Искусственный интеллект – дело рук конкретных людей
Академик Сергей
Лебедев воспитал научную школу разработчиков быстродействующих суперЭВМ.
Компьютеры, на
основе которых формируются нейросети искусственного интеллекта (ИИ), еще
недавно казавшиеся чем-то необычным, прочно вошли в нашу жизнь. Трудно
поверить, что развитие вычислительных устройств в нашей стране началось всего
лишь сто лет назад и у истоков стояли конкретные люди, и организации, сделавшие
это направление реальным.
Придумать математическую формулу
В конце 1932 года
в журнале «Социалистическая реконструкция и наука» (СОРЕНА) была напечатана
статья «Физика на службе математики» пятидесятилетнего профессора Всероссийского
электротехнического института (ВЭИ) Павла Александровича Флоренского. В ней он
выступил против подхода к математике как чистой науке, не нуждающейся в
прикладном опыте физического характера. «Отрицание опытных корней математики…
распространено… широко», – писал он. Такой подход приводит математику к отрыву
от практических потребностей, где требуется получить конкретный расчет тех или
иных устройств.
Это как раз те
вопросы, которые приходилось решать в своей работе в институте Флоренскому.
Превосходно владея математическим аппаратом и обладая широкой эрудицией в
физике и химии, он прекрасно понимал, что многие задачи поддаются
математическому моделированию и с его помощью может быть получен необходимый
результат. Выступая за применение в науке и технике вычислительных приборов,
Флоренский отмечал, что в практике «не вполне доверчиво усваиваются даже и
различные интеграторы, и механизмы, интегрирующие дифференциальные уравнения».
Это, как он писал, «существенно ущербляет математику и со стороны практической
приложимости, и со стороны философского мировоззрения». Флоренский считал, что
перестройка математического мышления, станет тогда, когда будет усвоена та
мысль, что «математика из жизни исходит, ею питается и ей же служит».
Дальше Флоренский
подчеркивает: «Чтобы придумать математический механизм, необходима ясность
математических рассуждений; но и придумать математическую формулу – это значит
уметь конструировать. Формула есть воплощение отвлеченных понятий в некотором
конкретном материале: в слове, в буквах, в знаках; она есть конструкция, она
необходимо содержит в себе деятельность инженера, как в свой черед инженерные
сооружения непременно воплощают в себе некоторую математическую мысль».
Хотя начало статьи
носит философско-обобщающий характер, во второй ее части он рассматривает
различные математические механизмы начиная с XVII века, подтверждая свою
историческую и математическую эрудицию. Но самое интересное, что в статье
описаны три сконструированных им еще в 1922 году математических прибора, в том
числе электроинтегратор.
Глубокое знание
физических законов позволило Флоренскому создать хорошо проработанные в
математическом и инженерном плане оригинальные приборы, использующие различные
физические принципы: гидростатику, электростатику, электродинамику. Фактически
это демонстрация того, как физика служит математике. Это очень интересный
подход, показывающий, как можно использовать понимание различных физических
явлений и математического аппарата для применения в реальных приборах. Это
весьма полезно при профессиональном обучении для более глубокого понимания
физики процессов.
Эта его статья
была не случайна, во Всесоюзном энергетическом институте (ВЭИ) с 1929 года шли
работы по созданию прибора для расчета устойчивости распределенных
электрических сетей энергетических систем. Требовалось четкое понимание
процессов, происходящих в распределенных электрических сетях.
Самонаводящаяся судьба
В 1926 году
дипломник основателя и директора ВЭИ К.А. Круга, студент Сергей Алексеевич Лебедев
в качестве дипломного проекта выбрал исследовательскую тему «Устойчивость
параллельной работы электрических станций». Это была нетривиальная задача,
решение которой заняло у него два лишних года, но защита в 1928 году прошла
блестяще. В результате – приглашение в ВЭИ и предложение преподавания в МВТУ, а
с 1931 года – в Московском энергетическом институте.
Вскоре Сергей
Лебедев организовал лабораторию, занявшуюся исследованием вопросов устойчивости
и регулирования мощных энергосистем, а также разработкой практических методов
расчета и их внедрения в практику проектирования. Первым шагом Лебедева на пути
автоматизации расчетов стала разработка модели сетей переменного тока. В
институтской газете «Генератор» он писал: «Собравши схему… можно экспериментально…
проанализировать все интересующие режимы работы и… выявить рациональную
конфигурацию системы». Это была первая в СССР специализированная аналоговая
вычислительная машина, сделанная в 1934 году в ВЭИ. Она состояла из 110
элементов – активных и индуктивных сопротивлений, «выполненных по заданному принципу».
