На главную / Наука и техника / Я. И. Фет. Рассказы о кибернетике

Я. И. Фет. Рассказы о кибернетике

| Печать |


Л.В. Канторович и вычислительные машины

Круг интересов Леонида Витальевича был необычайно широк. Так, в течение длительного времени он уделял большое внимание вопросам машинной реализации сложных вычислительных процессов, предлагал оригинальные структурные и математические решения, руководил разработкой новых вычислительных устройств. Ему принадлежит ряд изобретений в этой области.

В своих воспоминаниях «Мой путь в науке» Леонид Витальевич посвятил этой тематике специальную главу «Вычисления, машины, программирование». Он рассказывает:

«Еще в 1943 г., будучи в командировке в Москве, я попал, по приглашению Лазаря Ароновича Люстерника, на семинар, где обсуждались проблемы использования машин для больших вычислительных работ». И дальше: «Меня эти вопросы очень заинтересовали, и я тут же на семинаре предложил ряд вариантов их применения».

Речь шла о «счетно-аналитических» машинах – электромеханических табуляторах, которые были приобретены в связи с переписью населения 1939 г. Одним из первых усовершенствований, предложенных Леонидом Витальевичем, была организация параллельных вычислений на табуляторах. Эта идея позволила, в частности, значительно ускорить и упростить вычисления для таблиц функций Бесселя, выполненные в ЛОМИ.

Затем Леонид Витальевич предлагает расширить вычислительные возможности табулятора путем присоединения специального устройства, названного «Функциональным преобразователем». Эта приставка, построенная на электромагнитных реле и купроксных диодах, выполняла вычисление различных функций с высокой точностью таблично-интерполяционным методом. Применялась линейная интерполяция. Таблицы были реализованы с помощью диодного ПЗУ, а сам табулятор использовался в качестве сумматора. В 1954 году Л.В. Канторовичу с соавторами было выдано авторское свидетельство на «Функциональный преобразователь» – первое по времени авторское свидетельство в изобретательской биографии Леонида Витальевича.

Развернутое описание работ, которые в эти годы проводились в ЛОМИ под руководством Леонида Витальевича, содержится в его рукописи, озаглавленной «Отчет о состоянии работы по теме „Использование функционального преобразователя в математических вычислениях“ и в связи с ней о работах по изготовлению блока высшей интерполяции или РВМ-3».

В архиве сохранилась машинописная копия неопубликованной статьи Л.В. Канторовича, М.К. Гавурина и В.Л. Эпштейна «Устройство для автоматической выборки из таблиц при работе на счетно-аналитических машинах». Эта статья, помеченная декабрем 1951 г., содержит математические основы работы «Функционального преобразователя». В конце статьи говорится: «Первое сообщение о подобной схеме было доложено на семинаре при Институте машиноведения АН СССР в 1947 г. Основные узлы этой схемы проверены на макетах, и в настоящее время заканчивается изготовление опытного образца».

Работы Л.В. Канторовича по вычислительной технике, выполненные в этот период, рассмотрены в тезисах его доклада «Об использовании счетно-аналитических машин и релейных устройств в математических вычислениях».

В период 1953–1956 гг. Леонид Витальевич много внимания уделяет популяризации вычислительной техники. В архиве хранятся его рукописи и стенограммы докладов, озаглавленные: «Значение современных счетных машин для человеческой культуры», «Применение электронных счетных машин», «О значении прогресса в вычислительной технике для прикладной математики», «Влияние современной вычислительной техники на развитие приближенных методов» и т. д. На основе этих работ была написана программная статья Л.В. Канторовича «Перспективы развития и использования электронных счетных машин», опубликованная в 1956 году в знаменитом сборнике «Математика, её содержание, методы и значение», который был переведен на многие языки и выдержал множество изданий, в том числе – совсем недавно, в 1999 году в США.

В этих статьях Л.В. Канторович, в частности, писал:

«В истории развития культуры и техники человеческого общества выделяются такие открытия и изобретения, которые имели значение не для одной какой-либо отрасли, а оказали влияние на почти все стороны человеческой деятельности. К таким открытиям и изобретениям относятся: книгопечатание, открытие Нового Света, паровая машина, ткацкий станок, железные дороги, электричество, бактериология, радио, воздухоплавание, телевидение и, наконец, атомная энергия.

К числу технических достижений, имеющих общечеловеческое значение, следует отнести и тот коренной прогресс в области вычислений, который был достигнут благодаря созданию электронных счетных машин, хотя на первый взгляд кажется, что этот вопрос представляет существенный интерес только для ученых, работающих в области математики и связанных с ней специальностей…

В настоящее время происходит непрерывный и интенсивный технический прогресс в области создания быстродействующих счетных машин, как за счет дальнейшего совершенствования уже используемых элементов, так и за счет применения новых физических принципов и элементов. Это позволяет ожидать в ближайшем будущем дальнейшего улучшения технических характеристик этих машин – быстродействия, ёмкости памяти, надежности, а также значительного упрощения и облегчения их конструкции и эксплуатации, что должно обеспечить возможность широкого распространения этих машин».

