придумал для него схемы. Он рано понял, что будет всерьёз заниматься математикой и по окончании школы хотел учиться в Москве, но серьезные коррективы в жизнь и судьбу будущего ученого внесла война.
На фронт Виктора не взяли, виной тому крайне плохое зрение. Он с матерью остался в оккупированном городе и участвовал в подпольной борьбе. Эта борьба имела страшные последствия, мать Виктора, по донесению, расстреляли немцы, эту трагедию он переживал очень тяжело, а нахождение на оккупированной территории, по некоторым свидетельствам, не позволило поступить в московский вуз.
Война на исходе и Глушков становится студентом теплотехнического факультета Новочеркасского индустриального института. Так начался его путь в большую науку и не только. В этом учебном заведении Глушков знакомится со своей будущей женой Валентиной.
Из воспоминаний В. Глушкова
«Знаю, что всё время буду посвящать науке. Следовательно, мне нужна жена, которая возьмет на себя заботы о доме. Если ты, Валя, на это согласна, выходи за меня замуж».
Вот так прозаически прозвучали слова предложения руки и сердца. Валентина отвечает согласием. Их брак продлится больше 35 лет, а дочери продолжат начатое отцом дело, будут заниматься математикой и кибернетикой.
Проблема Гильберта
На одном институте Глушков не остановился и поступил еще в Ростовский университет – это стало стартом блестящей научной карьеры. Первое серьёзное достижение началось c увлечения топологической алгеброй.
Над решением пятой обобщенной проблемы Гильберта светлые умы человечества бились уже не первый год, сформированная немецким математиком в 1900 г. она долго, оставалась без решения. Пятая проблема Гильберта относится к теории топологических групп преобразований и групп Ли, к 50-м годам частные задачи уже имели ответы, но решенной полностью она не была.
Упрямому студенту Виктору Глушкову потребовалось три года, чтобы решить эту задачу, но усилия того стоили, эта работа легла в основу докторской диссертации В. М. Глушкова на тему: «Топологические локально-нильпотентные группы», которую он защитил в 1955 г, а также ввела его в число ученых с мировым именем. Но как бы ни был значим этот первый успех, все же больший фурор произвел его проект о цифровом государстве.
Проект «Общегосударственная автоматизированная система учёта и обработки информации» (ОГАС)
В 60-х годах 20 века Глушков всерьез заговорил об автоматизации и больших данных. Идея была амбициозная и свежая. Проект должен был решить множество проблем, связанных с управлением хозяйством огромной страны, а также обеспечением ее безопасности. Ученый математически доказал, что в скором времени плановое ведение хозяйства не сможет угнаться за необходимыми темпами развития экономики и тут пытливый ум ученого начал искать пути решения проблемы. И нашел – автоматизация.
Разработка проекта ОГАС началась в 1963 году. Учены были уверены, что ЭВМ, объединенные в сети, смогут эффективно осуществлять экономическое планирование и даже управлять различными процессами на основе большого количества данных, стекающихся в центры управления информацией. Идея показалась правительству здравой и перспективной.
Группа ученых и чиновников должна была разработать и представить правительству предложения по созданию в стране Единой государственной сети вычислительных центров (ЕГСВЦ). Планировалось, что сеть будет иметь трехуровневую структуру.
Первый уровень – вычислительные центры (ВЦ) и пункты сбора информации на предприятиях и организациях.
Второй – опорные ВЦ, расположенные в крупных промышленных городах.
Третий – головной центр в Москве, который бы вел оперативное руководство всей сетью и непосредственно обслуживал высшие правительственные органы.
Ученые предлагали подчинить сеть ВЦ специально созданному госкомитету при Совете Министров СССР, но не всех такие предложения устраивали и вот почему.