Эта работа и
преподавательская работа в МЭИ позволили ВАКу в октябре 1935 года присвоить
Лебедеву звание профессора, хотя формально он не был ни доцентом, ни кандидатом
наук. В 1936 году он создал отдел автоматики по вопросам искусственной
устойчивости, а в 1939 году защитил докторскую диссертацию.
Личность С.А.
Лебедева, как и многих посвятивших тогда себя науке, можно хорошо понять по
эпизоду 1936 года, который приводит Б.Н. Малиновский в своей книге. Будущий
профессор А.В. Нетушил, а в то время – студент, вспоминал, как Лебедев его
однажды спросил: «Отдаю ли я себе отчет в том, что значит посвятить себя
научной работе, и предупредил, что рассчитывать на особое благополучие не приходится
и надо быть готовым к нужде. Я принял это как должное». В зловещем 1937 году ни
один сотрудник его отдела не был репрессирован.
В 1943 году С.А.
Лебедев лаконично пишет в дирекцию ВЭИ: «7/VI закончил выполнение спецзадания и
приступил к выполнению своих обязанностей». Так для него закончилось
спецзадание – эвакуация ВЭИ в сентябре 1941-го и работа на оборону в
Свердловске (Екатеринбург), где он разрабатывал систему наведения танкового
орудия и самонаводящуюся авиабомбу. В 1944 году было создано Центральное конструкторское
бюро по электроприводу и автоматике (ЦКБЭА), в котором Сергей Лебедев был
назначен научным руководителем для работы «в области военной техники». Мирную
работу он проводил в МЭИ, где в 1943 году был назначен заведующим кафедрой
«Релейная защита и автоматизация энергосистем».
В феврале 1945
года С.А. Лебедев избирается академиком АН УССР. В мае 1946 года Президиум
академии возложил на него обязанности директора Института энергетики АН УССР, и
вскоре семья Лебедевых переехала в Киев.
Но, как научный
руководитель ЦКБЭА, Лебедев был должен довести до конца работу по управляемому
оружию. В октябре 1946 года на государственных испытаниях самонаводящаяся на
инфракрасное излучение авиабомба успешно поразила корабль-мишень. Его работа в
ВЭИ продолжалась до ликвидации ЦКБЭА в середине 1948 года.
Впереди у Лебедева
– работа по созданию в Киеве первой в Европе ЭВМ – МЭСМ, которая была принята
приемной комиссией 4 января 1951 года, возвращение в Москву, избрание в 1953
году академиком АН СССР. Как писал академик Юрий Сергеевич Осипов: «С.А.
Лебедев воспитал научную школу разработчиков наиболее сложного класса средств
вычислительной техники – быстродействующих суперЭВМ. За двадцать лет под его
руководством было создано пятнадцать суперЭВМ. Без этих суперЭВМ было бы немыслимым
создание отечественного атомного оружия и атомной энергетики, ракетостроение,
запуски искусственных спутников Земли, отправка космических кораблей с
человеком на борту и многие другие результаты научно-технического прогресса».
Имя С.А. Лебедева носит ИТМиВТ РАН, где он бессменно проработал директором с
1952 года до своей кончины».
Научно-экспериментальная
база Всесоюзного энергетического института всегда отличалась своим оснащением.
«Мракобесы кибернетики»
В 1925 году в ВЭИ
после окончания электротехнического факультета МВТУ пришел молодой инженер
Исаак Семенович Брук. Тема его дипломного проекта была посвящена способам
регулирования асинхронных двигателей. Это и предопределило его работу в
машинно-аппаратном отделе, возглавляемом профессором К.И. Шенфером.
До 1930 года Исаак
Брук исследовал и разрабатывал серии асинхронных двигателей, решал задачи,
связанные с параллельной работой электрогенераторов, а с 1930 по 1935 год
занимался внедрением разработанных двигателей на Харьковском электротехническом
заводе. В 1935 году он возвращается в Москву. Но не в ВЭИ, так как то, чем он
хотел заниматься, делал другой специалист – С.А. Лебедев. И тогда Брук по
рекомендации уже академика К.И. Шенфера устраивается в Энергетический институт
АН СССР (ЭНИН), где организует лабораторию энергосистем.