Ещё на заре вычислительной техники Леонид Витальевич чувствовал необходимость развития технических средств для «персональных» вычислений. В то время массовые расчеты во многих научных и проектных организациях страны велись на ручных арифмометрах и, в лучшем случае, на импортных электромеханических настольных счетных машинах «Мерседес-Эвклид» или «Рейнметалл». Эти машины были дόроги, ненадежны, неудобны в эксплуатации.

В середине 50-х гг. под руководством Л.В. Канторовича были разработаны релейные клавишные вычислительные машины оригинальной конструкции, которые обеспечивали более высокое быстродействие, расширенные функциональные возможности и высокую надежность. Об этих машинах Леонид Витальевич вспоминал:

«Внедрение их в практику оказалось делом довольно трудным. И в Москве, и в Ленинграде их отказались производить, но, к счастью, тогда было время совнархозов, и в Кирове нашелся завод и конструкторское бюро, которые были мало загружены и приняли это изобретение к реализации. Всё же в течение года или полутора лет они не приступали к работе, желая создать аналогичную машину, но собственной разработки. Однако работа вошла в план, сроки поджимали, и у нас запросили чертежи. В довольно короткий срок было начато изготовление этих машин на трех заводах, в том числе в Кирове – машина „Вятка“ и в Вильнюсе – машина „Вильнюс“ (практически они совпадали). В течение десяти лет было выпущено около сорока тысяч машин, что, в основном, удовлетворило нужды страны и позволило по большей части освободиться от импорта».

В эти же годы Леонид Витальевич, вместе со своими учениками Л.Т. Петровой, М.А. Яковлевой и другими начинает развивать предложенные им идеи крупноблочного программирования.

Леонид Витальевич утверждал, что крупноблочная концепция естественным образом распространяется на аппаратные средства и предоставляет широкие возможности для применения в вычислительных машинах новых эффективных архитектурных решений.

В 1960 г. он предложил разработать быстродействующий специализированный процессор с микропрограммным управлением и использовать его как «приставку» к действующим или проектируемым ЭВМ с целью повышения их эффективности. В это время Л.В. Канторович переезжает в Новосибирск, в институт математики СО АН СССР. Здесь под его руководством был разработан векторный конвейерный процессор для эффективного решения задач линейной алгебры и линейного программирования. Эта «приставка» получила название «Арифметической машины» или «АМ».

Так же, как и в ходе предыдущих своих разработок, Леонид Витальевич настойчиво добивался изготовления и применения нового процессора. При этом ему приходилось затрачивать большие усилия на преодоление сопротивления чиновников, на решение штатных, финансовых вопросов, вопросов снабжения и т. д. Наконец, он добился приобретения для машины АМ логических элементов комплекса Урал-10 (в Пензе). В 1967–1968 гг. при поддержке Западно-Сибирского Совнархоза удалось организовать в Томске изготовление экспериментального образца АМ. В 1969 г. эта машина была установлена в Вычислительном центре СО АН СССР, соединена с универсальной машиной М-20 и успешно прошла испытания. Достаточно сказать, что на векторно-матричных операциях машина АМ показала быстродействие на порядок бóльшее, чем универсальные машины, выполненные на такой же элементной базе.

Машина АМ, предложенная Л.В. Канторовичем и разработанная при его непосредственном участии, была, по-видимому, одним из первых векторных конвейерных процессоров – прообразом будущих суперкомпьютеров.

* * *

Леонид Витальевич лучше, чем кто-либо другой, понимал, какое значение имеет высокое быстродействие вычислительных машин для экономики и технического прогресса. Он снова и снова пытается обратить внимание руководства на свои оригинальные разработки и найти пути к их серийному производству и практическому применению. Сохранилось много писем, которые относятся к концу 60-х гг. и подписаны Л.В. Канторовичем, С.Л. Соболевым, Г.И. Марчуком. Среди адресатов этих писем: В.А. Кириллин, М.Е. Раковский, В.Д. Калмыков, К.Н. Руднев, А.М. Ларионов * В те годы В.А. Кириллин – председатель Госкомитета СССР по науке и технике, М.Е. Раковский – заместитель председателя Госплана СССР, В.Д. Калмыков – министр радиотехнической промышленности, К.Н. Руднев – министр приборостроения, средств автоматизации и систем управления. А.М. Ларионов был Генеральным конструктором ЕС ЭВМ. и другие. С этими руководителями, в чьих руках находилась судьба отечественного электронного машиностроения, Леонид Витальевич встречался также и лично.

