2.2 Информационные технологии в СССР
Существенный разрыв между наукой и производством в СССР породил серьезные проблемы. Советские ученые были авторами многочисленных ф ундаментальных открытий, важных изобретений, создателями образцов приборов и машин, пользовавшихся всемирным признанием и находивших практическое применение в экономике развитых западных стран. Однако слабое знакомство советских ученых с потребностями и возможностями отечественной экономики приводило к тому, что многие их достижения годами не находили практического применения в родной стране. В лучшем случае в серию шел значительно ухудшенный вариант опытных образцов.
Социализм и кибернетика. Сразу после создания в США в 1945 г. первой программируемой электронно-вычислительной машины ENIAC[1] в ряде ведомств СССР была развернута аналогичная работа. В 1948 г. И. Брук и Б. Рамеев из Энергетического института АН СССР получили авторское свидетельство на изобретение “Автоматической цифровой электронной машины”. Однако первая советская действующая ЭВМ была создана не ими, а коллективом киевских ученых под руководством С.А. Лебедева в 1951 г.
Большое значение имело использование опыта американцев и англичан в области вычислительной техники. Создатели советских ЭВМ располагали достаточно полной литературой на английском языке. Но литература по теме на русском языке еще не существовала[2].
Проект поддерживал и продвигал академик М.А. Лаврентьев. Благодаря его помощи в Феофании на территории монастыря было найдено помещение. Там собрали установку, которая потом получила название МЭСМ-1 (малая электронно-счетная машина). Это был электронный вычислитель, современный по тем временам, но сделанный кустарно и требовавший очень больших усилий для наладки.
МЭСМ-1 умела выполнять основные арифметические операции, причем ввод чисел и вывод результатов производились в двоичной системе счета. Машина не имела дисплея и печатающего устройства. Результаты счета (в двоичной системе) представлялись миганием четырех лампочек. МЭСМ-1 нельзя было на звать в полном смысле ЭВМ. В большой комнате в два ряда параллельно стояли фанерные стенки, на которых были смонтированы лампы, конденсаторы, сопротивления и находились гнезда, в которые надо было вставлять штекеры, чтобы заносить нули и единицы в том или ином разряде памяти машины. Гнезда для штекеров находились в окружении электронных ламп, сопротивлений, емкостей.
В машине была очень маленькая оперативная память (около 16 ячеек). Каждая из ячеек памяти представляла из себя плату примерно 40 на 20 сантиметров, на которой были смонтированы 32 триггера, каждый триггер имел две лампы. Поэтому одна ячейка памяти была размером с обувную коробку. То одна, то другая ячейка памяти выходили из строя: либо перегорало сопротивление, либо отпаивался контакт. Приходилось часто менять адреса в программе, чтобы использовать одну ячейку вместо другой.
Электрическая сеть не была защищена от перепадов напряжения. Поэтому работать на МЭСМ-1 можно было только ночью. Днем ее нельзя было даже налаживать. Сотрудники приезжали в Феофанию поздно вечером и проводили за работой фактически всю ночь.
М.А. Лаврентьев пригласил в Киев М.Р. Шура-Буру, работавшего тогда на физико-техническом факультете МГУ и по совместительству в только что образованном Институте точной механики и вычислительной техники АН СССР. Он написал первую программу для МЭСМ-1, позволявшую получать результаты в привычной десятичной системе чисел. Программа представляла собой написанную на бумаге инструкцию о занесении нулей и единиц в память машины. Поскольку не было никаких выводных устройств, то после перевода нужного промежуточного результата из двоичной системы в десятичную машина останавливалась и оператор по лампочкам читал результат, а кто-то его записывал в журнал.
Первая практическая работа, выполненная МЭСМ-1, состояла в вычислении по формуле сложной функции игрек от переменной икс. Эту задачу привез в Киев академик С.Л. Соболев. Такая работа была нужна ему для расчета электрического генератора. Как вспоминает профессор М.Р. Шура-Бура: “Мы долго возились с наладкой машины. Для записи расчетов машина останавливалась, кто-то диктовал по лампочкам ответ, и одна из лаборанток записывала в журнал результат. Я помню, что Соболев от нетерпения выхватил ручку из рук этой лаборантки, считая, что она очень медленно пишет, чтобы помочь машине быстрее считать. Был буквально всеобщий восторг. Лебедев тоже при JTOM присутствовал. Вот этот момент я помню очень хорошо. А так, конечно, работать с ней была одна мука”[3].