Исследователи отмечают, что ведомство, которое распоряжалось бы ОГАС, могло стать центральным органом управления страной. Началась борьба за потенциальную возможность неограниченной власти. Эта борьба по мнению многих и стала причиной того, что проект лег под сукно. Но это лишь одно из простых, а потому, так любимых многими объяснений. Доля правды в нем есть, но вот какая, понять сложно. Исчерпывающе объяснить причины, по которым проект так и не был реализован невозможно, поскольку большинство документов по его обсуждению все еще засекречены. С уверенностью можно сказать, что над проектом всерьез работали, у него были как поклонники, так и те, кто выступал с обоснованной критикой. Финальный вариант был представлен лишь в 80-е годы, но цена его была значительно выше первоначально запланированной, он претерпел ряд существенных изменений, да и время было уже совсем другое. Также определенно ясно и то, что ученые смогли создать, во всяком случае на бумаге, систему, которая за счет автоматизации и механизации процессов сбора и обработки информации высвободила бы большое количество специалистов (бухгалтеров, финансистов, статистов), органов планирования и управления, по некоторым данным, до 1 миллиона человек. Но реализовать ее в жизни так и не удалось.
Если хотите подробнее разобраться в вопросе – рекомендую прочитать эту статью.
Что интересно, в США тоже были планы по созданию сети вычислительных центров. В начале 1960-х гг. американцы начали работу над задачей. Были подготовлены проекты ВЦ (вычислительных центров), правда тут дело пошло несколько иначе, в США этим проектом заинтересовалось оборонное ведомство и по его заказу ученые стали строить сеть для надежного обмена информацией между компьютерами ряда крупных университетов, государственных ведомств и объектов обороны. Так появилась сеть ARPANET, она то и стала прообразом сети Интернет, но это уже совсем другая история.
Еще один материал, который можно изучить для лучшего понимания темы.
АСУ
Почти параллельно с работой над ОГАС велась и работа по созданию автоматизированных систем управления (АСУ). Это была все та же дерзкая попытка автоматизировать трудные процессы, сделать их более быстрыми и эффективными. У истоков разработки АСУ стояли: А.И. Китов, А.А. Ляпунов, А.И. Берг и В.М. Глушков. Проекты Виктора Глушкова и его школы охватывали широкий круг областей применения: автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП); системы автоматизации научных исследований и испытаний сложных промышленных объектов; автоматизированные системы организационного управления промышленными предприятиями (АСУП).
В. М. Глушков вместе со своими учениками разрабатывал теории математических, программных и специальных технических средств для управления технологическими процессами в микроэлектронике, металлургии, химической промышленности, судостроении. В 1967 г. его команда сдала в эксплуатацию первая в стране АСУ для предприятия с массовым характером производства - АСУ «Львов». Она решала задачи оперативного планирования и диспетчеризации производства, его материально-технического обеспечения, автоматизации учета и отчетности на предприятии, технико-экономического планирования и прогнозирования.
Создавали АСУ для Львовского телевизионного завода, системе удалось решить целый перечень сложных задач:
управление производством. Программа, например, могла рассчитать величину партии деталей и периодичность их запуска в производство, построить и скорректировать календарные план-графики работы цехов.
планирование материально-технического обеспечения производства. Система осуществляла: планирование потребности материалов для цехов; отслеживала запасы на заводских складах.
учет, например, снабженческо-сбытовой и финансовой деятельности.
Подробнее о проекте можно почитать здесь https://computer-museum.ru/articles/sorucom_2011/81/
Разработка оказалась удачной, Глушков с коллегами занялся созданием типовых АСУП. Опыт, накопленный в этой области был осмыслен и перенесен в монографию «Введение в АСУ». Внедрение АСУ на разных производствах было успешной практикой, после первой такой системы появились и другие, более сложные, которые также ускоряли процессы.
Новый МИР
Продуктивности и энергии Глушкова можно было позавидовать, ведь планирование ОГАС, разработка АСУ было лишь частью его обширной работы. После успешной защиты докторской диссертации Глушков начинает руководить лабораторией вычислительной техники и математики Института математики АН УССР, а уже через 5 лет на базе ВЦ АН УССР был организован Институт кибернетики, бессменным директором которого становится Виктор Глушков. Занимались в центре разработкой ЭВМ и здесь Глушков вновь будет выступать как новатор. И вновь свежие теоретические идеи стали базой для создания уже технических новшеств. Понятие цифровых автоматов их развитие и совершенствование стало теоретической базой создания новых компьютеров. Виктор развивал идею использования алгебраического аппарата для представления компонентов ЭВМ, схем и программ. Глушков построил необходимые математические средства и показал, как компоненты ЭВМ могут быть представлены через алгебраические выражения. Другая идея Глушкова была связана с возможностью трансформации алгебраических выражений.