Однако, именно в это время, как известно, руководство, вопреки мнению ведущих советских конструкторов – создателей отечественной вычислительной техники, приняло волевое решение – копировать устаревшие американские машины. На все доводы Леонида Витальевича был один ответ: «Разработка специализированных процессоров, ускорение существующих машин не нужны. В ближайшее время начнется производство семейства Единой Системы машин, которые смогут решить все проблемы».

Теперь мы хорошо знаем, к чему привела такая «техническая политика». В 1992 г. Б.Н. Малиновский писал об этом:

«На разработку ЕС ЭВМ были затрачены огромные средства. Копирование ИБМ-360 шло трудно, с многократными сдвигами намеченных сроков, потребовало огромных усилий разработчиков. <...> Если подумать об ущербе, который был нанесен отечественной вычислительной технике, стране, общеевропейским интересам, то он, конечно, несравнимо выше в соотношении с полученными скромными (не по затратам труда и средств!) результатами».

Один необычный эпизод из истории создания машины АМ хорошо характеризует настойчивость Леонида Витальевича при достижении своих целей и способность преодолевать препятствия.

Конец 1967 года. В Томске, в СКБ Математических машин заканчивается монтаж опытного образца АМ * В заводской документации эта работа именовалась: Тема 27-66 «Специализированная ЭВМ для экономических расчетов». . Для того, чтобы приступить к отладке и испытаниям, остается получить из Пензы блоки питания (конечно, заранее заказанные и профинансированные). Но не тут-то было! Блоки питания комплекса Урал-10 – достаточно сложные, громоздкие и, главное,– дефицитные изделия. Конец года, завод не справляется с плановыми заданиями...

После длительных переговоров Леонид Витальевич добивается положительного решения Д. Жучкова (начальника 4-го главного управления Министерства радиопромышленности). И тогда, наконец, завод соглашается поставить в Томск необходимые блоки, но... «при условии оказания помощи с Вашей стороны рабочей силой, а именно – командирования в наше распоряжение на срок 20 дней (в декабре с. г.) трёх фрезеровщиков и трёх токарей, способных выполнять работы не ниже четвертого разряда». Стоило видеть, как академик Канторович, с помощью нескольких других академиков – руководителей Сибирского отделения разыскивает в разных институтах Академгородка рабочих высокой квалификации и командирует их в Пензу!

Это – подействовало. В январе 1968 г. шесть источников питания были отгружены, а 3 февраля 1968 г. – получены в Томске.

Л.В. Канторович видел большие резервы развития вычислительной техники в организации согласованных усилий исследователей разных специальностей – математиков, программистов, инженеров,– в системном подходе к проблеме. Он неоднократно подчеркивал, что архитектура вычислительных машин отстаёт от современных возможностей науки и техники. Важнейшим направлением комплексных исследований он считал изучение вычислительных методов и алгоритмов с точки зрения эффективного использования технических возможностей и, с другой стороны, максимальное использование возможностей машин для осуществления современных вычислительных процессов.

Конечно, Леонид Витальевич применял идеи системного подхода в своих собственных работах, связанных с крупноблочным программированием и проектированием крупноблочных специализированных процессоров. Но он имел также серьезные намерения воздействовать на разработку и производство вычислительной техники в масштабах страны. Важным шагом на этом пути было организованное им специальное координационное совещание, посвященное обсуждению системного подхода. Это совещание под названием «Математические основы и техническая реализация крупноблочных вычислительных процессов» проходило 28–29 мая 1973 г. в Ленинграде, в ЛОМИ. В нём участвовали около 30 специалистов из Ленинграда, Москвы и Новосибирска. В частности, Ленинград представляли В.Н. и Д.К. Фаддеевы, С.С. Лавров, Г.С. Цейтин, И.В. Романовский и другие. Леонид Витальевич приехал из Москвы и выступил с программным докладом «Перспективы крупноблочного подхода в прикладной математике, программировании и вычислительной технике».

В течение двух дней участники координационного совещания активно обсуждали проблему и приняли решение, в котором, в частности, говорилось: «Совещание считает, что имеются реальные возможности получить в СССР такие же, как в США высокие показатели при решении больших задач особой важности (например, задач оптимального планирования и управления)».

Вскоре после ленинградского совещания Леонид Витальевич предложил провести Всесоюзную конференцию по крупноблочным вычислительным процессам. Была даже проведена некоторая предварительная подготовка.

Однако, в эти годы техническая политика руководства была уже целиком направлена на копирование американских вычислительных машин, и все усилия Л.В. Канторовича обеспечить прогрессивное и оригинальное развитие этой отрасли, которое могло бы вывести отечественное электронное машиностроение на мировой уровень, не нашли поддержки.