После Шура-Буры программистом на МЭСМ-1 работала Л.Б. Морозова. Она вспоминает: “Машина стояла в Феофании иод Киевом, на территории бывшего монастыря. Я там была в командировке. Жили там же, в Феофании, в здании, где стояла машина. Это была первая машина в СССР. Создавал ее очень талантливый человек, академик С.А. Лебедев. Тогда он еще не был академиком. Лебедев с большой любовью к ней относился, и сам, когда приезжал в Киев, часто на ней работал. Он любил работать за пультом. Работать за пультом было необходимо, потому что в то время, когда я там была, еще не было вывода результатов на печать. Считали тогда на МЭСМ задачу, которая была нужна. Это была задача для Куйбышевской ГРЭС, которая тогда строилась. Когда кончался какой-то этап расчета, машина останавливалась и оператор с пульта в дежурную тетрадь списывал результат. Результат высвечивался на лампочках в двоичнодесятичной системе. По-моему, после запятой было всего четыре знака. Программа была примитивной, неизменяемой, набиралась штекерами. Все гордились тем, что решали нужную задачу, потому что эти результаты должны были пойти в дело”[4].
Лебедев использовал опыт МЭСМ-1 для создания других своих ЭВМ серии БЭСМ. Они уже не уступали ЭВМ первого поколения, представленными на Западе американскими ENIAC.
Развитие вычислительной техники приковывало внимание советских идеологов. Если исходить из многочисленной литературы, односторонне и тенденциозно освещающей “борьбу коммунистов с кибернетикой”, то может создаться впечатление, что развитие в СССР компьютерной техники и ее использование в народном хозяйстве натолкнулись на идеологическую преграду. Но это не так. Советские идеологи не были противниками ЭВМ, но они старались, как могли, с одной стороны, приписать приоритет в изобретении компьютеров российским ученым, а с другой стороны, предсказать крах западной кибернетики или по крайней мере доказать, что именно социализм создает необычайные возможности для использования вычислительных машин.
В Большой советской энциклопедии статья о вычислительной технике открывалась так: “Еще в 1911 г. А.Н. Крылов построил первую в мире машину для решения дифференциальных уравнений. После Великой Октябрьской социалистической революции исследования в области вычислительной техники велись как в направлении использования для научных вычислений, счетно-аналитических машин, так и в направлении создания новых математических машин”. Таким образом, изобретение ЭВМ объявлялось лишь одним из этапов того направления, которое было открыто и успешно развивалось русскими и советскими учеными[5].
Как утверждали И.В. Бестужев-Лада и P.A. Фесенко: “Несо ответствие потенциальных возможностей, открываемых современной наукой и техникой, условиям капиталистического способа производства обостряет социально-экономические и политические противоречия, связанные прежде всего с проблемой использования рабочей силы. Научно-техническая революция и, в частности, автоматизация и кибернетизация общественного производства ускоряют вызревание предпосылок социализма в недрах капиталистической системы и ультимативно приближаю историческую необходимость революционного изменения последнего эксплуататорского строя”[6].
Считалось, что “советские ученые, рассматривая проблему автоматизации и кибернетизации в различных ее аспектах, не сталкиваются со свойственными капитализму социальными пос-ледствиями, такими как кризисы перепроизводства, безработица и т.п. В условиях социалистического способа производства автоматизация внедряется планомерно, с учетом интересов народного хозяйства в целом, интересов широких масс трудящихся. Однако и здесь возникают трудности, связанные, в частности, с необходимостью перегруппировки людских ресурсов, повышения или изменения квалификации работников, с противоречиями между объективными и субъективными элементами производительных сил. Такого рода противоречия ставят перед социалистическим обществом сложные, но вполне разрешимые задачи, не вызывая при этом социальных потрясений”. “В отличие от капитализма, - говорилось в программе КПСС, - плановая социалистическая система хозяйства сочетает ускорение технического прогресса с полной занятостью трудоспособного населения. Автоматизация и комплексная механизация служат материальной основой для постепенного перерастания социалистического труда в труд коммунистический”[7].
Трудно сказать, почему советские идеологи придавали огромное значение такой весьма отдаленной и проблематичной перспективе кибернетики, как создание “думающих машин” и вытеснение роботами людей в “машинном обществе”. Смысл происходивших на Западе дискуссий искажался. Крайние точки зрения выдавались за общераспространенные: “Иначе решает советская наука и вопрос о возможности возникновения так называемого машинного общества, которое, по мнению многих ученых Запада, неизбежно придет на смену человеческому я, приведет к уничтожению людей или их превращению в биологические придатки машин. Советские ученые решительно отвергают такой подход как спекулятивный, порожденный механическим перенесением порядков капиталистического мира в общество будущего”[8].