Эти идеи описаны в двух очень значимых для мирового сообщества книгах «Синтез цифровых автоматов» и «Абстрактная теория автоматов». Книги переведены на английский, их значение трудно переоценить, так как использование понятия «автомат» в качестве математической абстракции, происходящих внутри вычислительных машин, открыло новые возможности в технологии создания компьютеров. Эти идеи до сих пор используются даже при проектировании современных систем автоматизации вычислительных машин.
Все эти теоретические изыскания, конечно, были нужны для практических свершений. В Институте кибернетики создавали ЭВМ. Первая в мире персональная ЭВМ – МИР (Машина для Инженерных Расчетов) была далеко не единственной разработкой коллектива под руководством Глушкова. Но хочется немного подробнее рассказать именно об этой серии, так как ее можно считать первым персональным ПК. Конечно, от привычного для нас компьютера ее отличали большие размеры, в основе этих машин еще не использовались полупроводниковые элементы, но все же она была меньше, и главное, ее отличали:
высокий уровень внутреннего языка,
развитые средства диалога с пользователем,
развитая операционная система,
эффективная система микропрограммирования.
Эти характеристики делали ЭВМ МИР машиной опережавшей технологии своего времени, а начиная с МИР-2 пользователи получили возможность непосредственного взаимодействовать с машиной (развивался как сейчас называется пользовательский интерфейс). Это стало возможно благодаря стыковки внешнего и внутреннего языков и дало старт для разработки языка «Аналитик», ориентированного на автоматизацию аналитических преобразований. «Аналитик» был одним из первых языков, который работал не с линейно упорядоченными записями алгоритмов, а с текстами, в которых линейный порядок не является жестким. Это дало абсолютно новые потенциальные возможности. Речь идет о гипертекстовости. Сегодня эта технология заняла важное место в практике решения задач на компьютерах, а в 60-е годы о таком еще не думали.
Из воспоминаний В.М.Глушкова
«... В 1967 году на выставке в Лондоне, где демонстрировалась машина 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.
В 1969 году была принята в производство новая более совершенная ЭВМ МИР-2. Затем была разработана ЭВМ МИР-3. По скорости выполнения аналитических преобразований им не было конкурентов. ЭВМ 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-2. Устройство ввода-вывода со световым пером (прообраз современного тачскрина). В малых ЭВМ серии МИР (МИР-1, МИР-2, МИР-3) удалось полностью осуществить аппаратурную реализацию языков высокого уровня. Структурная интерпретация языков высокого уровня МИР и АНАЛИТИК позволила получить эффективную реализацию работы с вещественными числами произвольной разрядности, целыми числами неограниченной разрядности и точных операций над дробными рациональными числами и др...»
Больше узнать об этой теме – можно посмотреть неплохую документалку.
Системы искусственного интеллекта
В. М. Глушков выступал с новыми идеями построения интеллектуальных систем (систем искусственного интеллекта). Манипуляторы, читающий автомат, систем автоматизации математических доказательств – это только часть машин, которые пытались обучить Глушков и его команда. Он хотел, чтобы машины могли принимать решения, отображать состояния и ситуации в экономических, технических, биологических и медицинских системах.
Как и вся его научная деятельность эта работа была продиктована практическим интересом, желанием упростить жизнь, улучшить ее. Ученики и последователи В. М. Глушкова успешно развивают его идеи и занимаются исследованиями по структурному распознаванию образов, по методам синтаксического анализа изображений и речевых сигналов, методам структурного анализа сцен в поле зрения роботов, занимаются нейрокомпьютерными технологиями и медицинскими информационными системами. В. М. Глушков считал, что последовательное накопление знаний и эффективные способы их обработки и развитие интеллектуальных способностей ЭВМ обеспечит прорыв в развитии цивилизации и обеспечит переход к информационному обществу. И сегодня сто лет спустя после его рождения мы можем точно подтвердить, как же он был прав в своих теориях.