В 1936 году он
создает модель сети переменного тока, за которую получил степень кандидата
технических наук, а в конце того же года защищает докторскую диссертацию. Опыт
работы с двигателями и системами управления позволили ему создать в 1939 году
механический интегратор для решения дифференциальных уравнений до 6-го порядка.
В этом же году он избирается членом-корреспондентом АН СССР.
В годы войны И.С.
Брук занимался разработкой вооружений, в частности системой управления зенитным
огнем. Он изобрел синхронизатор авиационной пушки для стрельбы через вращающейся
пропеллер.
В послевоенный
период сложность решаемых задач электроэнергетики, невысокая точность
аналоговых систем привели его к пониманию необходимости создания цифровых
электронных вычислительных машин. В итоге это вылилось в разработку принципов
действия цифровой ЭВМ и оформление в 1948 году совместно с вернувшимся с фронта
Б.И. Рамеевым авторского свидетельства на такую машину. В начале1951 года под
руководством И.С. Брука создается автоматическая цифровая вычислительная машина
М-1 (АЦВМ М-1).
Характерный штрих,
показывающий условия создания ЭВМ в то время: по свидетельству академика А.И.
Леонтьева, работавшего в то время в ЭНИН, молодых и дружных сотрудников И.С.
Брука, подтрунивая, называли «мракобесами кибернетики» – как было принято тогда
в официальной печати относиться к кибернетике.
С 1956 года И.С.
Брук возглавил лабораторию управляющих машин и систем (ЛУМС) АН СССР,
сосредоточившись в отличие от С.А. Лебедева на разработке малых вычислительных
и управляющих машин серии «М». В 1958 году И.С. Брук создал Институт
электронных управляющих машин (ИНЭУМ), носящий сейчас его имя.
Гидравлический вычислитель
В 1934 году
выпускник МИИТ, инженер В.С. Лукьянов предложил гидравлический интегратор, а
уже в 1936-м им была построена гидравлическая вычислительная машина (ВМ) для
решения уравнений в частных производных. Его гидроинтеграторы серийно
выпускались и успешно использовались в науке и технике вплоть до середины 70-х
годов, когда ЭВМ окончательно их вытеснили.
Это была первая
реально действующая вычислительная машина (ВМ), основанная на формальном
подобии математического аппарата, описывающего различные физические явления. В
основу ее положен тот же самый принцип подобия, что и в описываемых в 1932 году
П.А. Флоренским вычислительных устройствах. Если рассматривать принцип действия
гидравлического интегратора Лукьянова и гидростатической ВМ Флоренского, то
можно увидеть их принципиальное сходство: в обоих применяются калиброванные
интегрирующие объемы; визуально отмечаются уровни заполнения жидкостью объемов;
есть регулирующие краны в зависимости от заданных параметров решаемого
уравнения.
Налицо
принципиальное совпадение механизма действия и основных элементов конструкции.
Но приоритет по дате публикации все же принадлежит П.А. Флоренскому и именно
его можно считать первым изобретателем водяного компьютера в стране. Это никак
не умаляет достижений Лукьянова, пришедшего к аналогичной мысли, создавшего
реальную конструкцию ВМ, серийно выпускавшуюся и применявшуюся во многих областях
науки и техники.
Воплотить идею в
реальность требует очень больших усилий и преодоления трудностей, особенно
тогда, когда впервые создается конструкция, доселе не имевшая аналогов. В науке
и технике часто наблюдается феномен, когда «идея витает в воздухе» и у
независимых исследователей одновременно приходит решение по ее возможной реализации.
Это говорит только о том, что пришло ее время.
Время, когда
Флоренский изобрел свои ВМ в 1922 году, еще не пришло для них, в стране – война
и разруха. И он это прекрасно понимал, в одном из своих писем он отмечает, что
разошелся по состоянию общества «лет на 50, не менее – забежал вперед, тогда
как для успеха допустимо забегать вперед не более как на 2–3 года».