“В социально-историческом плане, - писал академик В.М. Глушков, - любая совершенная машина, даже стоящая выше человека в информационно-интеллектуальном аспекте, не может рассматриваться как эквивалент человека. В социально- историческом плане познающие и управляющие машины служат техническим средством в руках человека. Интеллектуальная и физическая мощь человека определяется не только суммой человеческих мускулов и мозга, но и всеми созданными им материальными и духовными ценностями (включая и кибернетические машины). В этом смысле никакая машина и никакая совокупность машин, будучи в конечном счете продуктом коллективной деятельности людей, не может быть умнее человечества в целом”[9].
Пыл советских ниспровергателей теории “думающих машин” заметно охладили академики А.Н. Колмогоров, C.Л. Соболев и ряд других советских ученых. Они допускали принципиальную возможность создания искусственных разумных существ, кибернетических организмов[10]. В частности, А.Н. Колмогоров полагал, что при расширении наших познаний о функционировании нейронов и нервных сетей в процессе восприятия, фиксации, хранения и воспроизведения информации будут появляться новые, более широкие возможности технического моделирования этих процессов, что в конечном счете приведет к возникновению кибернетических организмов.
В результате в советской дискуссии о кибернетике акценты сместились. Вопрос о принципиальной возможности создания “кибернетических организмов” больше не поднимался. Вместо этого споры перенеслись в плоскость оценки возможного влияния “думающих машин” на историю человечества. Советские идеологи соглашались в том, что в условиях социализма “кибернетические организмы” будут служить всему человечеству, а в условиях капитализма они угрожают самому существованию людей. Впрочем и эта теория не нашла горячих сторонников среди ученых.
«Будущее мне представляется царством разума, где категории “хорошо” и “плохо” будут определяться интересами всего человечества, - утверждал член-корреспондент АН УССР А. Ивахненко. - Человек никогда не нажмет на “спусковой крючок” для создания существ, способных ему навредить, так же, как не должен нажать “спусковой крючок” атомной войны»[11].
“Машина, - говорил В.М. Глушков, - может не просто производить те или иные расчеты, а брать объект исследования, скажем, тот или иной физический прибор, присоединяться к этому прибору и самостоятельно проводить физический эксперимент, рассчитывать показания, обрабатывать их и выдавать готовый результат”[12].
Было очевидно, что кибернетические машины позволят революционизировать весь процесс общественного производства. Однако это обязательно ставилось в связь с программными установками КПСС. “Внедрение кибернетики в промышленность создает (при определенных социальных условиях) предпосылки для стирания в ближайшие 20-30 лет границы между умственным и физическим трудом”[13].
Если исходить из многочисленной литературы, односторонне и тенденциозно освещающей “борьбу коммунистов с кибернетикой”, то может создаться впечатление, что развитие в СССР компьютерной техники и ее использование в народном хозяйстве натолкнулись на идеологическую преграду. Но это не так. Практически полезные направления вычислительной техники эта политическая кампания не затронула.
Гораздо больший вред советскому обществу нанесла навязанная теми же идеологами дискуссия между “физиками и лириками”. Представляя технократов как людей, лишенных эмоций, отрицательно относящихся к искусству и стремящихся превратить общество в рациональный, машиноподобный механизм, эта дискуссия нанесла серьезный удар по имиджу сторонников кибернетики.
В 1951 г. МЭСМ-1 успешно работала, обрастая периферией. В следующем году под руководством И. Брука была введена в эксплуатацию машина М-1, а в 1953 г. начала работать БЭСМ (большая электронно-счетная вычислительная машина), разработанная под руководством С.А. Лебедева в Москве, на базе Института точной механики и вычислительной техники АН СССР. В 1954 г. начался серийный выпуск ЭВМ “Стрела”.
Однако советским ЭВМ пришлось столкнуться с трудностями иного рода. Дело в том, что к моменту их рождения сложные численные расчеты успешно проводились коллективами хорошо организованных вычислителей, вооруженных арифмометрами “Феликс” или настольными калькуляторами. Вычислителями были молодые аккуратные девушки, которые могли часами выдерживать напряженный ритм работы. Такими коллективами руководили квалифицированные математики, крупные ученые. Им не хотелось переходить с проторенной дороги на громоздкие, постоянно ломающиеся первые ЭВМ.
Кроме того, к середине XX в. были разработаны и успешно применялись аналоговые вычислительные машины. В них важные характеристики реальных процессов моделировались аналогичными физическими процессами, которые описывались теми же дифференциальными уравнениями. Такие машины помогали анализировать узкий класс задач, но в своей области они значительно превосходили первые ЭВМ. Непростая конкурентная ситуация требовала, чтобы компьютер доказал свою эффективность.