Говоря здесь о крупноблочном подходе, хотелось бы привести два фрагмента из замечаний Леонида Витальевича, внесенных им на упомянутом совещании 1973 г. в Ленинграде:

«Принцип специализации является общепринятым в любой отрасли. Если говорить о специализации в промышленности, то возможны два вида специализации – предметная и технологическая. Предметная – когда производство ориентировано на определенный предмет или группу сходных предметов, технологическая – когда оно ориентировано на определенные технологические операции (например, литье) и возможность обеспечения этими операциями различных предметов.

На начальном этапе вычислительной техники строились специализированные машины, ориентированные на определенные узкие классы расчетов. Они не оправдали себя: при стоимости, близкой к универсальным машинам, они были мало эффективны. Гораздо более оправданной для ЭВМ представляется специализация „технологического“ типа, рассчитанная на эффективное выполнение некоторых сложных и массовых операций, часто встречающихся в различных вычислительных процессах и благодаря этому успешно применимых ко многим сложным массовым задачам.

Существенная особенность фон-Неймановской архитектуры состоит в сведении сложной и объёмной задачи к последовательному выполнению ряда команд над индивидуальными числами. Таким образом, она не предполагает какой-либо организованности и специальных свойств числовых массивов и операций, что, вообще говоря, является её достоинством. В то же время, при наличии таких особенностей (параллелизма и т. п.) она лишь частично использует их для повышения эффективности, причем – чисто программными методами.

Между тем, структурная организация информации и операций является типичной для современных сложных и объёмных задач. Учет этих особенностей при организации решения их на ЭВМ может значительно повысить эффективность решения, особенно – если использовать не только программные, но и аппаратные средства, если сама архитектура машин строится с расчетом на использование этих особенностей».

Рассматривая деятельность Леонида Витальевича в области вычислительных машин и программирования, можно отметить, что в определенном смысле личность Л.В. Канторовича, который сочетал многие разнообразные интересы в науке и оставил глубокий след не только в математике и математической экономике, но и в архитектуре компьютеров, сходна с личностью Джона фон Неймана.

 


Страница 16 из 25 Все страницы

< Предыдущая Следующая >
 

Комментарии 

# Виктор   16.01.2014 17:27
вопрос.кто первый изобрел ПВЭМ или компьютер?

http://ru.wikipedia.org/wiki/%DD%EB%E5%EA%F2%F0%EE%ED%ED%E0%FF_%EF%F0%EE%EC%FB%F8%EB%E5%ED%ED%EE%F1%F2%FC_%D0%EE%F1%F1%E8%E8
первый эвм вся инфа собираем

http://ru.wikipedia.org/wiki/Стрела_(электронно-вычислительная_машина)
первый эвм вся инфа собираем

http://otvet.mail.ru/question/54541307
перфый

http://www.compgramotnost.ru/istoria-computera/ekskursiya-v-politexnicheskij-muzej-moskvy
первый

http://yandex.ru/yandsearch?text=разработчик+эвм+в+россии&clid=1955453&banerid=0602000000&lr=65
эвм в россии

http://modernproblems.org.ru/sience/214-cybernet.html?start=11
наш эвм разработчик
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
# Gilbert   12.06.2017 16:25
We're a gaggle of volunteers foot
pain and numbness: http://historicalecono04.snack.ws/the-treatments-and-causes-of-achilles-tendon-pain.html starting a brand new scheme in our community.
Your web site provided us with useful info to work on. You've done a formidable activity and our entire community will be grateful to you.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
# Darby   02.09.2017 06:17
These are genuinely wonderful ideas in on the topic of blogging.
Can Pilates make you
look taller?: http://reenacrofton.hatenablog.com/entries/2015/06/26 have touched some nice factors here.

Any way keep up wrinting.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
# Selina   05.09.2017 01:39
Hey there! I've been following your website for some time now and finally got the bravery to go
ahead and give Can you grow
taller with exercise?: http://shaunnacamerano.hatenablog.com/entry/2016/02/26/071822 a shout out from Atascocita Tx!
Just wanted to mention keep up the great work!
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
# Bryon   21.10.2017 06:02
Everyone loves it whenever people get together and share ideas.
Great blog, stick with it!

Also visit my site :: https://www.viagrapascherfr.com/prix-viagra-officiel-france/: https://www.viagrapascherfr.com/prix-viagra-officiel-france/
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
# Tawanna   13.11.2017 12:56
Fantastic web site. Plenty of helpful info here.
I'm sending it to several friends ans also sharing in delicious.

And of course, thank you for your sweat!

Also visit my web page - https://www.viagrapascherfr.com/osu-acheter-viagra-pfizer/: https://www.viagrapascherfr.com/osu-acheter-viagra-pfizer/
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать

Вы можете прокомментировать эту статью.


Защитный код
Обновить

наверх^