Еще один подробнейший сайт, рассказывающий о трудах и вкладе в науку Виктора Глушкова.
Макроконвейер
Разработка многопроцессорной ЭВМ - макроконвейера - одна из последних работ В.М.Глушкова. Увеличение производительности вычислительных машин - задача над которой разработчики бились со времен создания первой ЭВМ. Виктор Глушков выдвигает идею проектирования высокопроизводительной ЭВМ, построенной по принципу макроконвейера.
Идея Глушкова была в том, чтобы уйти от классической структуры фон Неймана, которая подразумевала последовательное выполнение команд, размещение адресов операндов в команде и хранение команд, как и операндов, в памяти, а также упрощенный машинный язык. Глушков был убежден, что современные ЭВМ должны работать на основе более передовой архитектуры.
Создать подобную машину в те годы было технически невозможно, поэтому одним из этапов пути стала работа над макроконвейерной ЭВМ, в ней реализовывалась архитектура с множеством потоков команд и данных. Суть принципа макроконвейерной обработки состояла вот в чем:
Из воспоминаний В. Глушкова
«Каждому отдельному процессору на очередном шаге вычислений дается такое задание, которое позволяет ему длительное время работать автономно без взаимодействия с другими процессорами».
Глушков приложил массу идей, чтобы довести ЭВМ с нетрадиционной архитектурой до промышленного производства, но увидеть работающий макроконвейер Глушкову уже не пришлось, его не стало в 1982 году, а первую ЭВМ, построенную по макроконвейерному принципу, начали производить в 1984. Как и предполагал Глушков эти машины, стали самыми мощными многопроцессорными ЭВМ в стране. Реальная скорость вычислений на 48 процессорах составляла полмиллиарда операций в секунду.
Неутомимый оптимист и исследователь, чье научное чутье и интеллект опережали мысли современников. Он не только смело мечтал об искусственном интеллекте и автоматизации, но делал все возможное, чтоб приблизить эру современных компьютеров с поистине впечатляющими возможностями. Блестящий теоретик - более 800 научных работ, статей и учебников вышли в печать при его участии, из них 500 написаны лично Глушковым, талантливейший практик – создавший первый ПК, микроконтроллер, АСУ и многое другое, наставник под руководством которого работали сотни сотрудников и учеников, продолживших его дело уже после смерти великого ученого.
Но заканчивать на грустной ноте не хочется, а хочется привести еще несколько пророческих цитат Глушкова, которые в 2023 году смотрятся уже, как сбывшаяся мечта ученого.
Из книги В. Глушкова «Основы безбумажной информатики»
«Каждый человек будет носить с собой электронный блокнот – комбинацию плоского дисплея с миниатюрным радиоприёмопередатчиком. Набирая на клавиатуре этого блокнота нужный код, можно, находясь в любом месте на планете, вызвать из гигантских компьютерных баз данных тексты, изображения, которые и заменят не только книги, журналы и газеты, но и телевизоры».
«Наши сегодняшние представления о связи коренным образом изменятся. Что такое современная система связи? Это только канал для передачи информации, канал, который соединяет жаждущих информации с очень ограниченным, по сути дела, источником её. Создаваемая… система связи включит в себя огромный парк электронных машин и превратится в Единую систему хранения, обработки и передачи информации. В ее задачу будет входить не только установление связи между людьми, но и людей с машинами и машин между собой. Подключение же Единой системы связи к Единой информационной системе равносильно тому, что канал будет черпать информацию из практически безбрежного ее источника».
Здорово, если вы дочитали материал до конца. При подготовке этого текста было использовано множество различных источников. Часть из них я привела в статье, часть размещу в заключении.
Статья Б.Н. Млиновский «Академик В. Глушков. Страницы жизни и творчества» и «История вычислительной техники в лицах».
Интерактивный проект памяти ученого
Статья на Хабре