В ЭВМ 1950-х годов использовались электронные лампы. Они программировались на основе двоичных чисел. В начале 1960-х годов появились ЭВМ второго поколения, работавшие на транзисторах. Для их программирования использовался язык ассемблера. Представителем таких ЭВМ на Западе была IBM-709. Практически одновременно ЭВМ второго поколения появились и в СССР (“Минск” и М-220). Их надежность, удобство в обращении, память и быстродействие существенно расширились.
ЭВМ второго поколения в конце 1960-х годов сменили машины третьего поколения (IBM-360, PDP-11 и др.). Они работали на интегральных схемах и использовали языки программирования высокого уровня. В СССР представителями машин третьего поколения были ЕС ЭВМ. Такие ЭВМ по всем параметрам значительно превосходили все другие вычислительные устройства. С этого времени началось их широкое внедрение в народное хозяйство и научно-исследовательскую практику.
В эти годы серьезного разрыва между работами западных и советских ученых в области создания вычислительной техники не было. Во второй половине 1960-х годов крупные советские промышленные предприятия стали оснащаться вычислительными центрами. Например, в 1967 г. на авиационном заводе им. С.П. Горбунова был создан собственный вычислительный центр. В нем разрабатывались производственные планы цехов, составлялись подетальные задания и материальные спецификации, решались инженерные задачи, выполнялись большие объемы работ по бухгалтерскому учету и статистической отчетности и т.п.[14]
Однако развитие на Западе микропроцессорной (МП) техники привело к серьезному отставанию советской электроники. В 1971 г. компании Intel Corporation удалось создать интегральную схему с полным набором элементов центрального процессора. Размер слова первого МП составлял всего 4 бита, но уже через год фирма Intel выпустила 8-разрядный микропроцессор, а в 1974 г. появился его улучшенный вариант Intel-8000. В дальнейшем появились 16- и 32-разрядные процессоры Intel и ряда других фирм, оснащенные интегральными схемами памяти и другими компонентами, что привело к созданию первых программируемых микрокомпьютеров для управления производственными процессами. Если процессор большой ЭВМ (типа “Минск-32”) занимал площадь около 2 м 2 , то МП умещался на ладони.
В СССР развитию МП первоначально не придавали большого значения. Это было связано с особенностями микроэкономического устройства СССР, состоявшего в основном из очень крупных предприятий и территориально-промышленных комплексов, занимавших больше площади, чем многие европейские страны. В таких условиях эксплуатация больших ЭВМ была рентабельной. Процессоры больших ЭВМ значительно превосходили микропроцессоры по быстродействию, объему оперативной памяти и надежности. Поэтому на их совершенствование и делалась ставка.
Что же касается США, то в 1970-е годы там насчитывалось 14 млн самостоятельных фирм. Для большинства из них использование больших ЭВМ было “не по карману”. Они представляли собой огромный потенциальный рынок для персональных ЭВМ.
В 1970-е годы отставание СССР в области вычислительной техники не ощущалось специалистами. Тем более что в это время появилось четвертое поколение больших ЭВМ с большими интегральными схемами оперативных запоминающих устройств. В СССР такие машины создавались одновременно с США. Наиболее известной из них была БСЭМ-6 “Эльбрус”, которой были оснащены практически все вычислительные центры страны в 1970—1980-е годы.
Однако вскоре микропроцессоры стали применяться во многих областях человеческой деятельности.
Микропроцессоры нашли применение в автомобильной про-мышленности. В лучших моделях американских, английских, немецких и японских фирм (General Motors, Ford, Volkswagen, BMW, Daimler-Benz, Toyota) режим работы двигателя, скорость транспортного средства, климатические условия внутри салона, блокировка дверей, стеклоподъемники, регулировка зеркал заднего вида, наклон спинки и положение кресла водителя стали регулироваться с помощью микро ЭВМ. Уже в 1981 г. 6,5 млн автомобилей в США были оснащены микропроцессорами.
Благодаря микропроцессорам получила развитие робототехника. Большую известность обрела разработка фирмы Intelledex (США) - робототехническая система типа 605, в состав которой входили: манипулятор с шестью степенями подвижности, устройство управления и система технического зрения.
Устройство управления роботом было реализовано на основе микропроцессора Intel 8086, выполнявшего основные функции управления, а также микропроцессора Intel 8088, управлявшего рабочими инструментами и принимающего сигналы от их датчиков.