Опубликовав
принципы построения ВМ в журнале, он тем самым оставил след о своих
изобретениях. Журнал СОРЕНА выпускался десятитысячным тиражом и поступал во все
технические библиотеки страны, и специалисты имели полную возможность
ознакомиться с принципом действия аналогового интегратора. Забвению идей
Флоренского, арестованного в 1933 году, способствовало то, что в это время не
ссылались на работы репрессированных. Впрочем, в 1938 году будущий академик
Н.Г. Бруевич, ссылаясь на эту статью Флоренского с критикой именно гидростатической
ВМ, указал его как «Г. Флоренский». Эта формальная хитрость позволила обойти
запрет.
Журнал СОРЕНА
после суда над его главным редактором Н.И. Бухариным в 1936 году был закрыт и
из библиотек изъят. Позже подобная водяная ВМ «MONIAC» была создана в 1949 году
в Англии.
В этой истории
есть интересный момент. В книге о В.С. Лукьянове «Строить и жить» говорится,
что после возвращения со строительства железной дороги в Магнитогорске, в конце
20-х, молодая семья Лукьяновых жила на Гороховской улице, недалеко от храма
Вознесения. Интересно, что на этой же улице в доме № 23, то есть практически
напротив, располагался в то время ВЭИ, где работал П.А. Флоренский. Архивных
документов о работе Лукьянова в ВЭИ нет. Но в то время было распространено
совместительство и количество совместителей в институте было больше штатных
сотрудников. Весьма вероятно, что именно профессор П.А. Флоренский, член
ученого совета ВЭИ, единственный специалист по ВМ в институте, и заронил в
сердца молодых и талантливых сотрудников идею вычислительных машин, что стало
делом их жизни.
Авторитет в науке
Таким образом,
именно из стен ВЭИ вышли два основоположника отечественной электронной
вычислительной техники, создавших ЭВМ в стране. Они начинали свою научную
деятельность в то время, когда в нем работал не снявший с себя сана священника
профессор П.А. Флоренский. Он был арестован в 1933 году по сфабрикованному
обвинению, а в декабре 1937-м в составе 2-го соловецкого этапа погиб в
неустановленном месте.
В 1974 году с
разницей в три месяца ушли из жизни С.А. Лебедев и И.С. Брук, родившиеся ноябре
1902 года, как, кстати, и В.С. Лукьянов, родившийся в марте того же года. Все
они окончили один вуз, начинали свою научную деятельность в ВЭИ, создали
отечественную вычислительную технику и закончили в один год свое негласное
соревнование.
Можно по праву
считать, что философ, священник, ученый П.А. Флоренский, очередная дата со дня
рождения которого отмечается 21 января, заложил фундамент в развитие
вычислительной техники и повлиял на ее становление в стране.
Высокий научный и
моральный уровень, который П.А. Флоренский неформально задавал в институте,
приводил к тому, что все, кто длительно контактировал с ним, были вынуждены
подтягиваться по мере способностей к его уровню. На научных семинарах, кстати,
очень распространенных в то время, обсуждениях работ и публикаций, защитах –
везде, где как ученый участвовал профессор П.А. Флоренский, научная планка
обсуждений была предельно высока. Его кругозор, уникальная эрудиция, научный
подход к работе, трудолюбие и исключительные моральные качества были примером
для наиболее способных сотрудников. Этими же качествами обладали и И.С. Брук, и
С.А. Лебедев, и В.С. Лукьянов, и многие другие деятели науки, посвятившие себя
науке в трудные для страны время, отдававшие все силы, формируя научный
авторитет страны.
Их пример говорит,
о важности непрерывности функционирования научной школы, которая воспитывает и
выдвигает наиболее способных молодых ученых, и о необходимости в каждом деле
научных и моральных авторитетов, на которых может равняться молодое поколение.
Так идет воспитание морали и этики научной элиты и ее выдвижение по научным
достижениям, а не по другим не относящимся к науке критериям.
В одном из своих
писем П.А. Флоренский отмечал: «Философские книги могут сохранять вечную
свежесть, научно же философские необходимо стареют, поскольку появляется
существенно новый материал. Тем не менее необходимо знакомиться в подлинниках и
с устаревшими научными и научно-философскими сочинениями, так как только при
этом условии становится понятен истинный смысл терминов и воззрений,
выдвигаемых после; а кроме того, весьма нередко моменты, устаревшие к одному
времени, становятся полноценными ко времени более позднему и могут навести на
интересные размышления».
Именно поэтому
необходимо знать и хранить достижения наших предшественников.