Предполагалось, что производство роботов станет одним из активных секторов рынка сбыта микропроцессоров. В частно- сти, по прогнозам фирмы Future Computing (США), объем производства бытовых роботов к 1990 г. должен был составить от 500 тыс. до 1 млн в год. Этого не произошло потому, что качество работы и перечень услуг дешевых домашних роботов оставлял желать лучшего, а роботы, пригодные для практического использования, стоили слишком дорого.
Однако основной областью применения микроЭВМ в 1980-е годы стали системы автоматизации экономических и научных расчетов, а также управления технологическими процессами. Кроме того, микроЭВМ позволили в начале 1980-х годов сделать массовой аудиторию пользователей вычислительных сетей, что привело к созданию Интернета.
Открывшиеся перспективы применения микроэлектроники вынудили советских специалистов в 1980-е годы наверстывать упущенное. Работа требовала больших финансовых средств и затрат времени. Поскольку средний срок обновления номенклатуры микропроцессоров за рубежом составлял 2,5 года, создать равные западным по производительности микропроцессоры в ближайшие годы не представлялось возможным. Поэтому работа во многом базировалась на усвоении зарубежного опыта.
К середине 1980-х годов в СССР сменилось несколько поколений микропроцессоров. Наиболее широкое распространение получили микропроцессорные серии БИС К580 (получившие развитие в варианте с уменьшенным энергопотреблением - КМОП-технология), К1801 и К1810. Кроме того, для специализированных микропроцессорных устройств промышленного назначения была создана серия К588. В высокопроиз-водительных процессорах малых ЭВМ и в специализированных процессорах применялись секционные МП БИС серий К1802 и К1804.
Тем не менее создать соответствующие западным характеристикам микропроцессоры не удалось. Отечественные МП были больше по размерам, сильнее нагревались и быстрее выходили из строя. Дело не в том, что советская наука не поспевала за западной инженерной мыслью, а в том, что при переходе от конструкторского замысла к утвержденному для серийного производства образцу происходили многочисленные замены, упрощения, приспособления к существующей технологии, значительно ухудшавшие потребительские свойства МП.
В результате СССР был вынужден прибегать к широкому импорту зарубежной микропроцессорной техники, главным образом из США. Во второй половине 1980-х годов практически все советские научные учреждения стали оснащаться американскими ПЭВМ типа IBM РС-ХТ, IBM PC-АТ и совместимыми с ними. Значительно меньшее распространение получили ПЭВМ иной архитектуры, например Macintosh фирмы Apple.
В СССР почти все производство больших ЭВМ поглощалось военно-промышленным комплексом. Лишь очень небольшая их часть работала в гражданских учреждениях (вычислительный центр ЦСУ СССР, вычислительные центры АН СССР в Москве, Новосибирске и Свердловске, вычислительный центр МГУ и др.). Если верить мемуарам бывших сотрудников ВПК, по быстродействию и эксплуатационным возможностям работавшие на войну советские большие ЭВМ не уступали американским. Однако паутина секретности, опутывавшая военное производство, ставила непроницаемый барьер перед внедрением наиболее производительных и совершенных ЭВМ в практику работы гражданских предприятий.
ПЭВМ отечественного производства появились в широкой продаже, но из-за низких потребительских свойств не пользовались спросом. Это было серьезным ударом для отечественной микроэлектронной промышленности. С этого времени начался ее закат.
Автоматизированные системы. Со второй половины 1960-х годов в СССР началась разработка автоматизированных систем различного типа: от простейших информационно-поисковых систем, которые предназначались для органов государственного управления, архивов и библиотек, до сложных автоматизированных систем для научных исследований, применявшихся при изучении процессов, протекавших в ядерных реакторах. Особое значение придавалось автоматизации производственных процессов, на что неоднократно указывалось в партийных документах.
Разработчики автоматизированных систем и предприятия, их внедрявшие, получали денежные премии, награждались медалями и почетными грамотами, продвигались вверх по карьерной лестнице. Это стимулировало процесс разработки и внедрения, хотя и придавало ему в значительной мере формальный характер.
Советская статистика до 1980-х годов учитывала только число введенных в действие автоматизированных систем. Путем суммирования годовых результатов получались итоги за пятилетие. По этим цифрам нельзя установить, сколько всего автоматизированных систем действовало в стране на ту или иную дату и сколько их было снято с эксплуатации. Тем не менее эти цифры дают общее представление о динамике процесса автоматизации производства, управления и научных расчетов (см. табл. 2.9).
Таблица 2.9 Ввод в действие автоматизированных систем в СССР, 1966-1985 гг.